СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВКУСОАРОМАТИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРАТА НА ЖИРОВОЙ ОСНОВЕ
METHOD FOR PROCESSING FAT-BASED FLAVORING CONCENTRATE

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к вкусоароматическим концентратам на жировой основе, и в частности к повышению эффективности обработки вкусоароматических концентратов на жировой основе на основе суспензий сухого молока в масле, которые подвергают непрерывному термическому процессу, т.е. суспензия находится в непрерывном движении текучей среды в процессе термической обработки.
Предпосылки создания изобретения
В данной области известно, что для получения вкусоароматических добавок можно применять системы на жировой основе, т.е. применяя расплавленный жир, в котором диспергированы ингредиенты/предшественники. Современные способы главным образом основаны на нагревании жира, обычно молочного жира, вместе с редуцирующими сахарами, белками и щелочными катализаторами в безводных системах или системах с низким содержанием влаги.
Если предшественники для такого процесса получения вкусоароматической добавки в системах на жировой основе содержат молочный ингредиент, такой как сухое обезжиренное молоко или сухая пахта, наблюдают тенденцию к образованию комков или масс из молочных частиц в жире в процессе термической обработки. Обычно это описывают как агрегацию.
В настоящее время считается, что агрегация вызвана высвобождением воды из-за кристаллизации лактозы во время термической обработки. Такое высвобождение воды, потенциально в комбинации с влагой, образованной в ходе реакции Майяра, способствует агрегации молочных частиц в масле. Это подтверждается наблюдением, что при добавлении в массу из твердых веществ молока и масла предшественников, таких как восстанавливающие сахара и аминокислоты, в растворимой форме (т.е. с введением дополнительного количества воды), усиливают агрегацию твердых веществ молока по сравнению с добавлением предшественников в сухом виде.
Хотя агрегация молочных частиц в масле может быть полезна, например, при приготовлении таблеток из порошков, она является нежелательной, если цель состоит в получении свободнотекучей суспензии. Например, при непрерывных термических процессах, например, в теплообменниках, через которые можно прокачивать такую суспензию, агрегация молочных ингредиентов нежелательно увеличивает вязкость, что усложняет прокачивание и иногда приводит к блокированию и повреждению теплообменников и засорению линии. Молочные агрегаты представляют собой тяжелые частицы, которые не остаются суспендированными в системе на жировой основе, что приводит к их оседанию в трубах и последующему засорению. В этих случаях желательным является предотвращение или нарушение агрегации молочных частиц во время термической обработки в масляной фазе.
Для уменьшения возрастания вязкости в других продуктовых основах, содержащих масло, применяли эмульгаторы. Например, EP0577379 относится к применению эмульгатора и желательно гидрофобного коллоида, суспендированного в жидком растительном масле, в небольших количествах, что позволяет охлаждать жиросодержащие соусы до температуры менее 55°F (12,8°С) без проблем, связанных с отверждением жира, засорением оборудования и нежелательными возрастаниями вязкости. К жировой фазе соуса предпочтительно добавляют лецитин в количестве от 0,1 до 0,3%, ксантановую камедь добавляют от 0,005 до 0,2%, а жидкое растительное масло будет присутствовать в количестве от 0,2% до 4,2%.
Целью настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного способа приготовления вкусоароматических концентратов на жировой основе на основе суспензий сухого молока в масле, которые допускают более длительные периоды термической обработки и уменьшают проблемы, связанные с агрегацией сухого молока.
Изложение сущности изобретения
Соответственно, в настоящем изобретении предложен способ приготовления вкусоароматического концентрата на жировой основе, включающий следующие стадии:
- обеспечение жировой/масляной основы в количестве от 40 до 75 мас.% и дополнительно обеспечение композиции предшественника ароматизатора, содержащей по меньшей мере один дополнительный полиол, по меньшей мере одно дополнительное аминосоединение, по меньшей мере молочный ингредиент и по меньшей мере технологическую добавку в виде частиц, причем отношение молочного ингредиента к технологической добавке в виде частиц составляет от 1 : 1 до 4 : 1 (измеряют в мас.%);
- непрерывная термическая обработка композиции предшественника ароматизатора с технологической добавкой в виде частиц, суспендированных в жировой/масляной основе, для получения вкусоароматического концентрата на жировой основе, причем стадию нагревания осуществляют в непрерывной масляной фазе при низком влагосодержании в диапазоне от 0 до 5% введенной воды; и
- охлаждение вкусоароматического концентрата на жировой основе.
