SK122001A3

SK122001A3 - Method for the preparation of an aerated frozen product

Info

Publication number: SK122001A3
Application number: SK12-2001A
Authority: SK
Inventors: Sarah Jane Gray; Susan Turan; Iain James Campbell; Jeffrey Underdown
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2001-08-06
Also published as: DE69922203T2; DE69922203T3; HUP0102682A2; IL140723A0; HUP0102682A3; EP1094718B1; CA2336872C; ES2233059T3; WO2000001246A1; ATE282965T1; CN1136784C; CN1315834A; CA2336872A1; EP1094718B2; BR9911903A; AU5157299A; BR9911903B1; EP1094718A1; US6497913B1; PL345493A1

Description

Vynález sa týka spôsobu prípravy prevzdušneného mrazeného produktu, napríklad zmrzliny, kde najmenej časť predzmesi aerovaného mrazeného produktu sa podrobí ultravysokotlakovému opracovaniu. Vynález sa tiež týka aerovaného mrazeného produktu získaného podľa tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Ultravysoký tlak (UHP) je známym spôsobom usmrtenia spór a bol navrhnutý ako vhodná cesta pasterizácie potravinových produktov. V Japonsku boli na trh zavedené viaceré tlakom dekontaminované produkty, ako sú napríklad želé, zaváraniny, pyré a omáčky (Byrne, M. (1993) Food Engineering International, 34 - 38).

Okrem toho boli opracovaniu UHP podrobené izolované natívne proteíny.

Tieto proteíny sú vo svojej natívnej forme, neboli pred opracovaním tlakom opracované chemicky alebo tepelne pred opracovaním tlakom spôsobmi, ktoré významne modifikujú ich proteínovú štruktúru (van Camp, J; Huyghebaert, A (1995) Food Chemistry 54(4) 357 - 364; Okamoto, M; Kawamura, Y; Hayashi, R; (1990) Agric Biol Chem 54(1) 183 - 189). Všeobecne sa predpokladá, že by nebolo výhodné takéto spracovanie proteínov, ktoré už boli podstatne denaturované, napríklad pomocou počiatočného tepelného opracovania pred opracovaním UHP.

DE 42 26 255 opisuje opracovanie smotany ultra vysokým tlakom s cieľom kryštalizácie tuku.

Podstata vynálezu

Teraz sa zistilo, že prítomnosť jemnej mikroštruktúry je kritická pre výrobu správnej textúry a kvality zmrzliny. Organoleptické hodnotenie zmrzliny urobené prihlasovateľmi tohto vynálezu ukázalo, že malé vzduchové bunky a ľadové kryštály ·· ···· ·· ···· • · ······ ···· · ·· ·· ·· ·

-2sú spojené so zvýšenou krémovosťou a zníženou ľadovosťou, ktoré sú rozlišovacími parametrami dobrej kvality zmrzliny. Napríklad, pre dané zloženie zmrzliny zmenšenie veľkosti buniek plynu a/alebo ľadových kryštálov bude zlepšovať krémovitú textúru (a znižovať vnímanie ľadových kryštálov, napriek tomu senzorické atribúty nie sú priamo ovplyvnené hladinou deemulzifikovaného tuku.

Zistilo sa však, že mikroštruktúra zmrzliny vyrobenej vo výmenníku tepla (zmrazovači) so stieraným povrchom je nestabilná a aj ľadová aj vzduchová štruktúra sa významne zdrsnila v čase stuhnutia produktu pri typických teplotách uskladnenia -25 °C. Preto je na dosiahnutie malých plynových buniek v zmrzline dôležitým krokom stabilizovanie plynových buniek počas tuhnutia.

Teraz sa zistilo, že na udržanie požadovanej mikroštruktúry je potrebné generovať parciálnu mriežku tukových agregátov adsorbovaných na plochách styku so vzduchom, čo poskytne stérickú bariéru koalescencii plynových buniek. Na generovanie tejto tukovej mriežky je potrebné aby podiel olejových kvapiek čiastočne podliehal koalescencii ako dôsledok strihového režimu použitého v zmrazovači zmrzliny. Je známe, že kolízna účinnosť (pravdepodobnosť že dve kolidujúce kvapky zostanú trvalo v kontakte) môže byť významne ovplyvnená počiatočnou veľkosťou kvapiek a pokrytím povrchu proteínom. Kolízna účinnosť klesá s poklesom veľkosti kvapiek. Avšak povrchovo aktívne látky s malými molekulami môžu nahradiť proteín na styku olej:voda a umožňujú vyššiu kolíznu účinnosť pri danej veľkosti kvapiek.

