CN101160061A - 制造充气冷冻甜食的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了制造充气冷冻甜食的方法，包括低温冷冻步骤，同时在经受热震荡后保持其平滑性并表现出降低的冰晶生长，其中冷冻甜食包含脂肪、增甜剂、非脂肪乳固体和水，其中使用含有脂肪酸丙二醇单酯的乳化剂。

Description

制造充气冷冻甜食的方法
技术领域
本发明涉及充气冷冻甜食领域，特别涉及这种甜食的制备方法。
背景技术
冷冻甜食，特别是乳制冷冻甜食，传统上使用如下成分制造：脂肪、非脂肪乳固体、增甜剂、稳定剂、乳化剂和水。将各种成分混合在一起，然后将混合物均化、巴氏灭菌、冷却、任选在大约2至6℃陈化，并在冷冻机中在注入空气以进行搅拌的同时深冻，以提供大约30至150％的膨胀度。
冷冻甜食因其乳状和平滑特性特别受人喜爱。但是，这些产品为了保持其平滑性的最佳感官特性，必须小心储存和操作。因此，在储存、配送或使用过程中可以观察到温度变化，即使变化很小。当顾客购买冷冻甜食，当他们没有立即食用且当产品从深冻区域中取出到被放在家用冷冻装置中之间存在时间间隔时，情况尤为如此。在这些情况下，该产品在重新冷冻之前可能发生相当大的或部分的解冻。温度变化的这种循环被称作热震荡，这是产品中生成冰晶的原因。因此从中产生结晶组织。这种组织和冰口感伴随着产品的受损外观，损害或至少降低了顾客感受到的其整体品质。
为了改进冷冻甜食的稳定性、平滑性和抗热震荡性，已经使用多种胶质和/或乳化剂作为添加剂。它们可以包括瓜耳胶、角豆粉或瓜耳豆粉、藻酸盐、羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶、合成或天然乳化剂。牛奶干提取物中所含的乳蛋白因其固水性而参与了该稳定化过程。
但是，使用胶质的缺点在于，其使得产品具有有时太硬或发粘的质地。
已经开发出低温冷冻、特别是低温挤出(LTE)技术以制造具有更细的气泡微结构和冰晶尺寸(为最终产品提供了优异的平滑质地)的冰淇淋和冷冻甜点。脂肪、冰晶、气泡和蛋白质的精细微结构与较不精细的微结构相比，表现出更大表面积以及高能量。尽管通过低温加工使冰淇淋的微结构在动力上稳定化，但分散的冰晶可以通过形成更少更大的晶体来迅速降低其自由能，这产生了冰质地。因此，LTE的缺点在于当产品经受热震荡时不能使冰晶稳定。
WO01/06865涉及平滑并具有抗热震荡性的充气冷冻甜食的制造方法，其使用丙二醇单硬脂酸酯(PGMS)、不饱和单甘油酯和脱水山梨糖醇三硬脂酸酯作为乳化剂，并使用主要来自脱脂奶的非脂肪乳固体。
GB-A-1484167涉及部分冷冻奶昔的制造方法，该方法包括使用乳脂、牛奶、作为凝固点降低剂的甘油、作为乳化剂的任选与甘油单硬脂酸酯和硬脂酰2-乳酸钠一起使用的PGMS、和作为稳定剂的羧甲基纤维素和角叉菜胶、以及其它成分，将它们在常规冰淇淋冷冻装置中冷冻以提供50至100％膨胀度。
本发明要解决的问题在于在不损害其感官品质的情况下改进充气冷冻产品、特别是通过低温冷冻、例如挤出法制成的充气冷冻产品的热震荡稳定性。
发明概要
本发明涉及制备充气冷冻甜食的方法，该甜食含有或不含脂肪，并包含增甜剂、非脂肪乳固体、水、乳化剂和稳定剂，包含按重量计0至12％脂肪、4至10％非脂肪乳固体、10至25％增甜剂、0至0.5％稳定剂、至少0.1％的作为主乳化剂的脂肪酸丙二醇单酯，并具有30至150体积％的膨胀度，该方法包括：
-进入冷冻甜食组成中的成分在足以使该混合物水合和巴氏灭菌的温度、压力和时长下分散、加热和均化，
-为该混合物提供30至150％的膨胀度，和
-将该混合物冷却至低于-11℃的温度，同时搅拌该混合物，以提供低温冷冻充气甜食。
令人惊讶地发现，PGME能够使低温冷冻冰淇淋的冰晶生长稳定化。由于低温冷冻冰淇淋在经受热震荡时迅速改变冰晶结构的严苛条件，这实际上是令人惊讶的。
在本发明的一个有利实施方案中，本发明涉及制造充气冷冻甜食的方法，该方法包括下列步骤：
