ЗАМОРОЖЕННЫЙ НАПИТОК
FROZEN BEVERAGE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к замороженным напиткам, также называемым «слаш» (slush), и в частности к съедобному замороженному напитку, приготовленному посредством замораживания, например, в домашнем морозильнике.
Описанная в настоящем изобретении технология изготовления продукта позволяет создавать напитки, которые даже при их сбыте и продаже при температуре окружающей среды можно помещать в домашний морозильник для получения продуктов в виде замороженных напитков, сохраняющих свойства готового к подаче, то есть текучего замороженного продукта.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Продажа замороженных напитков представляет собой глобальный рынок, при этом замороженные безалкогольные напитки и коктейли являются популярными напитками выбора среди продаваемых напитков. Приготовление таких замороженных напитков может быть весьма трудоемким, с необходимостью использования оборудования, такого как скребковые слэш-машины (например, Slush Puppy™) для изготовления мелко-кристаллического льда, или блендер для измельчения кубиков льда до мелких кусочков льда. Это оборудование является неудобным и потребители часто его избегают. На рынке существует ряд продуктов, созданных для удобства и возможности статичного замораживания в домашнем морозильнике с получением мягкого льда. Однако все такие продукты страдают от вариабельности температуры в домашнем морозильнике. Эти продукты теряют качество при повышении температуры в домашних морозильниках по причине отсутствия образования льда или образования недостаточного количества льда, что приводит к получению холодного напитка с небольшим количеством плавающих кусочков льда. При более низкой температуре в морозильниках эти продукты также теряют качество по причине избыточного замораживания, которое может происходить за короткое время, например, при оставлении продуктов в морозильнике на ночь, и, соответственно, перед подачей требуется этап размораживания. В тот этап может входить время ожидания частичного оттаивания продукта, или ускорение такого оттаивания посредством дополнительного нагревания путем микроволновой обработки или с помощью ручной манипуляцией, описанной например, в патенте США № 5853785.
Патент WO96/11578 относится к усовершенствованию в отношении алкоголь-содержащего мягкого льда; вместе с тем, описанный продукт не обладает свободной текучестью, его необходимо вручную удалять из контейнера с помощью столового прибора, такого как ложка, тогда как идеальный замороженный напиток должен быть легко текучим. В более раннем патенте EP0268097 сообщалось о подобном вязком, не текучем замороженном продукте. В рецептурах замороженного мягкого льда предшествующего уровня техники применяли стабилизаторы и камеди (например, карбоксиметилцеллюлозы КМЦ), которые могут препятствовать текучести и могут обладать отрицательным органолептическим эффектом на замороженные напитки.
Если продукты поступают потребителям после дополнительного нагревания, они часто получают неудовлетворительную оценку, поскольку потребители ожидают получить удобный, готовый к употреблению, текучий замороженный коктейль. Частота отказов от таких продуктов может быть высокой, до 40-50%, в результате доходит до окончательного непринятия потребителями таких продуктов. Таким образом, существует очевидный потенциал готового к употреблению напитка, который является текучим после замораживания в широком диапазоне температур домашних морозильников.
Чтобы иметь успех, статически замороженный напиток должен предоставлять обещанное удобство и обеспечивать приемлемый внешний вид продукта для максимально широкой потребительской аудитории. Это означает, что коммерчески привлекательный продукт должен иметь характеристики и желательные свойства в диапазоне температур морозильников.
Почти все морозильники (и, конкретно, домашние морозильники в США) работают в пределах рабочего диапазона от -11 до -20°C. В зависимости от рынка большинство (то есть, значительная часть) морозильников могут работать при более ограниченном диапазоне в 5 градусов Цельсия от -11 до -20°C. Чтобы произвести продукт, приемлемый для потребителей, хорошее качество продукта должно достигаться в значительном количестве продаваемых морозильников (то есть, в постоянном диапазоне температур). Наиболее предпочтительно этот диапазон составляет в целом 9 градусов Цельсия; однако, для целей конкретного рынка может быть приемлемо, если продукт будет иметь хорошее качество при более ограниченном в по меньшей мере пятиградусном интервале по Цельсию между -11 и -20°C для этого рынка.
Вышеупомянутые ограничения влияют на характеристики коммерчески жизнеспособного замороженного продукта. Задачи обеспечения коммерчески привлекательного продукта становятся более обозначенными, когда продукт, поставляемый потребителю, представлен не в своем конечном состоянии для потребления, то есть поставляется при температуре окружающей среды, а затем потребитель осуществляет его статичное замораживание. Согласно описанию, домашние морозильники имеют различные параметры среды, которые находятся вне контроля разработчика продукции напитков.
СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение представляет рецептуру для текучего напитка, который отвечает стандартам приемлемости для большинства домашних морозильников и готов к употреблению сразу после замораживания и достижения устойчивой температуры. Напиток должен оставаться в текучем/жидкотекучем состоянии в морозильнике в течение продолжительного периода в несколько месяцев, и в общем сохранять способность к оттаиванию и "перезагрузке" после покупки в случае, если кристаллы льда станут нежелательно большими.
В широком аспекте изобретение представляет рецептуру алкогольного напитка, которая образует текучий замороженный продукт при температуре в по меньшей мере пятиградусном интервале по Цельсию между -11 и -20°C, которая содержит:
общее количество ингредиентов для заданного ABV (объемное содержание алкоголя) в пределах диапазона, рассчитываемого по соотношениям:
минимальное общее количество ингредиентов
(г/л)=(-14,3×ABV)+331,8
максимальное общее количество ингредиентов
(г/л)=(-15,5×ABV)+513,3,
где ингредиенты, указанные в г/л, в совокупности составляют общее содержимое ингредиентов, но сначала поделены на значение F в зависимости от ингредиента, и указанные ингредиенты выбирают из группы, состоящей из:
Ингредиент
F
фруктоза
1,0
глюкоза
0,83
сахароза
1,4
кислота (например, лимонная или яблочная)
2,0
эмульсия
2,2
гидролизат желатина
1,8
пропиленгликоль
1,25
бетаин
0,67
трегалоза
1,43
эритритол
1,43
сорбит
1,43
изомальтулоза
2,0
глицерин
1,25
мальтодекстрин
2,86
В варианте осуществления изобретения представлена таблица обратных значений из приведенной выше таблицы, в которой на каждый 1 г фактического ингредиента дано количество, составляющее общее содержание ингредиентов, согласно данным соотношениям:
Ингредиент
1/F
фруктоза
1,0
глюкоза
0,83
сахароза
0,71
кислота (например, лимонная или яблочная)
0,50
эмульсия
0,45
гидролизат желатина
0,56
пропиленгликоль
0,80
бетаин
1,49
трегалоза
0,70
эритритол
0,70
сорбит
0,70
изомальтулоза
0,50
глицерин
0,80
мальтодекстрин
0,35
Дополнительно в рецептуру согласно изобретению могут быть добавлены не перечисленные ингредиенты, что не будет влиять на расчет содержания ингредиента.
Наиболее обычно продукт напитка изготавливают с помощью домашнего морозильника, но его можно изготовить в любом подходящем устройстве для охлаждения.
Было обнаружено, что разные ингредиенты обладают разным действием на текучесть замороженного продукта. Поэтому, если данный ингредиент заменяют другим ингредиентом, может потребоваться корректировка других ингредиентов для достижения аналогичной степени текучести замороженного продукта. Степень корректировки зависит от конкретного ингредиента. Для простоты применения изобретения было решено в качестве базовой единицы использовать фруктозу, с которой сравнивают все другие ингредиенты. После установления эквивалентного соотношения для конкретного ингредиента можно определить устанавливаемую этим соотношением "фруктозную эквивалентную нагрузку". Вместе с тем, также можно использовать другую базовую единицу (или произвольную единицу) и устанавливать значения для разных ингредиентов.
Те же принципы модификации относятся к добавлению пищевых кислот, например, лимонной, яблочной и виннокаменной кислоты, к рецептуре замороженного продукта.
В изобретение входит добавление заданного количества фруктозы (или другого ингредиента) в зависимости от содержания алкоголя, что позволяет создавать рецептуру напитка, который сохраняет текучесть в домашнем морозильнике. Поскольку фактически значения средней рабочей температуры домашних морозильников на данном рынке варьируют, согласно рецептуре должен получаться текучий слэш, после достижения им устойчивой температуры морозильника в пределах по меньшей мере пяти последовательных градусов Цельсия в диапазоне от -11 до -20°C. Наиболее предпочтительно, показатели текучести рецептуры будут находиться в диапазоне в целом от -11 до -20°C (то есть, в диапазоне в девять градусов Цельсия).
Согласно рецептуре настоящего изобретения изготавливается продукт, содержащий лед, таким образом, что после замораживания при устойчивой температуре продукт представляет собой текучую массу.