Pri spracovaní zmrzliny sa na generovanie malých olejových kvapiek používa homogenizačný krok, výhodne s monomodálnou distribúciou veľkosti, čo umožňuje riadenú destabilizáciu tuku za strihu. Pre zmrzlinovú predzmes je priemerná veľkosť kvapiek d[3,2] po homogenizácii typicky 0,6 až 1,0 pm. Homogenizačnú účinnosť ovplyvňujú mnohé procesy a premenné produktu. Tie, o ktorých sa zistilo, že majú najväčší účinok na konečnú distribúciu veľkosti kvapiek, sú objem dispergovanej fázy, typ a hladina použitej povrchovo aktívnej látky a zvlášť tlak aplikovaný počas homogenizácie. Teraz sa zistilo, že použitím homogenizátora pracujúceho pri vyšších tlakoch (asi 200 MPa (2000 bar) než sú tlaky konvenčné používané (približne 15 MPa (150 bar)), je možné v zmrzlinovej predzrnesi generovať menšie veľkosti kvapiek oleja (asi 0,3 pm).

-3·· ···· ·· ···· ·· • · ··· ···· • · ······· ···· · ·· ·· ·· ···

Generovanie významne menších olejových kvapiek a preto ich vyššieho počtu, môže umožniť stabilizáciu väčšieho styku vzduch:voda, čo vedie k menším diskrétnym bunkám plynu, ktoré zas menia organoleptickú kvalitu zmrzliny. Teraz sa však zistilo, že veľmi malé olejové kvapky poskytnú prirodzene stabilné zmrzlinové zmesi, ktoré nebudú generovať požadovanú mikroštruktúru pokiaľ sa nevyskytne požadovaná hladina čiastočnej koalescencie tuku. Na dosiahnutie tohto stavu je potrebné buď zvýšiť kolíznu silu medzi kvapkami alebo znížiť stérickú bariéru koalescencie. To sa dosiahne buď optimalizovaním aplikovaného strihového namáhania počas spracovania alebo počas manipulovania zloženia stykovej plochy vhodným výberom emulzifikátorov.

Tiež sa zistilo, že senzorické vlastnosti zmrzliny závisia od veľkosti tukových kvapiek. Pre danú veľkosť vzduchových buniek má zmrzlina s najmenšími tukovými kvapkami najlepšie hodnotenie krémovosti pri testovaní naslepo školeným panelom hodnotiteľov.

Definície

Emulzifikátory

Emulzifikátory sú definované ako v Arbuckle, W.S., Ice Cream, 4th Edition, AVI Publishing, 1986, kap. 6, str. 92 - 94.

Stabilizátory

Stabilizátory sú definované ako v Arbuckle, W.S., Ice Cream, 4th Edition, AVI Publishing, 1986, kap. 6, str. 84 - 92. Môžu to byť napríklad guma rohovníka, karagénan, guarová guma, želatína, karboxymetylcelulózová guma, pektín, algínové produkty a ich zmesi.

Mrazený prevzdušnený dezert

Definícia mrazeného prevzdušneného dezertu sa môže nájsť v Arbuckle,

W.S., Ice Cream, 4th Edition, AVI Publishing, 1986, kap 1, str. 1 - 3. Výhodne je mrazeným prevzdušneným dezertom podľa tohto vynálezu na mlieku alebo ovocí založená mrazená prevzdušnená sladkosť, napríklad zmrzlina. Zmrzlina je mrazená

-4• « • ·· · · • · · ·· ·· potravina vyrobená pomocou zmrazenia pasterizovanej zmesi za premiešavania, aby sa zapracoval vzduch. Typicky obsahuje ľad, vzduch, tuk a matricovú fázu a výhodne;

mlieko/mliečny tuk 3 až 15 % hmotnostných mliečne tuhé netukové zložky 2 až 15 % hmotnostných cukor a iné sladidlá 0,01 až 35 % hmotnostných príchute 0 až 5 % hmotnostných vajíčka 0 až 20 % hmotnostných voda 30 až 85 % hmotnostných

Preplnenie

Preplnenie je definované ako v Arbuckle, W.S., Ice Cream, 4th Edition, AVI Publishing, 1986, kap. 6, str. 194.

Destabilizujúci emulzifikátor

Destabilizujúci emulzifikátor znamená emulzifikátor, ktorý poskytuje pri hladine 0 až 3 % hmotnostné hladinu extrahovaného tuku najmenej 25 % hmotnostných v zmrzlinovej predzmesi obsahujúcej 12 % hmotnostných maslového oleja, 13% hmotnostných sušeného odstredeného mlieka a 15 % hmotnostných sacharózy, ako je opísané na Obrázku 4 v „The stability of aerated milk proteín emulsions in the presence of small molecule surfactants“ 1997 - Journal of Milk Science 80:2631:2638.