Авторы настоящего изобретения показали, что можно предотвращать агрегацию молочных ингредиентов в масляной основе, если к суспензии молочных частиц перед термической обработкой добавляют инертные технологические добавки в виде частиц. Композицию предшественника ароматизатора объединяют с инертной технологической добавкой в виде частиц в соотношении от 1 : 1 до 4 : 1 (измеряют в мас.%). Показано, что отсутствие технологической добавки в виде частиц или соотношение вне пределов определенного диапазона от 1 : 1 до 4 : 1 неэффективно в плане агрегации молочных частиц и, следовательно, приводит к засорению линий теплообменника.
Добавление технологических добавок в виде частиц уменьшает вязкость суспензии при температурах, необходимых для протекания реакции Майяра, облегчая прокачивание суспензии через теплообменники. Технологические добавки, поддерживая размер частиц твердых веществ на уровне около 200 мкм (значение D90), предотвращают осаждение агрегатов внутри труб, тем самым предотвращая засорение.
Процесс, описанный в настоящем изобретении, был особенно эффективным, если технологическая добавка в виде частиц, примененная во вкусоароматическом концентрате на жировой основе, представляла собой карбонат кальция, предпочтительно осажденный карбонат кальция, который имеет более однородное и правильное распределение частиц.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 показаны профили вязкости вкусоароматических концентратов на жировой основе, полученные при наличии и при отсутствии технологической добавки в виде частиц. Пример 1 представляет собой рецептуру без каких-либо технологических добавок, причем концентраты с технологическими добавками (карбонат кальция и какао-порошок) готовили в условиях, описанных в примерах 3 и 4.
На фиг. 2 показано распределение частиц по размерам в суспензиях на жировой основе, в частности распределение частиц по размерам в образцах с соотношением композиция предшественника ароматизатора (пример 3-4) : технологическая добавка в виде частиц 4 : 1 (мас.%) в сравнении с соотношением композиция предшественника ароматизатора (пример 5) : технологическая добавка в виде частиц 9 : 1 (мас.%).
Подробное описание изобретения
Соответственно, в настоящем изобретении предложен способ приготовления вкусоароматического концентрата на жировой основе, включающий следующие стадии:
- обеспечение жировой основы в количестве от 40 до 75 мас.% и дополнительно обеспечение композиции предшественника ароматизатора, содержащей по меньшей мере один дополнительный полиол, по меньшей мере одно дополнительное аминосоединение, по меньшей мере молочный ингредиент и по меньшей мере технологическую добавку в виде частиц, причем отношение композиции предшественника ароматизатора к технологической добавке в виде частиц составляет от 1 : 1 до 4 : 1 (мас.%);
- нагревание композиции предшественника ароматизатора с технологической добавкой в виде частиц, суспендированных в жировой основе, для получения вкусоароматического концентрата на жировой основе, причем стадию нагревания осуществляют в непрерывной масляной фазе при низком влагосодержании в диапазоне от 0 до 5% введенной воды; и
- охлаждение вкусоароматического концентрата на жировой основе.
Термин «непрерывная термическая обработка» определяют как способ поточного производства, примененный для производства, изготовления или обработки материалов без прерывания. Непрерывное производство именуется «непрерывным поточным процессом» или «непрерывным термическим процессом», поскольку обрабатываемые материалы, сухие насыпные или жидкие, находятся в непрерывном движении, подвергаясь химическим реакциям или механической или термической обработке. Непрерывная (термическая) обработка отличается от серийной обработки.