Если требуется, можно добавлять ледообразующий агент. Поскольку ледообразующий агент не относится к необходимым ингредиентам, на практике инициатор образования льда является желательным, так как температура плавления рецептуры может быть близкой к показателю самой теплой температуры в морозильнике, что предполагает возможность некоторой степени переохлаждения, присутствие инициатора образования льда дополнительно гарантирует образование льда, и напиток достигает устойчивой температуры в домашнем морозильнике.
Согласно определению настоящего изобретения, ледообразующий агент представляет собой добавку/ингредиент, присутствующий в растворе, или в контакте с раствором, и служит цели уменьшения эффекта переохлаждения посредством того, что вызывает образование кристаллов льда, если раствор находится при любой температуре в диапазоне (ниже) точки плавления и (выше) температуры гомогенной кристаллизации этого раствора.
Предпочтительно, ледообразующим агентом является стигмастерол.
В качестве дополнительной опции, в зависимости от желательного восприятия продукта во рту, можно добавлять ингредиент, модифицирующий морфологию ледяных кристаллов. Предпочтительным ингредиентом для осуществления этого аспекта является гидролизат желатина со средней молекулярной массой в диапазоне от 3000 Да до 15000 Да.
Соответственно, в дополнительном аспекте настоящее изобретение также относится к способу составления рецептуры алкогольного напитка для изготовления текучего замороженного продукта, с использованием морозильника с диапазоном температуры от -11 до -20°C, и указанный способ включает в себя этапы:
добавления по меньшей мере минимального количества фруктозы, в зависимости от содержания алкоголя (ABV) согласно уравнению:
минимальное содержание фруктозы (г/л)=(-14,3×ABV)+331,8;
если требуется, замещения количества фруктозы на количество другого ингредиента (ингредиентов), который при этом значении ABV имеет эквивалентный эффект на текучесть замороженного продукта.
Можно осуществлять замену фруктозы другими ингредиентами, наблюдая эффект добавления данного количества ингредиента при заданном ABV на текучесть замороженного продукта и затем устанавливая соотношение с количеством фруктозы, при котором достигается аналогичный эффект. Вместе с тем, в альтернативных вариантах осуществления этап замены можно проводить путем сравнения рассматриваемого ингредиента с сахарозой или глюкозой. Для этого нужно альтернативное уравнение.
На практике замена охватывает определение постоянных соотношений для ингредиентов по сравнению с фруктозой так, чтобы была возможность вычислять вклад любого ингредиента для получения текучего замороженного продукта.
Продукт настоящего изобретения образует жидкотекучий/текучий замороженный продукт при температуре от -11 до -20°C по меньшей мере в непрерывном диапазоне 5 градусов Цельсия. Такой замороженный продукт также можно перекачивать в динамической системе. "Текучесть" замороженного продукта определяют по следующим свойствам:
Чтобы быть "текучим", замороженный продукт должен содержать лед в количестве не менее 100г/л и не более 350г/л, как будет более подробно рассмотрено ниже. После приготовления замороженного продукта в пластиковой бутылке (предпочтительно гибкой) его можно легко сжимать, подвергать встряхиванию несколько раз для разрушения ломкой структуры льда, которая в ней образовалась. Затем бутылку можно опрокидывать в стакан, и с незначительным взбалтыванием замороженный продукт можно выливать в стакан. При наиболее густой консистенции может потребоваться несколько дополнительных сжатий для удаления замороженного продукта из бутылки (<10% замороженного продукта должны оставаться в бутылке). Для удаления продукта из контейнера ложка не требуется.
Основное преимущество изобретения можно описать как обеспечение рецептуры, которая удобно устраняет неопределенность при изготовлении текучего замороженного напитка и готова к использованию прямо из морозильника. Рецептура гарантирует надежную и последовательную воспроизводимость замороженного напитка, и предлагает простой формат для изготовления его потребителем, то есть бутылка с продуктом находится при любой температуре из широкого диапазона значений температуры в домашних морозильниках. После замораживания продукт готов к употреблению, что устраняет потребность в громоздком блендере или потребность в знании определенных ингредиентов, необходимых для изготовления превосходного замороженного коктейля (или подобного напитка), или потребность в этапе оттаивания после извлечения продукта из морозильника. После незначительного взбалтывания (то есть сжатия и встряхивания для разрыхления статически сформированной структуры льда) продукт можно употреблять непосредственно из бутылки или подавать как замороженный напиток.
Продукт для необходимого использования можно приготовлять заранее, и текучесть замороженного продукта так же остается постоянной, как и температура морозильника, в котором он хранится. В отношении свободной текучести продукт будет сохранять свои свойства в течение нескольких лет. Вместе с тем, при хранении замороженного продукта на протяжении дополнительного периода времени (несколько месяцев) в нем происходит срастание кристаллов льда, то есть заметное увеличение среднего размера ледяных кристаллов, что приводит к изменению идеального восприятия во рту замороженной текстуры. Однако оттаивание и повторное замораживание продукта восстанавливают в нем оригинальный желательный размер кристаллов. Преимущество упомянутых рецептур состоит в возможности подавать их из полутвердой бутылки, что создает впечатление напитка, в отличие от других продаваемых пакетированных продуктов, которые могут казаться дешевыми и нежелательными потребителям, желающим ощущать, что они купили фирменный коктейль премиум-качества.
Предыдущие изобретения в этой области не были удачными. Например, патент WO 96/11578 описывает изменение содержания алкоголя в вязкой ледяной каше продукта в целях значительного влияния на замораживание. То есть, в патенте WO 96/11578 описан вязкий алкогольный мягкий лед как с низким содержанием алкоголя, дающий в результате продукт, который становится слишком густым, чтобы быть текучим, так и с более высоким содержанием алкоголя, дающий в результате продукт, который не может быть заморожен или может быть заморожен только в небольшом проценте продаваемых домашних морозильников.
Необходимо отметить, что описываемое изобретение относится к жидкой рецептуре ("слэш") продукта, как перед, так и после статического замораживания. Указанный продукт подходит для сбыта в замороженном состоянии, но вместе с тем для простоты сбыта продукт для продажи предпочтительно находится при температуре окружающей среды (в размороженном состоянии), и образует замороженный напиток после помещения его в домашний морозильник, в любое время перед употреблением. "Пре-слэш" продукт при температуре окружающей среды не будет содержать льда, поскольку она выше температуры плавления рецептуры, и будет свободно-текучим. Очевидно, что область изобретения охватывает этот "предварительный продукт для приготовления замороженного напитка", независимо от его температуры/состояния.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для определения диапазона ингредиентов, подходящих для использования при осуществлении изобретения, было необходимо установить границы, в которых может сохраняться текучесть напитка при устойчивой температуре, соответствующей границам предпочтительного диапазона температуры морозильника, то есть от -11 до -20°C.
Диапазоны ингредиентов должны определяться на основании определения, данного для текучего замороженного продукта; любой уровень содержания льда, не входящий в указанное определение, будет приводит к слишком жидкой/водянистой консистенции или к чрезмерной густоте, что приведет к вязкости/отсутствию текучести.
Было к удивлению обнаружено, что для заданной консистенции замороженного продукта соотношение между ингредиентом и содержанием алкоголя является почти линейным.
При создании экспериментальных рецептур получены следующие общие наблюдения:
- Если при данном ABV добавлено чрезмерно много всех ингредиентов (основываясь на фруктозной эквивалентности), то при температуре на более теплой границе диапазона (при -11°С) лед в напитке или не образуется или будет недостаточно льда (то есть он будет 'слишком жидким'), чтобы считаться текучим напитком.
- Если будет добавлено слишком мало всех ингредиентов (основываясь на фруктозной эквивалентности), то на более холодной границе диапазона (при -20°С) в напитке образуется слишком много льда (то есть он будет 'слишком густым'), чтобы он имел вид текучего замороженного продукта.
- При увеличении концентрации алкоголя требуется меньшее количество всех ингредиентов (на основании фруктозной эквивалентности) для изготовления текучего замороженного продукта.
Пример 1
При определенных показателях ABV было обнаружено что конкретное минимальное и максимальное количество фруктозы дает в результате текучий замороженный продукт, как указано в Таблице 1-1.
Таблицa 1-1
ABV
Минимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при -20°C
Максимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при-11°C
Фруктоза
1
330
440
Фруктоза
2
315
425
Фруктоза
3
305
410
Фруктоза
4
293
395
Фруктоза
5
280
380
Фруктоза
6
258
360
Фруктоза
7
255
345
Фруктоза
8
245
320
Фруктоза
9
230
305
Фруктоза
10
220
285
Фруктоза
11
210
260
Фруктоза
12
195
248
Фруктоза
13
185
225
Фруктоза
14
170
210
Фруктоза
15
155
190
Фруктоза
16
145
170
Фруктоза
17
130
150
Фруктоза
18
120
125
Фруктоза
19
105
105
Замороженный продукт, содержащий фруктозу согласно Таблице 1-1, является текучим при всем диапазоне температур от -11 до -20°C.