Príklady takýchto destabilizujúcich emulzifikátorov sú nenasýtené monoglyceridy, polyglycerolové estery, sorbitanové estery, stearoyl-laktylát, estery kyseliny mliečnej, estery kyseliny citrónovej, acetylovaný monoglycerid, estery kyseliny diacetylvínnej, polyoxyetylénsorbitanové estery, lecitín a vaječný žĺtok.

Metódy

Výroba zmrzlinovej predzmesi

Do 500 litrového oplášťovaného zmiešavaceho tanku sa pridala voda pri 85 °C, potom sa pridali sušené mlieko, cukor, stabilizátory, maslový olej s roz-5·· e··· ·· <···· ·· • · ··· · · • · · · · · ·· ·· ·· · pusteným emulzifikátorom a miešali sa s vysokostrihovým mixérom a zahrievali sa na udržanie teploty 65 °C pri štandardnej výrobe a 55 °C pri výrobe podľa tohto vynálezu:

Štandardná výroba: predzmes sa zahrievala na platňovom ohrievači na 83 °C, homogenizovala sa s Crepaco jednostupňovým ventilovým homogenizátorom pri 14 MPa (140 bar). Po zadržaní pri 53 °C počas 15 sekúnd sa zmes ochladila s platňovým výmenníkom tepla na 5 °C a udržiavala sa pri tejto teplote počas najmenej dvoch hodín pred zmrazením.

Vynález: predzmes sa zahrievala s platňovým výmenníkom tepla na 93 °C a držala sa pri tejto teplote počas 15 sekúnd na pasterizovanie zmesi. Zmes sa pred homogenizáciou temperovala pri 55 °C (+/- 5 °C) v zbernom tanku a odobrala sa po jedinom prechode homogenizátorom (Nanojet Impinging Jet, ref: Verstallen, A., Prístroj na homogenizovanie v podstate nemiešateľných kvapalín na tvorbu emulzie opísaný v patente č. US 5366287) pri vstupnom tlaku 160 MPa (1600 bar) (+/- 5 MPa (50 bar)). Počas homogenizácie sa teplota zvýši 2 až 2,5 °C/10 MPa (100 bar). Ihneď po homogenizácii zmes prešla cez platňový výmenník tepla a ochladila sa na 8 “C (+/- 3 °C). Zmes sa držala v oplášťovanej nádobe na vyzretie pri tejto teplote počas najmenej dvoch hodín pred zmrazením.

Spracovanie zmrzliny

Zmes sa spracovala dvoma rôznymi spôsobmi.

Štandardný zmrazovač

Zmes zrela počas noci a spracovala sa cez zmrzlinový zmrazovač (Crepaco W104 zmrazovač (SSHE) so sériou 80 prerušovačov pracujúci pri tlaku valca 0,4 MPa (4 bar)). Všetky zmrzliny boli vyrobené pri prietoku zmesi 120 l/hodinu pri 60 % alebo 100 % preplnení s extrúznou teplotou -6,0 °C a -5 °C. Zmrzlina sa odoberala do 500 ml kartónov z voskovaného papiera a tuhla v expanznom zmrazovači pri -35 °C počas dvoch hodín.

Jednozávitovkový extrudér

Výstup SSHE bol spojený s jednozávitovkovým extrudérom (SSE) (ako je ·· ···· ·· ···· • · · · · · · • 9 9 9 99 ··· ···· • · · · · · · • ·· ·· ·· · • · · ·

-6opísaný vo WO98/09534) pričom výsledná teplota na výstupe bola asi -14,5 °C.

Testy

Zloženie tuku

Analýza zloženia tuku sa vykonala podľa metódy Ross-Gottlieb: Britské štandardné metódy na analýzu chemikálií zmrzliny, časť 3. Stanovenie obsahu tuku (382472: časť 3: 1989 ISO 7328 -1984).