-进入冷冻甜食组成中的成分在足以使该混合物水合和巴氏灭菌的温度、压力和时长下分散、加热和均化，
-将该混合物冷却至2至8℃的温度，
-任选地，在搅拌或不搅拌的情况下将该混合物在2至6℃的温度陈化4至24小时，
-冷冻至-4℃至-10℃的温度，并掺入提供30至150％的膨胀度的气体，
-在螺杆挤出中将部分冷冻的充气混合物进一步冷却至低于-11℃的温度，和
-通过深冻至-20℃至-40℃的温度将混合物硬化。
本发明在另一实施方案中涉及通过当其经受热震荡时使冰晶生长稳定化而在时间、体积和空间方面改进充气低温冷冻甜食的生产、储存和配送的方法，其包括以至少0.1重量％、优选0.1至0.5重量％的量使用脂肪酸丙二醇单酯作为乳化剂。有利地，脂肪酸丙二醇单酯的量为0.1至0.3重量％，优选0.1至0.25重量％。
本发明还涉及通过低温冷冻或挤出而获得的充气冷冻甜食，其特征在于其在经受热震荡条件后保持其平滑性并表现出降低的冰晶生长，包括以0.1至0.5重量％、有利地0.1至0.3重量％、优选0.1至0.25重量％的量使用脂肪酸丙二醇单酯作为乳化剂。
上述本发明实施方案中的低温冷冻甜食可以通过本说明书中所述的制备充气甜食的方法获得。
本说明书中所述的百分比涉及重量百分比，但膨胀率值除外，其以体积％为单位定义。
发明详述
本发明的方法使用冰淇淋混合物的低温冷冻。在低温冷冻中，将冰淇淋混合物冷却至低于传统冰淇淋制造的温度，即低于-11℃。在冷却过程的至少一部分中，搅拌混合物，这使产品即使在低温下也能够成型和按剂量分配。优选在搅拌的同时将该混合物冷却至-12℃至-18℃。这为充气混合物提供了精细的气泡微结构和为最终产品提供优异平滑质地的冰晶尺寸。
混合物的冷却和搅拌可以借助螺杆挤出机进行。螺杆挤出机可以是单螺杆、双螺杆或多螺杆挤出机。螺杆挤出机的优点在于其提供了上述特定的精细的气泡微结构和冰晶尺寸。
或者，混合物的冷却和搅拌可以借助刮面式热交换器进行。刮面式热交换器是冰淇淋制造工业中的传统冷冻装置。但是，对于本发明，重要的是，刮面可以用冰淇淋混合物在低温条件下操作。
已经发现，带有Hybrid Desher设计刮板和CO2冷却介质的刮面式热交换器特别适合实施本发明的方法。这种冷冻装置能够在搅拌混合物的同时冷却至低温。另一冷却介质可以是氨。带有Hybrid Desher设计刮板的刮面式热交换器可获自GRAM Equipment A/S。
冷却可以包括：巴氏灭菌混合物在产生膨胀之前初次冷却至低于-3℃，和在产生膨胀之后二次搅拌冷却至低于-11℃。有利地，初次冷却至-4℃至-10℃。
在一个优选实施方案中，初次冷却步骤和充气在传统的刮面式热交换器中进行，二次搅拌冷却步骤借助螺杆挤出机进行。或者，初次和二次冷却步骤都可以在螺杆挤出机中进行。
在另一优选实施方案中，初次和二次冷却步骤以及冰淇淋混合物的充气在带有Hybrid Desher设计刮板的刮面式热交换器中进行。这具有在一个冷却器桶中进行整个冷却的优点。
在低温冷却步骤后，用上述方法获得的低温充气冷冻甜食然后可以被成型为产品的最终形状并包装。
然后通过静态深冻至-20℃至-40℃，使冷冻甜食硬化。
优选地，本发明的冷冻甜食可以包含2至12％脂肪、10至25％增甜剂、8至10％非脂肪乳固体(其中80至100％源自乳清)、0.1至0.5％稳定剂、至少0.1％的作为主乳化剂的脂肪酸丙二醇单酯，且余量为水。
因此，本发明能够同时改进冷冻甜食的质地和感官品质，特别是在热震荡后。
用于制造本发明冷冻甜食的非脂肪乳固体可以是例如粉状或浓缩的脱脂甜乳清。它们可以包括例如粉状或浓缩的脱脂乳。非脂肪乳固体还可以源自奶粉与乳清蛋白质(其官能性已通过特定变性处理改性)的市售混合物。
优选地，脂肪酸丙二醇单酯(PGME)以0.1至0.5重量％的量、优选以0.1至0.25重量％的量、最优选以0.15至0.20重量％的量用作主乳化剂，以获得最佳平滑性。优选使用丙二醇单硬脂酸酯/棕榈酸酯。