Таким образом, согласно данным Таблицы 1-1, диапазон количества фруктозы, которое необходимо добавить, например, для рецептуры напитка с 9% ABV составляет от 230 до 305 г/л для получения напитка с минимальным количеством льда, рассматриваемого как приемлемый слэш, но без излишнего льда, чтобы не потерять текучесть. Добавление фруктозы в количестве менее 230 г/л приведет к чрезмерной густоте напитка, который не будет считаться текучим в самых холодных морозильниках (-20°С), и использование больше 305 г/л фруктозы при самой теплой температуре в морозильниках (-11°С) приведет к тому, что в напитке не образуется достаточное количество льда, чтобы его можно было считать замороженным напитком.
Значения в Таблице 1-1 могут быть представлены согласно фигуре 1. В этой фигуре можно отметить линейные отношения, которые позволяют выводить числовые формулы для расчета требуемых максимальных и минимальных значений диапазона количества фруктозы для заданного ABV.
Нижняя граница содержания ингредиента (фруктозы), г/л:
y= -12,3x+341,1
Верхняя граница содержания ингредиента (фруктозы), г/л:
y= -18,7x+468,9,
где -12,3 и -18,7 представляют собой соответствующие градиенты графика, 341,1 и 468,9 являются соответствующими теоретическими нулевыми точками пересечения с осью Y, x обозначает значение ABV, и y обозначает количество фруктозы, которая будет использовано для достижения текучести замороженного продукта (при указанном значении ABV). Для полноты значения R-квадрата для соответствующих уравнений составляют 0,9983 и 0,9979.
Используя эти формулы, можно вычислять желательный диапазон содержания фруктозы для любого значения % ABV формулы. Например, для ABV 7,8%:
(-12,3×7,8)+341,1=245,3 г/л фруктозы (нижняя граница содержания)
(-18,7×7,8)+468,9=322,7 г/л фруктозы (верхняя граница содержания)
Сравнение этих результатов с данными в Таблице 1-1 для 8% ABV показывает довольно хорошее соответствие.
Нужно отметить, что значение ABV 19 представляет собой фактический предел достижения рецептурой состояния текучего замороженного продукта при наиболее желательном рабочем окне температуры в девять градусов Цельсия. При более высоких значениях ABV невозможно изготовить напиток, который образует текучий замороженный продукт в полном диапазоне в девять градусов Цельсия от -11 до -20°C. Например, при значении ABV 20 в напиток не может образоваться достаточно льда, которое создает замороженный продукт при -11°C. Вместе с тем, если будет приемлемым более узкое окно рабочей температуры, то будет можно приготовлять напитки при более высоком значении ABV.
Является достаточным и при этом коммерчески полезным определение диапазонов содержания ингредиентов, совпадающих с последовательными пятиградусными интервалами в диапазоне от -11 до -20°C. Для этого необходимо рассмотреть два пятиградусных (по Цельсию) интервала в диапазоне между -11 и -20°C, то есть в интервалы от -11 до -16°C и от -15 до -20°C. Данные для этого расширенного диапазона (пятиградусный интервал (по Цельсию) является более строгим условием, чем девятиградусный интервал) предоставлены ниже в Таблицах 1-2A и 1-2B.
Таблица 1-2A
ABV
Минимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при температуре в диапазоне от -11 до -16°C
Максимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при температуре в диапазоне от -11 до -16°C
Фруктоза
1
312
440
Фруктоза
2
302
425
Фруктоза
3
288
410
Фруктоза
4
272
395
Фруктоза
5
258
380
Фруктоза
6
245
360
Фруктоза
7
230
345
Фруктоза
8
220
320
Фруктоза
9
210
305
Фруктоза
10
192
285
Фруктоза
11
175
260
Фруктоза
12
165
248
Фруктоза
13
148
225
Фруктоза
14
130
210
Фруктоза
15
120
190
Фруктоза
16
105
170
Фруктоза
17
90
150
Фруктоза
18
75
125
Фруктоза
19
58
105
Фруктоза
20
40
80
Фруктоза
21
25
60
Фруктоза
22
15
35
Таблица 1-2B
ABV
Минимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при температуре в диапазоне от -15 до -20°C
Максимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при температуре в диапазоне от -15 до -20°C
Фруктоза
1
330
490
Фруктоза
2
315
475
Фруктоза
3
305
460
Фруктоза
4
293
450
Фруктоза
5
280
435
Фруктоза
6
258
420
Фруктоза
7
255
405
Фруктоза
8
245
395
Фруктоза
9
230
380
Фруктоза
10
220
365
Фруктоза
11
210
350
Фруктоза
12
195
335
Фруктоза
13
185
320
Фруктоза
14
170
300
Фруктоза
15
155
285
Фруктоза
16
145
270
Фруктоза
17
130
250
Фруктоза
18
120
235
Фруктоза
19
105
215
Фруктоза
20
90
200
Фруктоза
21
80
180
Фруктоза
22
60
165
Фруктоза
23
50
140
Фруктоза
24
40
120
Фруктоза
25
20
95
Фруктоза
26
8
70
Фруктоза
27
0
50
Фруктоза
28
-
35
Фруктоза
29
-
15
Было обнаружено, что при более холодной температуре морозильника в диапазоне пяти градусов Цельсия (от -15 до -20°C) возможно приготовить текучий замороженный продукт при более высоком ABV. Таким образом, в таблице 1-2B выше показаны дополнительные данные по содержанию фруктозы, необходимому для получения текучего замороженного продукта при указанных температурах для ABV 29.
При температуре наиболее теплой границы диапазона (от -11 до -16°C; таблица 1-2A) в рецептуре должно содержаться минимальное количество фруктозы, и таким образом она сохраняет текучесть при -16°C. На самой холодной границе диапазона (от -15 до -20°C; таблица 1-2B), в рецептуре предварительно может не содержаться больше максимального количества и достаточного образования льда для замороженного продукта при -15°C не будет. В любой рецептуре при температуре между двумя крайними указанными значениями должно содержаться больше чем минимальное количество, необходимое при температуре от -11 до -16°C, и меньше чем максимальное количество, необходимое от -15 до -20°C. Таким образом, результаты из Таблиц 1-2A и 1-2B можно обобщить в Таблице 1-3 ниже.
Таблица 1-3
ABV
Минимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при температуре в диапазоне от -11 до -16°C
Максимальное добавление фруктозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при температуре в диапазоне от -15 до -20°C
Фруктоза
1
312
490
Фруктоза
2
302
475
Фруктоза
3
288
460
Фруктоза
4
272
450
Фруктоза
5
258
435
Фруктоза
6
245
420
Фруктоза
7
230
405
Фруктоза
8
220
395
Фруктоза
9
210
380
Фруктоза
10
192
365
Фруктоза
11
175
350
Фруктоза
12
165
335
Фруктоза
13
148
320
Фруктоза
14
130
300
Фруктоза
15
120
285
Фруктоза
16
105
270
Фруктоза
17
90
250
Фруктоза
18
75
235
Фруктоза
19
58
215
Фруктоза
20
40
200
Фруктоза
21
25
180
Фруктоза
22
15
165
Результаты из Таблицы 1-3 показаны графически в фигуре 2. Можно в общем отметить, что значения содержания фруктозы охватывают более широкий диапазон, если необходимо, чтобы замороженный продукт по изобретению приготовлялся в границах пятиградусного интевала (по Цельсию) между -11 и -20°C. Более конкретно, для диапазона от -11 до -16°C, при котором, чтобы сохранять текучесть при -16°C, в слэше может образоваться не более 350г/л льда, для диапазона от -15 до -20°C, при котором, чтобы замороженный продукт оставался густым при -15°C, в нем может образоваться не менее 100г/л лед, применяют следующие уравнения:
Нижняя граница содержания фруктозы:
y= -14,3x+331,8
Верхняя граница содержания фруктозы:
y= -15,5x+513,3,
где -14,3 и -15,5 представляют собой соответствующие градиенты графика, 331,6 и 513,3 являются соответствующими теоретическими нулевыми точками пересечения с осью Y, x обозначает значение ABV, и y обозначает количество фруктозы, которая будет использовано для достижения текучести замороженного продукта (при указанном значении ABV). Для полноты значения R-квадрата для уравнений составляют 0,9987 и 0,997 соответственно.