Kúsky zmrzliny sa náhodne vyberali tak, aby poskytli celkovú hmotnosť približne 100 g, umiestnili sa v nádobe zmiešavača, zakryli sa s viečkom a nechali sa pri laboratórnej teplote zmäknúť. Táto zmes sa potom zmiešavala počas dvoch minút (až do 7 minút pre produkty obsahujúce častice, napríklad oriešky), čím sa získala homogénna zmes. Teplota sa počas mäknutia a premiešavania držala pod 12 °C. Kúsky 4 až 5 g (presne merané na 1 mg) sa odvážili do banky na extrakciu tuku a pridala sa voda pri 65 °C, čím sa získal celkový objem 10 ml a dôkladne sa zmiešali. Pridal sa roztok amoniaku (2 ml, 25 % hmotnostných NH3) a banka sa ihneď zahrievala pri 65 °C počas 15 až 20 minút vo vodnom kúpeli a ochladila sa na laboratórnu teplotu, v tomto čase sa pridal etanol (10 ml). Pridal sa dietyléter (25 ml) a banka sa prudko trepala počas 1 minúty. Pridal sa ľahký petrolej (25 ml) a banka sa trepala počas 30 sekúnd. Uzavretá banka sa nechala stáť počas 30 minút pred dekantovaním supernatantu. Rozpúšťadlo sa potom odstránilo pomocou odparenia alebo destilácie. Obsah tuku sa vyjadril ako percentá % hmotnostné.

Hodnotenie veľkosti plynových buniek

Mikroštruktúra všetkých zmrzlinových vzoriek sa vizualizovala pomocou nízkoteplotnej skenujúcej elektrónovej mikroskopie (LTSEM). Všetky vzorky boli pred analýzou štruktúry použitím JSM 6310F skenujúceho elektrónového mikroskopu vybaveného s Oxford Instruments ITC4 riadeným studeným stupňom uskladnené pri -80 °C. Vzorky sa pripravili použitím zariadenia na prípravu Hexland CP2000. Vzorka pri -80 °C veľkosti 5 x 5 x 10 mm sa odobrala z centra 500 ml bloku zmrzliny. Táto vzorka sa upevnila na hliníkový čap použitím OCT lepidla v bode zmrazenia a ponorila sa do dusíkového kúpeľa. OCT je vodné vkladacie médium

-7·· ···· ·· ···· ·· • · · · · · · • ·«··· ···· · ·· ·· ·· ··· používané primárne na kryogénne prípravky materiálov pre optickú mikroskopiu. Volá sa tiež tkanivový „tek“ a je dodávaný od Agar Scientific. Výhodou použitia OCT na upevnenie vzorky pre elektrónovú mikroskopiu oproti vode je, že keď sa OCT mení z kvapaliny na tuhú látku, t.j. zmrazuje sa, mení sa z transparentného na nepriehľadný, čo umožňuje vizuálnu identifikáciu teploty zmrazenia. Identifikácia tohto bodu umožňuje to, že vzorka sa upevní použitím čo najchladnejšej kvapaliny tesne pred stuhnutím, čo poskytne podporu počas rýchleho chladenia. Vzorka sa zahriala na -98 °C, rozlámala sa a nechala sa leptať počas 2 minút pred ochladením na -115 °C. Povrch sa pokryl s Au/Pd pri -115 °C, 6 mA a 2 x 10'² kPa (2 x 10‘¹mbar) argónu. Vzorka sa preniesla vo vákuu na LTSEM a skúmala sa za mikroskopovacích podmienok -160 °C a 1 x 10'⁵Pa.

Plynová štruktúra v zmrzline sa kvantifikovala meraním distribúcie veľkosti plynových buniek z SEM obrazov použitím „B“ verzie softvéru AnalySIS 2.11package AUTO (SIS Munster, Germany). AnaiySiS program môže byť použitý na SEM obrazy v dvoch dátových formátoch, buď ako údaje priamo z JEOL mikroskopu alebo ako obrazy skenované z Polaroidov. Všetky veľkosti plynových buniek sa merali zo SEM mikrografií. Optimálne zväčšenie bolo také, že pri ňom bolo menej než 300 plynových buniek na obraz. Program sa použil semiautomaticky takže hrany častíc sa počítali automaticky (pomocou rozdielu v stupnici šedej farby) a zjemnili sa ručne (odstránením a obkreslením hraníc častíc nevybraných správne). Pretože ľadové kryštály môžu tiež byť programom vybrané, plynové bunky sa potom vyberali ručne a distribúcia sa analyzovala použitím parametra maximálneho priemeru. Všetky plynové bunky prítomné na SEM mikrografiách sa spočítali a použilo sa do šesť SEM obrazov. Všeobecne sa spočítalo najmenej 1000 plynových buniek. Priemerná veľkosť sa určila ako číselný priemer, d(1, 0), jednotlivých bunkových veľkostí.