根据本发明制成的冷冻甜食可任选包含一种附加乳化剂，例如，占乳化剂总量的至少5％、优选0.04至0.16重量％的量的不饱和单甘油酯或饱和单-双甘油酯，以部分取代脂肪酸丙二醇单酯。
根据本发明制成的冷冻甜食可以包含稳定剂；这些可以包括单独或以混合物形式使用的酸豆粉、瓜耳豆粉、藻酸盐、羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶、明胶、淀粉，其剂量为0.1至0.5％，优选约0.25％。
所用脂肪可以是例如植物或动物脂肪(氢化的或以其它方式分馏的)。其可以是植物源脂肪，优选棕榈、椰子、大豆、油菜籽、橄榄、棕榈仁油、氢化椰子油、氢化大豆油、棕榈油精和它们的混合物。其还可以是动物源脂肪，优选黄油脂肪和/或其馏分，其乳脂可以以乳酪形式提供。
所用增甜剂可以是例如蔗糖、葡萄糖、果糖、或DE(葡萄糖当量)为20至42不等的葡萄糖浆、或其混合物。本发明产品的配方可以另外含有β-胡萝卜素之类的色料，和/或常用于为冷冻甜食调味的任何类型的调味料或香料，例如香草、草莓或巧克力。
根据本发明制成的组合物可以任选包含添加物，例如水果或水果片，或完整的或破碎的坚果或榛子。
这些成分的选择可以获得具有提高的稳定性以及明显降低***格的产品。通过将传统使用的非脂肪乳固体部分换成乳清，实现了这些节省。此外，与传统产品相比，根据本发明制成的冷冻组合物的感官品质不会降低。因此，平滑性和乳脂性提高，特别在储藏期间可以更好地保存。在本发明的冷冻甜食中，正是使用脂肪酸丙二醇单酯作为乳化剂能够明显降低经受热震荡的产品中水晶体的生长，并由此使产品对热震荡更加稳定。
为了实施本发明的方法，进入根据本发明制成的冷冻甜食组成中的成分可以在例如大约60至70℃分散大约15至30分钟。其整体可以例如在大约70至75℃、在大约140至220巴的压力下加热并均化。这些分散、加热和均化步骤能够使稳定剂水合。
然后根据本领域技术人员已知的方法将混合物巴氏灭菌，例如，在大约80至90℃灭菌10至30秒。均化-加热步骤可以在巴氏灭菌温度下进行，这本身即可令混合物巴氏灭菌。然后通过已知方法将混合物冷却至大约2至8℃。然后在例如大约2至6℃，在搅拌或不搅拌下，将该混合物陈化或以其它方式处理4至24小时。在此陈化步骤后，例如，可以在大约-3至-10℃、优选在-4.5至-8℃将该混合物冷冻，搅拌，并注入气体以产生大约30至150％的膨胀度。然后将所得混合物通过在冷冻的单或双螺杆挤出机中在低于-11℃的温度下挤出而进一步冷却，并通过例如在大约-20至-40℃冷冻而硬化。
为了评测所用乳化剂的显著性能，可以进行各种结构上的、微观和宏观的试验。
标准热震荡：对最初在-30℃下储存的样品施以7天的-8℃/12小时接-20℃/12小时的温度循环。在-30℃稳定化7天后，评测经过热震荡的这些样品的熔融参数。
冰冻甜食中冰晶的尺寸和分布
在-10℃的温度下，将冰冻甜食等分试样与等量的甘油混合，并在显微镜下观察。可以在装有显微镜和摄影机的-10℃室内进行测量。因此能够测量最终产品中和已经受热震荡的产品中晶体的平均直径Dm(1，0)(单位微米)(根据晶体大小，放大倍数10×，20×)。
与传统产品相比，根据本发明制成的冷冻甜食表现出改进的稳定性和感官特性。与传统产品相比，在受到热震荡处理时，这些产品表现出明显降低的冰晶生长。这种性质使得产品具有平滑的质地，其在不利的储存条件后可以相当大地保持。这种功能性能够延长本发明的产品的生产、储存和配送时间。
因此，根据本发明制成的冷冻甜食特征在于，其在经受热震荡条件时保持其平滑质地，并表现出明显降低的由冰重结晶引起的冰晶生长。
术语“降低的晶体生长”是指在热震荡后冰晶平均直径Dm(1，0)的增大少于50％。
下面参照优选实施方案和配制模式的实施例描述本发明。但是，可以在本发明的范围内作出各种调整和/或修改。
实施例
实施例1-4：低温挤出(LTE)冷冻甜食的改进的质地稳定性