Используя эти формулы, можно вычислять желательный диапазон содержания фруктозы для любого значения % ABV формулы. Например, для ABV 14,2%:
(-14,3×14,2)+331,8=128,4 г/л фруктозы (нижняя граница содержания)
(-15,5×14,2)+513,3=296,6 г/л фруктозы (верхняя граница содержания)
Очевидно, что количество фруктозы, необходимой для изготовления текучего замороженного продукта, для любого другого диапазона температуры в последовательные 5 градусов Цельсия в пределах рассматриваемого диапазона температуры в домашнем морозильнике от -11 до -20°C (например, от -13 до 18°C), будет находиться в широких пределах диапазонов, представленных в Таблице 1-3 и Фиг.2.
Из Таблиц 1-2A и 1-2B очевидно, что использование более высокого содержания фруктозы в пределах общего диапазона согласно Таблице 1-3 приведет к более хорошим результатам приготовления текучего замороженного продукта в морозильниках с более низкой температурой. Наоборот, более низкий уровень содержания фруктозы будет достаточным для получения текучего замороженного продукта в морозильниках с более теплой температурой. Такие характеристики помогут разработчику рецептуры напитков для диапазона температур морозильников на конкретном рынке.
Для сравнения Фиг.3 включает в себя расширенный диапазон ABV из таблицы 1-2B в дополнение к более узким диапазонам из Таблицы 1-2A. Представлена формула для расчета расширенного диапазона ABV: y= -16,9x+526,3, где y обозначает содержание фруктозы (г/л) и x обозначает ABV. Значение R-квадрата составляет 0,9927.
Пример 1 дает предпочтительные данные исключительно для сахара фруктозы. Далее необходимо рассматривать использование другого пищевого сахара, например, глюкозы и сахарозы. Было обнаружено, что разные сахара имеют разные эффекты на количество льда, который образуется при изготовлении текучего замороженного продукта.
Пример 2
Получали сходный набор данных, как в Примере 1, за исключением замены фруктозы глюкозой, и иным образом также получали текучий замороженного продукта при крайних значениях температуры морозильника от -11 до -20°C. Эти результаты показаны ниже в Таблице 2-1.
Таблица 1-3
ABV
Минимальное добавление глюкозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при -20°C
Максимальное добавление глюкозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при -11°C
Глюкоза
1
435
530
Глюкоза
2
420
500
Глюкоза
3
405
480
Глюкоза
4
390
460
Глюкоза
5
375
435
Глюкоза
6
350
410
Глюкоза
7
340
390
Глюкоза
8
320
365
Глюкоза
9
305
340
Глюкоза
10
280
315
Глюкоза
11
265
290
Глюкоза
12
245
265
Глюкоза
13
230
240
Глюкоза
14
210
215
Глюкоза
15
195
195
Количество глюкозы, необходимой для достижения сравнимой степени текучести, соответствует сходной тенденции для фруктозы, но требуется добавление большего количества глюкозы.
Можно вывести следующие расчетные формулы из графиков содержания глюкозы в зависимости от ABV, как показано в Примере 1:
мин
макс
Y= -17,5x+457,7 и Y= -24,0х+553,7, где y представляет собой содержание глюкозы (г/л) и x обозначает значение ABV.
Вместе с тем, поскольку существует прямое линейное отношение между эффектами фруктозы и содержания глюкозы, для упрощения изобретения наиболее важным считается определение эквивалентного введения ингредиента для глюкозы, по сравнению с эквивалентным введением ингредиента для фруктозы. Это можно осуществлять путем определения пропорционального количества глюкозы, необходимой для достижения эквивалентного сахарного введения в виде фруктозы.
С учетом точности изобретения предполагается назначить значение "эквивалентного количества" 1,2 г глюкозы для 1 г фруктозы, то есть 1,2 г глюкозы могут заменять 1 г фруктозы в рецептуре напитка.
С позиции вкуса (например, считается, что фруктоза имеет в два раза более сладкий вкус, чем глюкоза) или с точки зрения экономических причин, может быть желательной замена сахаров в рецептуре, как известно в данной области техники. Таким образом, значение "эквивалентности к фруктозе" дополнительно позволит определять смеси фруктозы и глюкозы (и других ингредиентов, указанных ниже) для составления рецептуры напитка согласно изобретению.
Было желательно определить влияние других ингредиентов (углеводов и других) на рецептуру замороженного продукта.
Пример 3
Получали сходный набор данных, как в Примерах 1 и 2, за исключением замены фруктозы сахарозой, и иным образом также получали текучий замороженного продукта при крайних значениях температуры морозильника от -11 до -20°C. Эти результаты показаны ниже в Таблице 3-1.
Таблица 3-1
ABV
Минимальное добавление сахарозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при -20°C
Максимальное добавление сахарозы в г/л для получения текучего замороженного продукта при -11°C
Сахароза
1
465
630
Сахароза
2
453
615
Сахароза
3
440
590
Сахароза
4
425
575
Сахароза
5
410
560
Сахароза
6
385
540
Сахароза
7
370
515
Сахароза
8
350
480
Сахароза
9
335
450
Сахароза
10
315
415
Сахароза
11
295
385
Сахароза
12
275
355
Сахароза
13
255
320
Сахароза
14
235
295
Сахароза
15
220
265
Сахароза
16
220
235
Сахароза
17
180
210
Сахароза
18
160
175
Сахароза
19
140
145
Сахароза
20
120
120
Количество сахарозы, необходимой для достижения сравнимой степени текучести (связанной с содержанием льда), соответствует сходной тенденции для фруктозы и глюкозы, но при этом требуется добавление большего количества сахарозы. При построении графиков получают следующие уравнения соответствующих линий общего направления:
мин
макс
Y= -18,4x+495,5 и Y= -28,1х+688,7, где y представляет собой содержание сахарозы (г/л) и x обозначает значение ABV.
С учетом точности изобретения предполагается назначить значение "эквивалентного количества" 1,4 г сахарозы для 1 г фруктозы, то есть 1,4 г сахарозы могут заменять 1 г фруктозы в рецептуре напитка.
Было отмечено, что при использовании сахарозы, преимущественно при значениях ABV меньше 4, продукты становились излишне густыми, чтобы сохранять текучесть при наиболее низкой температуре в морозильнике. Поэтому вместо сахарозы при указанных значениях ABV необходимо использовать другой сахар.
Вышеизложенное позволяет определять подходящие смеси фруктозы, глюкозы и сахарозы, поскольку к удивлению было отмечено, что указанные ингредиенты имеют аддитивный эффект, а именно, каждый ингредиент имеет разные линейные отношения текучести, таким образом, их можно легко заменять.
Вместе с тем важно отметить, что в кислой среде (которая будет иметь место в большой части рецептур замороженного продукта типа коктейля), сахароза может подвергаться гидролизному расщеплению, катализируемому кислотой, на равные части фруктозы и глюкозы. Поэтому в такой кислотной рецептуре нужно рассматривать вклад сахарозы в замораживающие свойства как вклад смеси фруктозы и глюкозы 50/50.
Рецептура напитков, вероятно, будет создаваться из разнообразных ингредиентов, многие из которых вместе с углеводами будут влиять на свойства напитка по мере замораживания. Соответственно, ниже приведен анализ дополнительных ингредиентов.
Пример 4
Таблицу 4-1
ABV
Количес-тво вводимой фруктозыПример 1
Количество вводимой фруктозы после добавления 10 г лимонной кислоты
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
Количество вводимой фруктозы после добавления10 г яблочной кислоты
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
Фруктоза
1
330
325
5
325
5
Фруктоза
2
315
310
5
310
5
Фруктоза
3
305
300
5
300
5
Фруктоза
4
293
288
5
288
5
Фруктоза
5
280
275
5
275
5
Фруктоза
6
263
258
5
260
3
Фруктоза
7
255
250
5
250
5
Фруктоза
8
245
240
5
240
5
Фруктоза
9
230
225
5
225
5
Фруктоза
10
220
215
5
215
5
Фруктоза
11
210
205
5
205
5
Фруктоза
12
195
190
5
190
5
Фруктоза
13
185
180
5
180
5
Фруктоза
14
170
165
5
165
5
Фруктоза
15
155
150
5
150
5
Фруктоза
16
145
140
5
138
7
Фруктоза
17
130
122
8
122
8
Фруктоза
18
120
110
10
110
10
Фруктоза
19
105
100
5
100
5
Фруктоза
Среднее значение
5,4
Среднее значение
5,4
Фруктоза
+/-
2
+/-
2
Таблица 4-1 включает в себя колонку, показывающую минимальное количество фруктозы, которое необходимо добавить для достижения текучести замороженного продукта при -20°C согласно Таблице 1-1, и это количество сравнивается с количеством фруктозы, которое нужно удалить для восстановления аналогичных свойств текучести после добавления 10 г кислоты. Таблица 4-1 показывает два аспекта: во-первых, что и лимонная кислотная и яблочная кислоты имеют эквивалентный общий эффект на введение фруктозы, и во-вторых, что эффект кислоты на введение фруктозы составляет примерно 2 к 1, то есть, каждый 1 г добавленной к рецептуре кислоты необходимо уравновешивать введением фруктозы (уменьшение) в количестве 0,5 г. С учетом точности изобретения предполагается назначить значение "эквивалентного количества" 2 г пищевых кислот на 1 г фруктозы.