Meranie veľkosti kvapiek tuku predzmesi

Veľkosti častíc v emulzii predzmesi sa merali použitím Malvern Mastersizer (Malvern Instruments, UK) s vodou ako kontinuálnou fázou použitím 45 mm objektívu a prezentačného kódu 2 NAD. Ultrazvuk sa aplikoval na tank Mastersizera počas jednej minúty pred meraním. Vypočítal sa vážený priemer povrchu d(3, 2).

-8·· ···· ·· ···· «· ·· · · · ···· • · ··· ···· · • · ······ ···· · ·· ·· ·· ···

Priemer, pri ktorom 90 % objemových distribúcie bolo menších, d(0,9) sa zobral ako hranica individuálnych tukových kvapiek.

Tukové kvapky a tukové agregáty zmrzliny

Použili sa dva rôzne spôsoby merania.

Spôsob Mastersizer:

ml vzorky zmrzliny sa zahrievalo na 60 °C počas 5 minút, pridala sa do Malvern Mastersizer vodného kúpeľa, potom sa opracovala ultrazvukom počas 2 minút. Merala sa priemerná veľkosť kvapiek, d(3,2) a distribúcia veľkosti. Podiel tukových agregátov v roztopenej zmrzline sa vypočítal ako podiel tuku (vyjadrený ako % objemu) s veľkosťou častíc väčšou než d(0, 9) určenou pre neagregované kvapky tuku predzmesi.

Spôsob rozpúšťadlovej extrakcie:

g vzorka (W1) sa odvážila do meracieho valca a nechala sa pri laboratórnej teplote topiť počas 4 hodín. Pridalo sa 50 ml lakového benzínu, valec sa uzavrel a vložil do mechanickej trepačky. Valec sa prevracal počas jednej minúty pri rýchlosti jedno preklopenie za sekundu a potom sa nechali stáť počas 5 minút a rozpúšťadlo sa dekantovalo do vopred odváženej kadičky (VV2). Pridalo sa ďalších 25 ml rozpúšťadla a valce sa preklápali 3 krát ručne. Po státí (2 až 3 minúty) sa rozpúšťadlová vrstva dekantovala znova do kadičky. Kadička sa umiestnila v digestore počas noci na odparenie rozpúšťadla a potom sa vysušila v piecke iskrovej skúšky pri 100 °C počas 15 až 30 minút. Kadička sa potom ochladila v exsikátore a znova sa odvážila (W3). Percento emulzifikovaného tuku je <(W3-W2)-(C x Wi)] x 100 kde C je percento tuku v zmrzline podelené 100.

Podstatou vynálezu je spôsob výroby mrazeného prevzdušneného produktu, ktorý má preplnenie medzi 20 % a 180 %, výhodne medzi 60 % a 100 %, ktorý zahrnuje kroky:

·· ···· ·· ···· • «e···· ···· · ·· ·· ··

-9- výroba predzmesi obsahujúcej 2 až 15 % hmotnostných tuku až do 1 % hmotnostného emulzifikátora, a 45 až 85 % hmotnostných vody,

- homogenizovanie predzmesi tak, aby sa vyrobili tukové kvapky, ktoré majú d(3,2) pod 0,6 mikrometrov, výhodne pod 0,5 mikrometrov, ešte výhodnejšie pod 0,4 mikrometre,

- ochladenie, zmrazenie a prevzdušnenie homogenizovanej predzmesi. Produkt môže potom byť extrudovaný a voliteľne hlboko zmrazený.

To dáva možnosť výroby menších tukových kvapiek, ktoré zas generujú menšie vzduchové bunky, kde priemer veľkosti plynových buniek d(1, 0) je výhodne pod 20 mikrometrov, výhodnejšie pod 10,5 mikrometrov. Tiež sa zistilo, že z dvoch zmrzlín s rovnakým zložením a rovnakou veľkosťou vzduchových buniek, zmrzlina s najmenšími tukovými kvapkami je uprednostňovaná pri ochutnávaní trénovaným panelom hodnotiteľov.

V prvom výhodnom uskutočnení vynálezu sa homogenizačný krok robí pri tlaku medzi 100 MPa a 200 MPa (1000 a 2000 bar), výhodne medzi 140 MPa a 180 MPa (1400 a 1800 bar).

V druhom výhodnom uskutočnení vynálezu, predzmes obsahuje destabilizujúci emulzifikátor. Výhodne sa destabilizujúci emulzifikátor vyberá v skupine pozostávajúcej z látok: nenasýtený monoglycerid, polyglycerolové estery, sorbitanové estery, stearoyl-laktylát, estery kyseliny mliečnej, estery kyseliny citrónovej, acetylovaný monoglycerid, estery kyseliny diacetylvínnej, polyoxyetylénsorbitanové estery, lecitín a vaječný žĺtok. Výhodnejšie je destabilizujúcim emulzifikátorom nenasýtený monoglycerid. Výhodne je tiež hmotnostný pomer (destabilizujúci emulzifikátor/tuk) predzmesi medzi 10:1500 a 15:300, ešte výhodnejšie medzi 15:1200 a 15:600.