从下表1中可以看出，在1周热震荡后，LTE产品的平均冰尺寸提高为211％。与具有相同配方的常规加工食品相比，平均冰尺寸提高为161％。预计这是因为，当冰晶原本较小时，对于可能的液化和在其余(最初较大的)晶体上的重结晶，LET产品中存在高得多的冰晶表面积。
表1
  新鲜产品平均Dm(1，0)   热震荡产品平均Dm(1，0)
传统冷冻解冻(drawing)温度：-5℃ 39 63
LTE解冻(drawing)温度：-12.5℃ 26 55
脂肪酸丙二醇单酯(PGME)之前已经表现为充当冰晶生长的抑制剂。没有料到PGME的晶体生长抑制效果受工艺条件影响。因此结合上述两种技术，LTE和添加PGME，以控制通过LTE制成的冷冻甜食中的冰晶生长。根据本发明制成的充气冷冻甜食的实施例。根据下表2中所示的配方制造冷冻甜食。
表2
成分/试验   对比例  实施例1  实施例2    实施例3  实施例4
奶油35％脂肪   10.00   10.00   10.00     10.00   10.00
酪蛋白/乳清蛋白混合物20％ 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50
Cremodan 809Creamline 0.50 - - - -
PGMS   -   0.10   0.15     0.20   0.25
SMDG   -   0.08   0.08     0.08   0.08
瓜耳胶   -   0.15   0.15     0.15   0.15
槐豆胶   0.10   0.15   0.15     0.15   0.15
转化葡萄糖浆DE 40   17.30   17.30   17.30     17.30   17.30
葡萄糖浆DE 36-40   4.30   4.30   4.30     4.30   4.30
水   57.30   57.30   57.30     57.30   57.30
酪蛋白/乳清蛋白混合物：Nollibel LV154，Bel Industries；
PGMS：来自Danisco的丙二醇单硬脂酸酯PGMS SPV；
SMDG：饱和单-双甘油酯：来自Kerry的ADMUL60-04；
对于冷冻甜食生产，使用传统冰淇淋冷冻装置和双螺杆低温挤出机的组合。使用传统冷冻装置(APV WCB)作为初次冷却步骤，并与低温挤出机(Schrder，Lubeck，Germany)以连续配置运行。混合物在冷冻装置中的入口温度为+4℃，冷冻装置的出口温度为-5.0℃，挤出机的出口温度为-15℃。挤出机设定至14rpm，膨胀度达100％，混合流速为50升/小时。
表3表明，与在传统冷冻中一样，随着冷冻甜食中PGMS浓度的升高，LTE制成的冷冻甜食中冰晶尺寸降低。
表3
配方   新鲜产品平均Dm(1，0)   热震荡产品平均Dm(1，0)
  实施例4(0.25％PGMS)     28     28
  实施例3(0.20％PGMS)     32     36
  实施例2(0.15％PGMS)     35     47
  实施例1(0.10％PGMS)     41     54
  配方对比例(无PGMS)     37     80
感官分析：
由一组在质地评测方面受过训练的人对样品进行评测。为此，将本发明实施例的样品与经受热震荡后的相同样品进行比较。分发的调查问卷包括对平滑性、冷冻甜食物质中大冰晶的不存在的描述。由此由受过训练的人员评测样品，他们各自用0至100为每一质地属性打分。结果列在下表4中。
表4受过训练的评测小组给出的平滑性分数。0表示低平滑性，100表示高平滑性
配方     新鲜产品平滑性     热震荡产品平滑性
  实施例3(0.20％PGMS)     76     51
  实施例2(0.15％PGMS)     83     64
  实施例1(0.10％PGMS)     83     47
  配方对比例(无PGMS)     70     32