Пример 5
Согласно изобретению было обнаружено, что добавление ингредиента, модифицирующего морфологию льда, может улучшать комплексное восприятие во рту и свойства текучести замороженного продукта благодаря способу упаковки кристаллов льда во время замораживания. Предпочтительной добавкой является гидролизат желатина. Поэтому необходимо оценить эффект указанного ингредиента на параметры замораживания, то есть определить количество фруктозы, которое нужно удалить, чтобы компенсировать добавление гидролизата желатина в рецептуру, сохраняющую при этом аналогичные свойства текучести.
Таблица 5-1 (содержащая данные о минимальном количестве фруктозы, которое необходимо добавлять для достижения текучести замороженного продукта при -20°C согласно Таблице 1-1), показывает, что эффект гидролизата желатина на количество вводимой фруктозы эквивалентен 14/25, то есть при добавлении 25 г желатина потребовалось удалить 14 г фруктозы, чтобы получить аналогичные свойства текучести замороженного продукта. Другими словами, каждый 1 г добавленного к рецептуре желатина должен уравновешиваться соответствующим количеством вводимой фруктозы (уменьшение) в количестве 0,56 г.
Таблица 5-1
ABV
Количество вводимой фруктозы (Пример 1)
Количество вводимой фруктозы после добавления 25 г гидролизата желатина
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
Фруктоза
1
330
315
15
Фруктоза
2
315
302
13
Фруктоза
3
305
292
13
Фруктоза
4
293
280
13
Фруктоза
5
280
265
15
Фруктоза
6
263
252
11
Фруктоза
7
255
242
13
Фруктоза
8
245
232
13
Фруктоза
9
230
218
12
Фруктоза
10
220
208
12
Фруктоза
11
210
198
12
Фруктоза
12
195
183
12
Фруктоза
13
185
172
13
Фруктоза
14
170
158
12
Фруктоза
15
155
140
15
Фруктоза
16
145
130
15
Фруктоза
17
130
115
15
Фруктоза
18
120
104
16
Фруктоза
19
105
90
15
Среднее значение
14
+/-
2
Поэтому, согласно вышеизложенному, и с учетом точности изобретения, предполагается установить значение "эквивалентного количества" 1,8 г гидролизата желатина на 1 г фруктозы.
Пример 6
Множество добавок в общем имеют кумулятивный эффект на эквивалентную фруктозную нагрузку; поэтому было желательно определить параметры замораживания рецептуры, которая содержала и пищевые кислоты, как в Примере 4, и ингредиент, модифицирующий морфологию кристаллов льда, как в Примере 5. Результаты показаны в Таблице 6-1.
Таблица 6-1
ABV
Количество вводимой фруктозы (Пример 1)
Количество вводимой фруктозы после добавления 25 г гидролизата желатина и 10 г лимонной кислоты
Снижение фруктозы (г) из Примера 1
Фруктоза
1
330
308
22
Фруктоза
2
315
295
20
Фруктоза
3
305
287
18
Фруктоза
4
293
272
21
Фруктоза
5
280
258
22
Фруктоза
6
263
245
18
Фруктоза
7
255
235
20
Фруктоза
8
245
225
20
Фруктоза
9
230
210
20
Фруктоза
10
220
200
20
Фруктоза
11
210
190
20
Фруктоза
12
195
175
20
Фруктоза
13
185
165
20
Фруктоза
14
170
150
20
Фруктоза
15
155
132
23
Фруктоза
16
145
122
23
Фруктоза
17
130
107
23
Фруктоза
18
120
96
24
Фруктоза
19
105
82
23
Среднее значение
21
+/-
2
Таблица 6-1 (аналогично, содержащая данные о минимальном количестве фруктозы, которое необходимо добавлять для достижения текучести замороженного продукта при -20°C согласно Таблице 1-1) показывает кумулятивный эффект добавления гидролизата желатина и лимонной кислоты. По результатам Примеров 4 и 5 ожидалось, что эффект добавления 25 г гидролизата желатина и 10 г лимонной кислоты будет рассчитан (25/1,8+10/2=) с корректирующим значением 19 для снижения содержания фруктозы. Наблюдаемое значение составило 21, что является приемлемым в плане точности изобретения, тем более, что сахар в рецептуре содержится в значительно более высоких концентрациях, и поэтому будет оказывать самое значительное влияние на ее способность к образованию текучего замороженного продукта.
Пример 7
Таблицы 7-1 и 7-2 включают в себя данные о содержании добавленной эмульсии (например, жира) в количестве 5, 10 или 20 % (то есть 50, 100 или 200 мл эмульсии на один литр всей рецептуры). Соответствующая модификация содержания фруктозы показывает, как содержимое эмульсии влияет на общее количество введенной фруктозы. В целях изобретения термин «эмульсия» может включать в себя любой водонерастворимый ингредиент.
Эффект на количество введенной фруктозы является линейным, как в целом у описанных выше ингредиентов. Можно отметить, что при добавлении 100 мл эмульсии необходимо удалить 46 г фруктозы, чтобы достигнуть эквивалентного эффекта на текучесть замороженного продукта при аналогичном значении ABV. Соответственно, значение эквивалентного количества для эмульсии составляет 2,2 г на 1 г фруктозы с учетом точности изобретения. Этот результат может включать в себя данные предыдущих значений эквивалентности фруктозы.
Таблица 7-1
Минимальное количество фруктозы единст-венной г/л из Примера1 (-20)
+50 мл эмульсии
+100 мл эмульсии
+200 мл мульсии
Количество добавленной фруктозы г/л
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
Количество добавленной фруктозы г/л
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
Количество добавленной фруктозы г/л
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
1 Фруктоза
330
308
22
285
45
238
92
2 Фруктоза
315
295
20
270
45
225
90
3 Фруктоза
305
285
20
261
44
215
90
4 Фруктоза
293
270
23
247
46
200
93
5 Фруктоза
280
255
4
233
47
185
95
6 Фруктоза
263
242
21
220
43
173
90
7 Фруктоза
255
235
20
210
45
162
93
8 Фруктоза
245
225
20
200
45
152
93
9 Фруктоза
230
210
20
185
45
140
90
10 Фруктоза
220
200
20
175
45
128
92
11 Фруктоза
210
190
20
165
45
118
92
12 Фруктоза
195
175
20
150
45
100
95
13 Фруктоза
185
160
25
140
45
90
95
14 Фруктоза
170
148
22
125
45
75
95
15 Фруктоза
155
130
25
108
47
60
95
16 Фруктоза
145
120
25
98
47
50
95
17 Фруктоза
130
105
25
80
50
30
100
18 Фруктоза
120
95
25
70
50
20
100
19 Фруктоза
105
82
23
58
47
10
95
Среднее значение
22
Среднее значение
46
Среднее значение
92
+/-
6
+/-
+/-
2
Таблица 7-2
Минимальное количество фруктозы единст-венной г/л из Примера1 (-11)
+50 мл эмульсии
+100 мл эмульсии
+200 мл мульсии
Количество добавленной фруктозы г/л
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
Количество добавленной фруктозы г/л
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
Количество добавленной фруктозы г/л
Уменьшение фруктозы (г) из Примера 1
1 Фруктоза
440
415
25
395
45
350
90
2 Фруктоза
425
400
25
380
45
335
90
3 Фруктоза
410
388
22
365
45
320
90
4 Фруктоза
395
370
25
350
45
305
90
5 Фруктоза
380
360
20
335
45
290
90
6 Фруктоза
360
340
20
320
40
270
90
7 Фруктоза
345
320
25
300
45
253
92
8 Фруктоза
320
295
25
275
45
228
92
9 Фруктоза
305
280
25
260
45
210
95
10 Фруктоза
285
260
25
240
45
190
95
11 Фруктоза
260
240
20
215
45
170
90
12 Фруктоза
248
225
23
200
48
155
93
13 Фруктоза
225
200
25
180
45
130
95
14 Фруктоза
210
185
25
160
50
115
95
15 Фруктоза
190
165
25
140
50
95
95
16 Фруктоза
170
145
25
125
45
75
95
17 Фруктоза
150
125
25
100
50
55
95
18 Фруктоза
125
102
25
80
45
30
95
19 Фруктоза
105
80
28
55
50
10
95
Среднее значение
25
Среднее значение
46
Среднее значение
93
+/-
6
+/-
3
+/-
2
Альтернативные добавки
В рецептурах напитков обычно используются ряд других пищевых ингредиентов, которые можно использовать в настоящем изобретении. Таблица 8-1, показанная ниже, включает в себя количественные значения эквивалентной фруктозной нагрузки для нескольких из таких альтернативных добавок.