Včlenenie destabilizujúceho emulzifikátora a zvlášť nenasýtených monoglyceridov, umožňuje výrobu v SSHE mrazeného prvzdušneného produktu s plynovými bunkami menšími než u produktu získaného zmrazením predzmesi v SSHE, po ktorom nasleduje studená extrúzia v SSE, ako je opísané v WO98/09534.

V treťom výhodnom uskutočnení vynálezu sa homogenizovaná predzmes najprv zmrazí pri teplote medzi -4 °C a -7 °C vo výmenníku tepla so stieraným povrchom a potom sa extruduje v závitovkovom extrudéri pri teplote medzi -10 °C a ·· ···· ·· ···· • · ·· ··· ···· • · ······ ···· · ·· ·· ·· ·

-10-18 °C. Ešte výhodnejšie je závitovkovým extrudérom jednozávitovkový extrudér.

Kombinácia ultravysokotlakovej homogenizácie spolu so studenou extrúziou, umožňuje výrobu prevzdušneného produktu s plynovými bunkami menšími než u produktu získaného zmrazením predzmesi v SSHE, po ktorom nasleduje studená extrúzia v SSE, ako je opísané v WO98/09534.

Výhodne je tiež teplota predzmesi pred homogenizáciou nad 50 °C. Výhodnejšie homogenizácia generuje vzrast teploty predzmesi medzi 30 °C a 45 °C. Ak sa postupuje takto, už nie je na pasteurizáciu viac potrebné používať platňový výmenník tepla. Naviac, ak sa začína s teplotou predzmesi pred homogenizáciou nad 50 °C, pričom teplotný vzrast je pod 45 °C, je možné dosiahnuť po homogenizácii teploty, ktoré nie sú nad 95 °C, čo bráni varu vody, ktorá by generovala v predzmesi bubliny.

Pred alebo po homogenizácii je možné uskutočniť pasterizačný krok.

Druhým predmetom tohto vynálezu je poskytnutie mrazeného prevzdušneného produktu, ktorý má preplnenie medzi 20 % a 180 %, výhodne medzi 60% a 100 %, a obsahuje 2 až 15 % hmotnostných tuku a deslabilizujúci emulzifikátor v hmotnostnom pomere (destabilizujúci emulzifikátor/tuk) medzi 10:1500 a 15:300, výhodne medzi 15:1200 a 15:600, výhodne sa destabilizujúci emulzifikátor vyberá v skupine pozostávajúcej z látok: nenasýtený monoglycerid, polyglycerolové estery, sorbitanové estery, stearoyl-laktylát, estery kyseliny mliečnej, estery kyseliny citrónovej, acetylovaný monoglycerid, estery kyseliny diacetylvínnej, polyoxyetylénsorbitanové estery, lecitín a vaječný žĺtok. Výhodnejšie je destabilizujúcim emulzifikátorom nenasýtený monoglycerid.

Výhodne je tiež hmotnostný pomer (destabilizujúci emulzifikátor/tuk) predzmesi medzi 10:1500 a 15:300, ešte výhodnejšie medzi 15:1200 a 15:600.

Tretím predmetom tohto vynálezu je poskytnutie mrazeného prevzdušneného produktu, ktorý má preplnenie medzi 20 % a 180 %, výhodne medzi 60% a 100 %, a obsahuje 2 až 15 % hmotnostných tuku a kde priemer veľkosti plynových buniek d(1,0) je pod 10,5 mikrometrov.

Vynález bude ďalej opísaný v nasledujúcich príkladoch.

-11 ·· ···· ·· ···· ·· ·· · · · ···· • · ······· ···· · ·· ·· ·· ···

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1 (porovnávací)

V tomto príklade sa pripravili rôzne predzmesi, homogenizovali sa a pasterizovali podľa doteraz známych postupov a potom sa spracovali v SSHE, niektoré zo vzoriek vyrobených v SSHE sa potom spracovali v SSE.

Rôzne predzmesi mali nasledujúce zloženie (zloženie je uvedené v % hmotnostných).