Термин «непрерывная масляная фаза» относится к непрерывному процессу, при котором основа состоит из твердых веществ или жидкостей, суспендированных или диспергированных в масле, причем масло является самым большим по количеству ингредиентом/компонентом основы в рецептуре (прибл. 50-75% основы представляет собой масло). Масло служит носителем, в котором происходит теплопередача и химические реакции (реакция Майяра).
Термин «технологическая добавка в виде частиц» относится к соединениям, таким как соли кальция, мелкодисперсный кофе и/или частицы какао-порошка, которые помогают в обработке молочных ингредиентов, присутствующих в системе. Например, карбонат кальция помогает в обработке массы твердых молочных частиц в масляной основе путем предотвращения агрегации твердых молочных частиц.
Авторы неожиданно обнаружили, что применение технологических добавок в виде частиц, которые являются инертными (например, неорганических соединений кальция) в конкретных соотношениях от 1 : 1 до 4 : 1 (мас.%) может предотвращать агрегацию термообработанных молочных частиц в непрерывной масляной фазе.
Считается, что эти технологические добавки в виде частиц с правильным и очень малым размером частиц легко диспергируют в масляной фазе и встраивают между гидрофильными молочными частицами, предотвращая, таким образом, агрегацию. Материалы, примененные при непрерывном термическом процессе, выбирают в зависимости от желаемых характеристик конечного продукта.
Термин «мелкодисперсный» относится к размеру частиц технологической добавки, оцененный по D90, который должен составлять менее 80 мкм, более предпочтительно менее 50 мкм. К примерам таких материалов относятся неорганические вещества, зерна мелкодисперсного обжаренного кофе и какао (например, мелкодисперсный какао-порошок, тертое какао).
Термин «инертная» означает технологическую добавку в виде частиц, не принимающую участие в любых химических реакциях в процессе обработки и сохраняющую способность к «нарушению» или предотвращению агрегации.
К примерам технологической добавки в виде частиц, которую можно применять в соответствии с непрерывным термическим процессом настоящего изобретения, относятся неорганические вещества, какао-порошок, тертое какао и частицы молотого кофе. Особенно предпочтительным является карбонат кальция.
Мелкодисперсный карбонат кальция может быть предоставлен в двух формах: осажденный карбонат кальция (PCC) и молотый карбонат кальция (GCC). Форма и размер PCC отличаются от таковых GCC. Распределение размеров частиц GCC намного шире, чем PCC при том же размере, т.е. GCC больше более крупных частиц и намного больше более мелких частиц, чем PCC, и размер самых крупных частиц («наибольший размер») намного больше в GCC, чем в PCC. Меньший наибольший размер PCC придает лучшую ударную стойкость пластику, чем в случае GCC. Более узкое распределение частиц по размерам обеспечивает получение высокой масляной абсорбции, что полезно в некоторых сферах применения. В одном варианте осуществления настоящего изобретения технологическая добавка в виде частиц представляет собой осажденный карбонат кальция (обеспечивающий нейтральное сенсорное восприятие при конечном применении).
Масляная суспензия может дополнительно включать в себя другие ингредиенты, такие как эмульгаторы (например, лецитин). Добавление лецитина в предварительную смесь, по-видимому, действует синергетически с технологическими добавками для уменьшения агрегации сухого молока.
В настоящем изобретении термин «на жировой основе», и в частности «вкусоароматические концентраты на жировой основе», означает ингредиент, состоящий из жировой/масляной фазы, в котором диспергированы компоненты материала, такие как молочные ингредиенты и сахара/аминокислоты, и который также содержит обеспечивающие вкус и аромат молекулы, полученные в ходе термической обработки в результате реакции Майяра.
Для применения в процессе настоящего изобретения подходит любой жир, если он является термически устойчивым. Примеры жиров включают в себя, без ограничений, и, если возможно, в форме с наименьшим влагосодержанием, фракционированное пальмоядровое масло, масло какао, безводный молочный жир (AMF), кокосовое масло, гидрогенизированное растительное масло, такое как соевое масло или хлопковое масло, и их комбинации. Жир/масло выступает в качестве непрерывной фазы, и его концентрация находится в диапазоне от 20 до 98%, предпочтительно от 35 до 55%, еще более предпочтительно от 40 до 50%.