Таблица 8-1
Добавка
Добавляемое количество (г/л)
Количество удаляемой фруктозы (г/л)
Эквивалентность (значение замещения)
1
пропиленгликоль
10
8
1,25
2
бетаин
10
15
0,67
3
трегалоза
10
7
1,43
4
эритритол
10
7
1,43
5
сорбит
10
7
1,43
6
изомальтулоза
10
5
2,00
7
мальтодекстрин
10
3,5
2,86
8
глицерин
10
8
1,25
Таблица 8-1 показывает значения замещения для некоторых ингредиентов. Вместе с тем, специалисту в области разработки напитков будет очевидно, что существуют пределы здравого смысла в отношении применимых количеств сахарных спиртов. Таким образом, добавление таких ингредиентов на практике может быть ограничено инструкциями, связанными с суточными нормами употребления пищевых добавок.
Данные, содержащиеся в Таблицах 7-1, 7-2 и 8-1, также предлагают пути подхода к действию на рецептуру ароматизирующих добавок, поскольку ароматизаторы обычно или имеют эмульсионную основу или основу этанола и/или пропиленгликоля. Поэтому можно применять вышеупомянутые данные для эмульсий или пропиленгликоля.
Значение замещения 2,86 для мальтодекстрина из Таблицы 8-1 можно использовать для всех мальтодекстринов от 30000 до 80000 Да (например, Каргилл C*01915; C*01955; C*01958). При использовании мальтодекстринов вне указанного диапазона может быть необходимым внесение изменений в значение замещения.
Способ составления рецептуры
В отношении рецептуры и определения значений замещения эквивалентов фруктозы будет очевидно, что приведенные выше примеры соответствуют общему способу, который можно применять для составления рецептуры напитка для использования в домашнем морозильнике. Этот способ охватывает:
1. Вычисление минимального количества фруктозы в зависимости от предполагаемого или установленного содержания алкоголя (ABV), согласно уравнению:
минимальное содержание фруктозы (г/л)=(-14,3×ABV)+331,8;
2. Если требуется, замену фруктозы другими ингредиентами в соотношениях, установленных путем наблюдения желательных свойств образования замороженного продукта для данного ингредиента по сравнению с фруктозой, и таким образом определение значения эквивалентности фруктозе для любого другого ингредиента;
3. Вычисление вклада каждого ингредиента в общее количество ингредиентов в соответствии со значением его эквивалентности фруктозе;
4. Создание рецептуры напитка с необходимыми ингредиентами, и с гарантией, что общее содержание ингредиентов (г/л) не снижено ниже расчетного минимального значения, и значение ABV поддерживается на предполагаемом или установленном уровне.
Будет очевидно, что уравнение из этапа 1 получено из Таблицы 1-2 из расчета непрерывного пятиградусного интервала. Уравнение можно выводить по более широкому диапазону в девять градусов по Таблице 1-1.
Этап 2 можно осуществлять путем оценки количества нового ингредиента, необходимого для образования желательного замороженного продукта при заданном ABV, и сравнивать это количество с фруктозой. Другими словами, ингредиент оценивают (как в Примерах 2 и 3) в системе, где его объединяют только с алкоголем и водой. Альтернативно, ингредиент можно оценивать (как в Примерах 4 - 7) с помощью системы составления рецептуры замороженного продукта на основе фруктозы и удаления некоторого количества фруктозы, которую заменяют новым ингредиентом, чтобы восстановить аналогичную текучесть замороженного продукта при заданном ABV. Количество ингредиента, необходимого для замещения фруктозы и восстановления способности рецептуры к образованию текучего замороженного продукта, дает значение его эквивалентности фруктозе и позволяет определять соотношение.
Необходимо отметить, что фруктоза была выбрана как первичный "рассматриваемый ингредиент" при разработке настоящего изобретения. Вместе с тем, возможно осуществление способа, задействуя другой сахар, например, глюкозу или сахарозу. В этом случае уравнение минимального количества, упомянутое в этапе 1 выше, будет представлять собой уравнения минимального количества, описанные в Примерах 2 и 3. При этом все отношения будут определяться в сравнении с новым рассматриваемым ингредиентом.
Переохлаждение и инициаторы образования льда
Во время охлаждения водный раствор достигает своей точки плавления, на которую оказывает влияние понижение температуры, и обычно начинается переохлаждение. Во время охлаждения он продолжает оставаться жидкостью, пока не произойдет или гетерогенное или гомогенное образование ледяного ядра.
При экспериментальной разработке настоящего изобретения для американского рынка и конкретных температурных режимов в морозильниках в течение сорока восьми часов наблюдали возникновение регулярных переохлаждений, что приводило к неудовлетворительному качеству продукта. В морозильнике рецептуры напитка достигали устойчивой температуры ниже теоретической температуры плавления, но не содержали льда. Взбалтывание образца могло вызывать образование льда в продукте, но благодаря высвобождению энергии в виде тепла в ходе кристаллизации льда температура продукта повышалась. Результатом такого повышения температуры был недопустимый внешний вид продукта, не однородного замороженного продукта, а жидкого напитка появлением ледяного слоя на поверхности, что обусловлено низким содержанием льда. Переохлаждение до 12 градусов Цельсия ниже температуры плавления наблюдалось в тестовых рецептурах, при этом снижение температуры на 10 градусов Цельсия вызывало переохлаждение в 60% всех образцов.
Инициатор образования льда является добавкой, которая вызывает гетерогенное образование ледяного ядра, при снижении температуры водного раствора ниже его точки плавления, но при этом значение температуры выше его точки образования гомогенного ледяного ядра. Настоящее изобретение рекомендует использование таких ингредиентов для получения коммерчески жизнеспособного продукта, при гарантии образования льда в пределах широкого диапазона температур в морозильниках.
Растительные фитостеролы в настоящем изобретении представляют собой предпочтительный источник инициаторов образования льда. Все фитостеролы, такие как бета-ситостерол, диосгенин, и смеси фитостеролов (бета-ситостерол, кампестерол, стигмастерол) проявляют действие образования ледяного ядра. Вместе с тем, в пределах фиксированного периода времени, ни один из них не проявляет такую же эффективность, как стигмастерол единственный.
Было выявлено, что добавление чистого стигмастерола в очень небольшом количестве (от 1 до 10 мг на 250 мл образца жидкости) способно вызывать последовательное образование ледяного ядра в тестовых рецептурах. Показано, что стигмастерол ограничивает переохлаждение максимально на 4 градуса Цельсия ниже точки плавления в тестовых системах, которые внешне сходны с коммерческим продуктом Snowmax™ (который не разрешен к применению в продуктах питания) в тестовых рецептурах.
Функциональные возможности образования ядра сохраняются, пока инициатор образования льда находится в контакте с водой в жидкой фазе в ходе замораживания. Для поддержания функциональности можно растительный стерин:
добавлять непосредственно в виде твердого вещества (например, в виде порошка;
растворять в абсолютном этаноле и затем преципитировать после добавления к рецептуре, и таким образом, понижать концентрацию этанола ниже ABV 80%;
окружать твердым материалом, в котором имеется некоторая часть инициатора образования льда на поверхности материала, контактирующего с жидкостью.
При том, что стигмастерол является предпочтительным инициатором образования льда для системы настоящего изобретения, любой материал, способный сокращать распространение переохлаждения, является полезным для изобретения. Такой материал может включать в себя без ограничения: стерины, фитостеролы, холестерин, бета-ситостерол, диосгенин, кампестерол, силикат кальция, каолин (силикат алюминия), бентонит, триаконтанол, микрокристаллическую целлюлозу, токоферол, йодид серебра, карбонат кальция, диоксид титана, диоксид кремния, фосфат кальция и ледообразующие бактерии.
Модификация морфологии ледяных кристаллов
Рассматривали структуру льда, который образуется в замороженном продукте. Разные формы кристаллов льда дают возможность использовать упаковку разной плотности и таким образом менять структурные свойства замороженного продукта.
В тестовых рецептурах в более холодных морозильниках, без ингредиентов, регулирующих рост льда, наблюдалось образование различные пластинок, игл и дендритных структур льда, потенциально все из них в одном тестовом образце. В результате этого становился невозможным сбыт замороженного продукта, или, что еще более важно, появлялось гарантированное неправильное восприятие продукта во рту.