	A	B	C	D	E	F
Emulzifikátor(*)	0,39	0,39	0,39	0,39	0,39	0,3
Obilný sirup		2,2904	3,3861	4,4816	6,6732	6
Stabilizátor	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,22
Srvátkový proteín	2,6	2,6	2,6	2,6	2,6
Sacharóza	15,6	15,1878	14,9906	14,7933	14,3999	13
Odstredené sušené mlieko	7,4	7,4	7,4	7,4	7,4	13
Maslový tuk	12,1	10	9	8	6	3
Príchuť	0,254	0,254	0,254	0,254	0,251	0,12
Voda	61,456	61,6778	61,7793	61,8809	62,0839	64,36

(*) Admul MG 4223 (označovaný v ostatnom opise ako MGP) je mono/diglycerid pripravený z jedlého rastlinného oleja a je komerčne dostupný od Quest International.

Vyššie uvedené predzmesi sa potom homogenizovali a pasterizovali pri teplote 81 až 84 °C počas asi 12 sekúnd pri tlaku 14 MPa (140 bar).

Získané predzmesi sa potom spracovali v SSHE za nasledujúcich podmienok. Vyrobili sa zmrzliny pri teplote -6 °C (+/- 0,1 °C) s preplnením 60 % (+/-1 %).

·· ···· ·· ····

-12·· • ··· ···· • · · · · · · • · · · · ···· • · ······

	A	B	C	D	E	F
Vstupná teplota	8,8 °C	12,8 °C	16,2 °C	8 °C	14,5 °C	9,5 °C
Výstupná teplota	-6,1 °C	-6 °C	-6 °C	-6,1 °C	-6,1 °C	-6,2 °C
Preplnenie	61 %	60%	60%	61 %	61 %	60%
Tlak valca	0,4 MPa	0,406 MPa	0,399 MPa	0,4 MPa	0,398 MPa	0,4 MPa

Časť vzoriek A, B, C, D, E a F sa potom spracovala v jednozávitovkovom extrudéri pri vstupnej teplote -6 °C, čím sa poskytol extrudovaný produkt pri teplote medzi -14 °C a -15 °C.

Príklad 2

Predzmesi A, B, C, D, E a F z Príkladu 1 sa pasterizovali pri teplote 81 až 86 °C počas 12 sekúnd.

Pasterizované predzmesi sa potom homogenizovali v Nanojet 200/2000 (komerčne získateľný od Nanojet - Nemecko). Podrobný opis takéhoto homogenizátora sa môže nájsť v US5,366,287. Predzmesi vstúpili do homogenizátora pri teplote 54 až 58 °C a opracovali sa tlakom 160 MPa (1600 bar). Teplota pri výstupe homogenizátora bola medzi 91 a 95 °C.

Získané homogenizované predzmesi sa potom spracovali v SSHE za nasledujúcich podmienok.

	A	B	C	D	E	F
Vstupná teplota	18,7 °C	13,2 °C	13,5 °C	11,2 °C	11,0 °c	9,5 °C
Výstupná teplota	-6,3 °C	-5,8 °C	-6,7 °C	-6,0 °C	-6,4 °C	-6,2 °C
preplnenie	60%	60%	61 %	60%	60%	60%
Tlak valca	0,4 MPa	0,4 MPa	0,401 MPa	0,4 MPa	0,4 MPa	0,4 MPa

-13Časť vzoriek A až F sa potom spracovala v jednozávitovkovom extrudéri a vyrobila sa zmrzlina pri teplote medzi -14 °C a -15 °C.

··	····	··	····	··	•
• ·	•	• ·	•	•	•	• ·
•	•	• ·	• ·	•	•	•
····	•	··	··	• ·	···

Príklad 3

Zloženie predzmesí z Príkladu 1 sa modifikovalo, emulzifikátorom bola teraz zmes Admul MG 4223 (0,24 % hmotnostných z celkovej hmotnosti predzmesi) a H7804 (0,15 % hmotnostných z celkovej hmotnosti predzmesi) pre vzorky E, G, I a J a zmes Admul MC 4223 (0,265 % hmotnostného z celkovej hmotnosti predzmesi) a H7804 (0,125 % hmotnostných z celkovej hmotnosti predzmesi) pre vzorku H. H7804 je nenasýtený monoglycerid komerčne dostupný od Quest International. Admul MG 4223 (označovaný v ostanej časti opisu ako MGP) je mono/diglycerid pripravený z jedlého rastlinného oleja a komerčne dostupný od Quest International.