Для применения в настоящем изобретении подходит любой молочный ингредиент, если для него характерно низкое влагосодержание. Примеры таких молочных ингредиентов включают в себя, без ограничений, сухое молоко без жира (т.е. сухое обезжиренное молоко), сладкую сухую пахту, деминерализованный порошок молочной сыворотки, фильтрат молочной сыворотки, цельное сухое молоко и их комбинации. Концентрации молочного ингредиента могут варьироваться от 1 до 60% (% содержания твердых веществ предварительно приготовленной смеси вкусоароматического концентрата), предпочтительно от 30 до 55%, более предпочтительно от 40-55%.
Под «предшественниками ароматизатора» понимают любой ингредиент, такой как аминокислоты или восстанавливающие сахара, которые могут вступать в реакцию Майяра.
Аминокислоты, примененные в настоящем изобретении, могут представлять собой любую аминокислоту. В одном варианте осуществления по меньшей мере одно аминосоединение представляет собой глицин, аланин, валин, норвалин, лейцин, норлейцин, аспартовую кислоту, глутаминовую кислоту, аспарагин, глутамин, аргинин, лизин, серин, треонин, пролин, тирозин, цистеин, цистин, метионин, фенилаланин, гистидин, триптофан, дигидроксифенилаланин, таурин, тиамин, карнозин и их смеси. В другом варианте осуществления аминокислотой является пролин или лизин. Предпочтительные доли применения (% содержания твердых веществ предварительно приготовленной смеси вкусоароматического концентрата) этих аминокислот варьируются в диапазоне от 0,25 до 2,5% для пролина и от 0,5 до 5% для лизина.
В одном варианте осуществления в процессе настоящего изобретения применяют по меньшей мере один полиол, включая глицерин; сорбит; глюкуроновую кислоту; 5-кето-глюконовую кислоту; галактуроновую кислоту; идуроновую кислоту; мальтодекстрин; глюкозный сироп; рамнозу; ксилозу; глюкозу; фруктозу; сахарозу; лактозу; мальтозу, ксилит, мальтит, эритрит, маннит и их смеси.
Редуцирующий сахар, примененный на стадии реакции, может представлять собой моно- или дисахарид. Примерами редуцирующих сахаров являются лактоза, мальтоза, декстроза, фруктоза, рамноза, фукоза, ксилоза, арабиноза и их комбинации. В настоящем документе примененный в вариантах осуществления реакционноспособный сахар предпочтительно представляет собой рамнозу и/или ксилозу в диапазоне до 5% (% содержания твердых веществ предварительно приготовленной смеси вкусоароматического концентрата, предпочтительно в диапазоне менее 1%).
Под «термообработкой» или «термической обработкой» понимается любой процесс, подходящий для получения вкусоароматических концентратов. Сюда могут относиться серийная кулинарная обработка или применение теплообменников в случае непрерывной термической обработки.
Характерные вкусоароматические свойства формируют путем нагревания молочного ингредиента / предшествующей смеси в непрерывной масляной фазе предпочтительно с применением гидрогенизированного пальмоядрового масла (HPKO) с низким или очень низким влагосодержанием (<0-5% добавленной воды). Технологические условия включают в себя температуру в диапазоне от 90 до 160°C, предпочтительно приблизительно 110-125°C, при времени выдерживания в диапазоне от 5 до 30 мин, предпочтительно приблизительно 10-20 мин.