Многие организмы в природе, включающие в себя рыбу и растения, такие как озимые зерновые культуры, могут существовать в окружающей среде при температуре ниже нуля, например, в арктических водах, с помощью развившихся в ходе эволюции ряда антифризных пептидов (АФП), которые регулируют морфологию кристаллов льда (см. A. C. DeVries, Annu. Rev. Physiol., 1983, 45, 245-260; CL. Hew, D. S. C. Yang, Eur. J. Biochem., 1992, 203, 33-42). Термин антифризный пептид в некоторой степени вводит в заблуждение; эти пептиды в обычно выявляемых очень низких концентрациях не снижают точку замерзания водной системы, а скорее действуют как регуляторы роста льда. Это происходит посредством механизма, при котором образование льда, происходящее в клеточных структурах рыбы или растений, не вызывает разрыва ткани, способного вызвать смерть клетки. Показано, что эти пептиды (см. М. M. Harding, L. G. Ward, A. D. D. Haymet, Eur. J. Biochem., 1999, 264, 653-665) взаимодействуют с растущей поверхностью ледяного кристалла, создавая точечные дефекты и замедляя рост льда на определенных поверхностях кристаллов льда, то есть они кинетически препятствуют росту и изменяют морфологию кристаллов.
Эти белки включены в рецептуру изобретения с целью изменения морфологии кристаллов льда от больших пластинок и дендритных структур до более мелких, одинаковых иглообразных кристаллов. Действие этих белков направлено на обеспечение кристаллической структуры льда, имеющей более регулярную укладку и таким образом способствует их распределяемости при образовании в состоянии равновесия.
Включение в рецептуры согласно вышеупомянутым примерам, АФП I рыбьего типа или АФП III рыбьего типа (от 10 мг до 25 мг на литр продукта), получаемого из компании A/F Protein, Canada), приводит к получению более гранулированной ледяной структуры, заметной даже на слух, демонстрирующей разные акустические свойства во время встряхивания после достижения устойчивой температуры при замораживании в контейнере. Уровень введения АФП необходимо немного регулировать с учетом эффективности данной партии АФП.
Наблюдаемое преимущество показывает, что зависимый от концентрации эффект и передозировка антифризных пептидов (>50 мг/л) приводит к значительному чрезмерному затвердеванию структуры льда. Недостаточное введение АФП (<6 мг/л) также приводит к потере оптимального действия, поскольку наблюдается ограниченная модификация формы кристаллов льда; вместе с тем наблюдалось сокращение распространения чрезмерного затвердевания.
По литературным доказательствам известно, что действие антифризных пептидов обусловлено наличием в пептиде повторяемой области, богатой содержанием глицина (см. L.A. Graham, P. L. Davis, Science, 2005, 310, 461). Изучение других белков, которые содержат такие пептидные области, привело к желатину, денатурированной форме коллагена.
Считается, что использование гидролизата желатина обеспечивает лучший контроль ледяных кристаллов, чем использование антифризных пептидов, и эти функциональные возможности в некоторой степени проявляют коммерчески доступные гидролизаты желатина. Образцы свиных гидролизатов желатина получали от компании Gelita и Rousselot, и они имели вариабельное распределение молекулярной массы. Были получены гидролизаты с диапазоном молекулярной массы от 2000 до 5000 Да, от 5000 до 10000 Да и от 10000 до 20000 Да и их добавляли к рецептурам замороженного продукта в количестве от 1 до 50 г/л. Множество морфологических форм льда воспроизводимо наблюдали в рецептурах, но только при относительно высоком уровне добавления (от 20 до 50 г/л).
Было обнаружено, что путем изменения концентрации желатина можно получать ряд воспроизводимых структур. При добавлении на низком уровне (примерно от 1 до 15 г/л, в зависимости от выбранного гидролизата желатина) образовывалась структура из грубых пластинок, типичная для 'сланцевого' ледяного продукта, что обычно происходит при резке ножом для получения пластинок. Добавление большого количества (примерно от 15 до 50 г/л, в зависимости от выбранного гидролизата желатина) приводило к получению очень нежной структуры; ледяные частицы были достаточно маленькими, что можно их охарактеризовать как незаметные. Эта структура напоминала, что она получена в замороженном продукте с высокой степенью смешивания, но без остаточных немногочисленных кусочков льда, которые иногда сохраняются. Наблюдалась вариабельность эффекта количества добавляемого желатина при перемене разных коммерческих образцов гидролизата из свиного, бычьего или рыбьего желатина, и это было обусловлено различиями в способах производства гидролизата. Существуют ограничения на применение некоторых коммерческих гидролизатов желатина, из-за переноса вкусового следа, обнаружить который можно было только в конкретных образцах ароматизаторов для напитков; системы с более легкими ароматизаторами имеют более выраженную восприимчивость к заметности остаточного аромата гидролизата желатина.
Добавление ингредиента, модифицирующего морфологию кристаллов льда, позволяет создавать по разному воспринимаемые в полости рта текстуры, с учетом применения напитка в диапазоне температур домашних морозильников, и в рамках рецептур замороженного продукта, разработанных для сохранения свойств текучего замороженного продукта в рассматриваемом диапазоне температуры в морозильниках. Добавление такого ингредиента в большем количестве (от 15 до 50 г) может способствовать текучести замороженного продукта настоящего изобретения.
Образцы рецептур
Можно создавать рецептуру текучего напитка согласно изобретению в соответствии с вышеприведенным описанием. Например, если желательно приготовить замороженный цитрусовый коктейль с 10% ABV с помощью уравнения, и со ссылкой на Таблицу 1-1, можно отметить, что для получения текучего замороженного продукта в домашних морозильниках требуется от 220 до 285 г/л фруктозы. Путем составления рецептуры на нижней границе диапазона в 9 градусов Цельсия можно получить немного более густой замороженный продукт, что может быть желательно для цитрусового напитка. Соответственно в рецептуре будет содержаться 230 г/л фруктозы, как показано для Рецептуры А ниже. Также для гарантированного замораживания предпочтительно включать в рецептуру инициатор образования льда.
Рецептура A
Этанол (зерновой нейтральный спирт 96,4%) 103,7 мл
Фруктоза (кристаллическая) 230 г
Стигмастерол 0,05 г
Деминерализованная вода (до объема 1 л)
Все фруктовые напитки имеют кислые свойства, поэтому необходимо включать в них дополнительные ингредиенты с соответствующим снижением содержания фруктозы согласно описанным соотношениям. Например, может быть желательным добавление обычного фруктового ингредиента лимонной кислоты в количестве 8 г. Поскольку эквивалентность лимонной кислоты к фруктозе имеет соотношение 2,0, для сохранения аналогичных свойств текучести необходимо удалить 4 г фруктозы (8/2,0). На основе Рецептуры A, содержащей 230 г/л фруктозы, на примере Рецептуры B показано, что содержание фруктозы должно быть уменьшено до 226 г/л.
Рецептура B
Этанол (зерновой нейтральный спирт 96,4%) 103,7 мл
Фруктоза (кристаллическая) 226 г
Лимонная кислота (безводная) 8 г
Стигмастерол 0,05 г
Деминерализованная вода (до объема 1 л)
При дегустации можно было полагать, что эта рецептура воспринимается как слишком сладкая. Для уменьшения сладости разработчик напитка обычно будет уменьшать содержание сахара, однако, невозможно просто удалить некоторое количество фруктозы, поскольку для текучести в морозильнике необходим минимальный уровень ингредиентов. Соответственно можно использовать альтернативный, менее сладкий сахар, такой как глюкоза, сладость которого воспринимается по меньшей мере наполовину от сладости фруктозы. Согласно изобретению, если 50 г фруктозы необходимо заменить глюкозой, ее количество необходимо пересчитывать с коэффициентом 1,2 (отношение эквивалентности для глюкозы к фруктозе). Это даст 60 г глюкозы, как в Рецептуре C.
Рецептура C
Этанол (зерновой нейтральный спирт 96,4%) 103,7 мл
Фруктоза (кристаллическая) 176 г
Глюкоза (кристаллическая) 60 г
Лимонная кислота (безводная) 8 г
Стигмастерол 0,05 г
Деминерализованная вода (до объема 1 л)
После этого предполагается добавление ароматизаторов, например, лимона/апельсина, чтобы придать продукту желательный состав. Ароматизаторы обычно поставляются с пропиленгликолем в качестве растворителя и, соответственно, для компенсации необходимо удалить дополнительное количество фруктозы (или эквивалентное количество другого ингредиента). При добавлении 5 г ароматизатора на основе пропиленгликоля должно произойти соответствующее уменьшение количества фруктозы на 4 грамма (5/1,25), чтобы получить Рецептуру D.