我们惊讶地发现，产品平滑性不随冰晶尺寸的降低而逐渐改进。上表表明，当PGMS浓度升至高于0.15％时，平滑性显著降低。我们相信，在PGMS浓度超过0.15％时平滑性的相对损失是由高的脂肪失稳程度引起的，这产生了粗糙的质地。

Claims (17)

1.制备充气冷冻甜食的方法，该冷冻甜食含有或不含脂肪，并包含增甜剂、非脂肪乳固体、水、乳化剂和稳定剂，包含按重量计0至12％脂肪、4至10％非脂肪乳固体、10至25％增甜剂、0至0.5％稳定剂、至少0.1％的作为主乳化剂的脂肪酸丙二醇单酯，并具有30至150体积％的膨胀度，该方法包括：
-进入该冷冻甜食组成中的成分在足以使该混合物水合和巴氏灭菌的温度、压力和时长下分散、加热和均化，
-为该混合物提供30至150％的膨胀度，和
-将该混合物冷却至低于-11℃的温度，同时搅拌该混合物，以提供低温冷冻充气甜食。
2.根据权利要求1的制备充气冷冻甜食的方法，其中所述冷却包括：
-初次冷却，将经巴氏灭菌的混合物在产生膨胀之前冷却至低于-3℃的温度，和
-二次搅拌冷却，在产生膨胀之后冷却至低于-11℃的温度。
3.根据权利要求1或2的制备充气冷冻甜食的方法，其中在搅拌混合物的同时进行的冷却达到-12℃至-18℃的温度。
4.根据前述权利要求任一项的制备充气冷冻甜食的方法，其中混合物的冷却和搅拌借助螺杆挤出机进行。
5.根据权利要求1至3任一项的制备充气冷冻甜食的方法，其中混合物的冷却和搅拌借助刮面式热交换器进行。
6.根据前述权利要求任一项的制备充气冷冻甜食的方法，其中通过静态深冻至-20℃至-40℃的温度使冷冻充气混合物硬化。
7.根据权利要求1的制备充气冷冻甜食的方法，包括下列更多的步骤：
-将所述混合物冷却至2至8℃的温度，
-任选地，在不搅拌的情况下将所述混合物在2至6℃的温度陈化4至24小时，
-冷冻至-4℃至-10℃的温度，提供30至150％的膨胀度，
-在螺杆挤出机中通过挤出将充气混合物进一步冷却至低于-11℃的温度，和
-通过深冻至-20℃至-40℃的温度将混合物硬化。
8.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述冷冻甜食包含2至12重量％脂肪。
9.根据前述权利要求任一项的方法，其中冷冻甜食中的非脂肪乳固体包含粉状或浓缩的脱脂乳和/或与乳清蛋白的混合物。
10.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述充气冷冻甜食以0.1至0.5重量％、优选大约0.25重量％的量包含单独或以混合物形式使用的至少一种选自含酸豆粉、瓜耳豆粉、藻酸盐、羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶、明胶、淀粉的组的稳定剂。
11.根据前述权利要求任一项的方法，其中充气冷冻甜食中的增甜剂选自含蔗糖、葡萄糖、果糖或葡萄糖浆或这些试剂的混合物的组。
12.通过在其经受热震荡时使冰晶生长稳定而在时间、体积和空间方面改进充气低温冷冻甜食的生产、储存和配送的方法，其包括使用0.1至0.5重量％的脂肪酸丙二醇单酯作为乳化剂。
13.根据权利要求12的方法，用于制备具有改进的平滑性和降低的冰晶生长的冷冻甜食，其包括使用0.1至0.3重量％的脂肪酸丙二醇单酯作为乳化剂。
14.根据权利要求12或13的方法，其包括使用丙二醇单硬脂酸酯/棕榈酸酯作为乳化剂。
15.根据权利要求12至14任一项的方法，其包括以全部乳化剂的至少5重量％的量使用饱和单-二甘油酯作为附加乳化剂，以部分代替脂肪酸丙二醇单酯。
16.根据权利要求15的方法，其包括以0.04至0.16重量％的量使用饱和单-二甘油酯作为附加乳化剂。
17.通过低温冷冻或挤出而获得的充气冷冻甜食，其特征在于在经受热震荡条件后保持其平滑性并表现出降低的冰晶生长，包括以0.1至0.5重量％的量使用脂肪酸丙二醇单酯作为乳化剂。
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