Молочный ингредиент / предшествующую смесь или суспендируют в непрерывной масляной фазе без какого-либо добавления воды, или смесь аминокислот/сахаров предварительно растворяют в воде с гидрофосфатом натрия для добавления этой водной смеси в концентрированной форме в суспензию молочного ингредиента в масле, т.е. поддерживая содержание воды в рецептуре на очень низком уровне (5% или менее, предпочтительно менее 3%). В альтернативном варианте осуществления смесь аминокислот/сахаров можно добавлять в сухой форме с последующим добавлением небольшого количества воды вместе с предварительно растворенным гидрофосфатом натрия.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к непрерывному термическому процессу в соответствии с настоящим изобретением, в котором композицию предшественника или суспендируют в непрерывной масляной фазе без какого-либо добавления воды; или смесь аминокислот/сахаров предварительно растворяют в воде вместе с гидрофосфатом натрия для добавления этой водной смеси в концентрированной форме в суспензию молочного ингредиента в масле, т.е. поддерживая содержание воды в рецептуре на очень низком уровне (5% или менее, предпочтительно менее 3%); или смесь аминокислот/сахаров можно добавлять в сухой форме с последующим добавлением небольшого количества воды вместе с предварительно растворенным гидрофосфатом натрия.
Вкусоароматический концентрат на жировой основе, полученный при помощи процесса изобретения, как указано в любом из вышеописанных вариантов осуществления, является целью настоящего изобретения.
В изобретении также предложен еще один вариант осуществления пищевого продукта или напитка, содержащего вкусоароматический концентрат на жировой основе, полученный с применением процесса изобретения. Такой пищевой продукт или напиток можно получать путем смешивания вкусоароматического концентрата с другим ингредиентом основы продукта или путем приготовления вкусоароматического концентрата in situ в продукте. Последний вариант является особенно благоприятным при применении в напитках, таких как забеливатели, кофейные смеси, напитки на основе какао и солода. Пищевой продукт или напиток может быть в жидком виде или в форме порошка.
В одном варианте осуществления пищевой продукт или напиток представляет собой молочный продукт или пищевой продукт, содержащий молочный компонент. К примерам молочных продуктов относятся продукты на основе молока, такие как сгущенное молоко, кулинарные кремы или взбитые сливки, йогурты, молочные десерты, молочные питательные композиции, такие как композиции, специально рассчитанные на детей или пожилых людей, забеливатели или усилители вкуса для чая или кофе, молочные компоненты в кофейных смесях и молочные компоненты для применения в системе для продажи напитков, например в автомате для продажи напитков, а также супы, соусы и снэки на молочной основе. Такие молочные продукты могут содержать большое количество ингредиентов, такие как волокна, злаки, фрукты, овощи, пробиотики и любые подходящие питательные микроэлементы, такие как витамины и минеральные вещества.
Пример 1
Вкусоароматический концентрат на жировой основе готовили путем непрерывной термической обработки следующей рецептуры:
Таблица 1
Ингредиенты
мас.%
Гидрогенизированное пальмоядровое масло
50,00
Сухое обезжиренное молоко
44,60
Лизин
2,28
Пролин
1,44
Рамноза
0,95
Лецитин
0,48
Гидрофосфат натрия
0,25
Суспензию сухого обезжиренного молока, отдельных аминокислот, рамнозы, лецитина и гидрофосфата натрия в гидрогенизированном пальмоядровом масле прокачивали через клапан противодавления с номинальной скоростью потока 220 кг/ч. Исходные настройки обработки были 100°C, 220 кг/ч и противодавление 1500 мбар (избыточное). Далее температуру обработки медленно поднимали до 110°C, 115°C и, наконец, 120°C. Приблизительно через 70 минут при 120°C произошло засорение.
Пример 2
Вкусоароматический концентрат на жировой основе готовили путем непрерывной термической обработки следующей рецептуры:
Таблица 2
Ингредиенты
мас.%
Гидрогенизированное пальмоядровое масло
73,325
Сухое обезжиренное молоко
19,684
Лизин
0,228
Пролин
0,722
Рамноза
0,256
Лецитин
0,488
Гидрофосфат натрия
0,140
Карбонат кальция
4,922
Суспензию сухого обезжиренного молока, отдельных аминокислот, рамнозы, лецитина и гидрофосфата натрия плюс мелкодисперсный карбонат кальция в гидрогенизированном пальмоядровом масле прокачивали через клапан противодавления с номинальной скоростью потока 220 кг/ч, обрабатывали при температурах от 100 до 125°C в течение 20 минут при 1500-3000 мбар (избыточное). Процесс продолжительно и стабильно функционировал в этих условиях обработки, т.е. без любых случаев засорений или появления осадка агрегатов в трубах.