Рецептура D
Этанол (зерновой нейтральный спирт 96,4%) 103,7 мл
Фруктоза (кристаллическая) 172 г
Глюкоза (кристаллическая) 60 г
Лимонная кислота (безводная) 8 г
Ароматизатор (цитрусовый) 5 г
Стигмастерол 0,05 г
Деминерализованная вода (до объема 1 л)
Затем эту рецептуру можно разливать в бутылки, помещать в домашний морозильник и оставлять на достаточное время для установления устойчивой температуры для получения текучего замороженного продукта.
Дополнительные рецептуры, показанные ниже в иллюстративных целях, также отвечают требованиям изобретения, то есть они создают текучий замороженный продукт в желательном диапазоне температуры в морозильнике от -11 до -20°С.
Содержащая эмульсию Рецептура Е (ABV 13%):
Этанол (96,4%) 134,8 мл (105 г)
Эмульсия 25 мл
Сахар в количестве от 150F до 214F, где F=1 для фруктозы, 1,2 для глюкозы, 1,4 для сахарозы
Гидролизат желатина Sol D (Gelita) 50 г
Шоколадный ароматизатор 3 мл
Стигмастерол 0,1 г
Деминерализованная вода до объема 1000 мл
Применяли факторы конверсии эквивалентности фруктозе для каждого из ингредиентов, и общие показатели фруктозы составляют (11,4+171+27+2,4=) 212 г/л, с учетом растворения ароматизатора в пропиленгликоле. Эти значения фруктозы для уровня ABV 13% показаны в Таблице 1-1 и 1-3; следовательно, можно ожидать, что текучий замороженный продукт будет получен при температуре морозильника в диапазоне от -11 до -20°С.
Для содержащей эмульсию рецептуры применяли следующий способ смешивания ингредиентов. Необходимый сахар (сахара) растворяли в минимальном объеме деминерализованной воды. Использование мешалки со сдвиговыми усилиями, такой как Silverson L5M способствует быстрой гидратации порошковых ингредиентов, и/или при необходимости можно применять слабое нагревание. В этот момент затем добавляют эмульсию; это может быть простое добавление коммерчески доступной, предварительно изготовленной эмульсии или добавление источника жира, такого как молочный жир, или другого пищевого масла вместе с подходящим эмульгирующим агентом, воздействуют высоким давлением и смешивают для создания эмульсии с устойчивым размером частиц. При необходимости можно добавлять гидролизат желатина, предварительно растворенный в деминерализованной воде при слабом нагревании, наряду со всеми другими ингредиентами, включающими в себя кислоты. Необходимо отметить, что требуется аккуратность, чтобы избежать неблагоприятной ацидификации гидролизата желатина и/или любого другого вводимого белка. При отсутствии внимательности в отношении изоэлектрической точки белка может произойти его разложение. Затем нужно добавлять необходимое количество этанола с любыми ароматизаторами, предварительно растворенными в этаноле (если это ароматизатор на основе этаноле), или добавлять по отдельности, если используется ароматизатор, растворяемый в масле или пропиленгликоле. Затем объем раствора доводят до общего объема 1000 мл с помощью деминерализованной воды при аккуратном помешивании, которое применяют для гарантии гомогенности. Затем образец выливают в пластиковую бутылку и добавляют 0,1 г стигмастерола в виде порошка (в виде опции однократной дозы).
Тестовая рецептура Коктейля F (ABV 14%):
Этанол (96,4%), на 145,2 мл
Кристаллическая фруктоза 140 г
Кристаллическая глюкоза 40 г
Желатин Gelita Sol D 20 г
Мальтодекстрин (Фибресол 2) 10 г
Лимонная кислота (безводная) 6 г
Цитрусовые ароматизаторы 5 мл
Стигмастерол 0,1 г
Деминерализованная вода до объема 1000 мл
Применяли факторы конверсии эквивалентности фруктозе для каждого из указанных выше ингредиентов, и общие показатели фруктозы составляют (33,33+11,11+3,5+3+4=) 195 г/л, с учетом растворения ароматизатора в пропиленгликоле. Эти значения фруктозы для уровня ABV 14% показаны в Таблице 1-1 и 1-3; следовательно, можно ожидать, что текучий замороженный продукт будет получен при температуре морозильника в диапазоне от -11 до -20°C.
Для не содержащей эмульсию рецептуры способ смешивания ингредиентов включал в себя растворение сахаров в минимальном объеме деминерализованной воды и любого гидролизата желатина в минимальном возможном количестве деминерализованной воды. Использование мешалки со сдвиговыми усилиями, такой как Silverson L5M способствует быстрой гидратации порошковых ингредиентов, и/или при необходимости можно применять слабое нагревание. После этого можно добавлять любые кислоты, наряду с другими ингредиентами. Необходимо отметить, по аналогии с упомянутым выше, что требуется аккуратность, чтобы избежать неблагоприятной ацидификации гидролизатов желатин. Затем нужно добавлять необходимое количество этанола с любыми ароматизаторами, предварительно растворенными в этаноле (если это ароматизатор на основе этаноле), или добавлять по отдельности, если используется ароматизатор, растворяемый в масле или пропиленгликоле. Затем объем раствора доводят до общего объема 1000 мл с помощью деминерализованной воды при аккуратном помешивании, которое применяют для гарантии гомогенности.
При замене фруктозы другим сахаром необходим некоторый здравый смысл. Для самых низких значений ABV при замене 300 г фруктозы на 420г сахарозы, при том, что сладость может оставаться одинаковой (благодаря более низкой относительной сладости сахарозы), возникают другие проблемы разработки изделия, такие как обеспокоенность количеством калорий и приторное ощущение во рту. Выявлено преимущество в использовании глюкозы для снижения общей сладости рецептуры, поскольку глюкоза имеет более низкое значение эквивалентности фруктозе, чем сахароза, и таким образом происходит уменьшение сладости без чрезмерного увеличения калорий. Известно, что существуют ограничения потребления используемых сахарных спиртов, что обусловлено возможным дискомфортом пищеварения.
Образец выливают в пластиковую бутылку и добавляют 0,1 г стигмастерола в виде порошка (в виде опции однократной дозы). В бутылке нужно оставлять достаточное свободное пространство над продуктом, чтобы оставалось подходящее пространство для встряхивания продукта.
Рецептуры согласно изобретению предпочтительно упакованы в подходящие гибкие пластиковые бутылки с отверстием по меньшей мере 25 мм в диаметре, в идеале, с отверстием намного шире с диаметром 38 мм, с горловиной и плечом такой формы, которая способствует подаче замороженного продукта. Фиг.4 показывает ряд предпочтительных профилей бутылки. В бутылке A можно отметить, что плечо имеет наклон во внутрь бутылки, что дает эффект облегчения распределения, поскольку позволяет выдавливать замороженный продукт через горловину. То же самое можно отметить для бутылки C, которая имеет горловину типа трубки (с прямыми стенками). Вместе с тем, бутылка D может отвечать требованиям избыточного сжатия или встряхивания в самых холодных морозильниках, где продукт будет обладать наименьшей текучестью, поскольку существует 'область перехвата' между плечом разрабатываемой бутылки и горловиной устройства (форма перевернутой чаши). В бутылке B показана вторая особенность, а именно, вогнутое ребро, наличие которого помогает удерживать замороженный блок продукта при извлечении продукта из морозильника и придавать ему начальное сжатие. Это вогнутое ребро препятствует перемещению замороженного блока вверх и вниз внутри упаковки, не ломая при этом хрупкую структуру льда. Предполагается, что обычное количество на одну порцию будет составлять от 300 до 800 мл.
Заключение
Приведенное описание рассматривает фруктозу как ингредиент основного значения, и все другие ингредиенты соотнесены с фруктозой как с основным значением. Вместе с тем, для упрощения также можно устанавливать произвольную единицу (например, "сахарная единица", СЕ или просто F) с основным значением 1 (предпочтительно, равным 1 г фруктозы). Остальные ингредиенты будут соотнесены с этим значением F, например, глюкоза =1,2 F, сахароза =1,4 F и т.д.
Любые ингредиенты, не упомянутые в изобретении (например, консерванты, искусственные подслащивающие вещества), могут оказывать влияние на текучесть рецептуры напитка, но предполагается, что их добавляют в таком малом количестве, что они не имеют какого-либо значительного эффекта.
По существу, изобретение обеспечивает возможность составления рецептуры напитков при реальном "окне" значений температуры в морозильниках (то есть в пятиградусном интервале по Цельсию или в большем диапазоне), и приготовления приемлемого, текучего замороженного продукта после достижения напитком устойчивой температуры морозильника (обычно через двенадцать часов и почти всегда в течение двадцати четырех часов, что зависит от эффективности морозильника). Это достигается посредством регулирования содержания фруктозы и других ингредиентов с конкретными значениями эквивалентности фруктозе в зависимости от содержания алкоголя в рецептуре, и, если требуется, с использованием инициатора образования льда и регулятора морфологии ледяных кристаллов.