Пример 3
Вкусоароматический концентрат на жировой основе готовили путем непрерывной термической обработки следующей рецептуры:
Таблица 3
Ингредиенты
мас.%
Гидрогенизированное пальмоядровое масло
48,769
Сухое обезжиренное молоко
39,330
Лизин
0,228
Пролин
0,721
Рамноза
0,256
Лецитин
0,488
Гидрофосфат натрия
0,140
Карбонат кальция
9,832
Суспензию сухого обезжиренного молока, отдельных аминокислот, рамнозы, лецитина и гидрофосфата натрия плюс мелкодисперсный карбонат кальция в гидрогенизированном пальмоядровом масле прокачивали через клапан противодавления с номинальной скоростью потока 220 кг/ч, обрабатывали при температурах от 100 до 125°C в течение 20 минут при 1500-3000 мбар (избыточное). Процесс продолжительно и стабильно функционировал в этих условиях обработки, т.е. без любых случаев засорений или появления осадка агрегатов в трубах.
Пример 4
Вкусоароматический концентрат на жировой основе готовили путем непрерывной термической обработки следующей рецептуры:
Таблица 4
Ингредиенты
мас.%
Гидрогенизированное пальмоядровое масло
49,131
Сухое обезжиренное молоко
39,526
Пролин
0,614
Рамноза
0,436
Лецитин
0,490
Гидрофосфат натрия
0,119
Мелкодисперсный кофе
9,684
Суспензию сухого обезжиренного молока, пролина, рамнозы, лецитина и гидрофосфата натрия плюс мелкодисперсный кофе в гидрогенизированном пальмоядровом масле прокачивали через клапан противодавления с номинальной скоростью потока 220 кг/ч, обрабатывали при температурах от 100 до 125°C в течение 20 минут при 1500-3000 мбар (избыточное). Процесс продолжительно и стабильно функционировал в этих условиях обработки, т.е. без любых случаев засорений или появления осадка агрегатов в трубах.
Пример 5
Вкусоароматический концентрат на жировой основе готовили путем непрерывной термической обработки следующей рецептуры:
Таблица 5
Ингредиенты
мас.%
Гидрогенизированное пальмоядровое масло
47,775
Сухое обезжиренное молоко
41,678
Лизин
1,501
Лецитин
0,476
Гидрофосфат натрия
0,122
Карбонат кальция
4,727
Суспензию сухого обезжиренного молока, лизина, лецитина и гидрофосфата натрия плюс мелкодисперсный карбонат кальция в гидрогенизированном пальмоядровом масле прокачивали через клапан противодавления с номинальной скоростью потока 220 кг/ч, обрабатывали при температурах от 100 до 125°C при 1500 мбар (избыточное). Процесс продолжался несколько минут, после чего подача и противодавление начали возрастать и, в конечном счете, система засорилась.
Размер частиц вкусоароматических концентратов на жировой основе из примеров 3, 4 и 5 измеряли методом лазерной дифракции (Mastersizer 2000 Hydro 2000S, Instrument, Великобритания). Образцы вкусоароматических концентратов нагревали при 60°C до их перехода из твердого в жидкое состояние. Образцы диспергировали в подсолнечном масле до достижения уровня затемнения 10-18%. При измерении размера частиц применяли показатель преломления (RI) 1,47 для диспергирующей среды (подсолнечное масло) и 1,52 для вкусоароматического концентрата. Скорость насоса/перемешивания устанавливали равной 2500 об/мин и для каждой аликвоты делали два измерения. Результаты представлены в виде диаметра разделения массы D90 (см. фиг. 2).