	F	G	H	I	J
Emulzifikátor (MGP+H7804)	0,39	0,39	0,39	0,39	0,39
Obilný sirup		2,2904	3,3861	4,4816	6,6732
Stabilizátor	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Srvátkový proteín	2,6	2,6	2,6	2,6	2,6
Sacharóza	15,6	15,1878	14,9906	14,7933	14,3999
Odstredené sušené mlieko	7,4	7,4	7,4	7,4	7,4
Maslový tuk	12,1	10	9	8	6
Príchuť	0,254	0,254	0,254	0,254	0,251
Voda	61,456	61,6778	61,7793	61,8809	62,0839

Získané predzmesi sa potom pasterizovali pri teplote 81 až 95 °C počas 12 sekúnd a homogenizovali sa ako v Príklade 2.

Predzmesi vstúpili do homogenizátora pri teplote 55 až 65 °C a opracovali sa tlakom 160 MPa (1600 bar). Teplota pri výstupe homogenizátora bola medzi 89 a

-1492 °C.

Pasterizované a homogenizované predzrnesi sa potom spracovali v SSHE za nasledujúcich podmienok.

·· ···· ·· • · e · · · ·· ···· • · · • · • · ··· · · • · · · · · • · · · · · ·· ·· ·· ·

	F	G	H	I	J
Vstupná teplota	13 °C	16 °C	16,9 °C	11,5 °C	11,7 °C
Výstupná teplota	-5,7 °C	-5,9 °C	-6,0 °C	-6,0 °C	-6,1 °C
Preplnenie	60%	60%	60%	59,5 %	59%
Tlak valca	0,401 MPa	0,4 MPa	0,4 MPa	0,4 MPa	0,398 MPa

Veľkosť častíc tukových kvapiek

Pre každú predzmes sa merali tukové kvapky častíc po homogenizácii. Výsledky sú sumarizované v nasledujúcej tabuľke.

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Príklad 1 d(3,2) (mikrometre)	0,42	0,45	0,51	0,53	0,50	0,53
Príklad 1 d(0,9) (mikrometre)	1,24	1,19	1,36	1,44	1,56	1,59
Príklad 2 d(3,2) (mikrometre)	0,34	0-34	0,39	0,39	0,36	0,35
Príklad 2 d(0,9) (mikrometre)	0,9	0,83	1,14	1,64	0,94	1,03
Príklad 3 d(3,2) (mikrometre)		0,34	0,32	0,31	0,36	0,35
Príklad 3 d(0,9) (mikrometre)		0,83	0,94	0,72	0,86	0,92

-15Agregovaný tuk

Percento agregovaného tuku sa meralo aj použitím spôsobu Mastersizer aj spôsobom rozpúšťadlovej extrakcie.

··	····		··		····		··
• ·	•	•		•	•	•	•	··
•	•	• ·		•	• ·	•	•
•	•	e		•	• ·	•	9
····	•		··		··		• ·	··

Spôsob Mastersizer

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Príklad 1 SSHE	8,24	20,69	28,60	37,05	17,44	20,02
Príklad 1 SSE		26,97	41,78	53,80	64,47	66,98
Príklad 2	18,8	25,46	37,68	39,46	54,12	62,56
Príklad 3		52,13	66,20	62,44	68,45	80,10

Rozpúšťadlová extrakcia

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Príklad 1 SSHE	7.6	10,04	21,36	22,2	23,27	15,44
Príklad 1 SSE	3,96		37,83	50,54	66,66	65,48
Príklad 2	3,18	4,20	3,01	6,10	3,17	6,69
Príklad 3		8,19	26,54	18,12	5,57	46,68

Porovnaním výsledkov generovaných týmito dvoma spôsobmi, možno vidieť, že následkom malej veľkosti kvapiek v Príkladoch 2 a 3, výsledky, ktoré sa získali použitím rozpúšťadlovej extrakcie nie sú konzistentné a nevykazujú trend. Je to spôsobené skutočnosťou, že pre rozpúšťadlo je ťažké extrahovať tuk z aglomerátov vytvorených z malých tukových kvapiek. Je to dôvod, prečo na charakterizovanie produktov podľa tohto vynálezu je výhodný prvý spôsob (Mastersizer).

Priemerná veľkosť plynových buniek

Priemerná veľkosť plynových buniek d(1,0) všetkých vzoriek bola meraná v mikrometroch, výsledky sú sumarizované nižšie.

·· ·!·· • · ·	··	···· •	·· • ·	• • ·
•	•
• · ·	•	•	• ·	• ·	•
• ·	•	•	• ·	* ·	•
···· ·	··		··	··	···

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Príklad 1 SSHE	66,57	31,45	20,49	24,39	23,38	18,8
Príklad 1 SSE	12,00	12,28	10,31	12,31	11,49	12,8
Príklad 2	10,3	9,42	8,42	9,71	10,4	9,81
Príklad 3	9,49	9,4	9,59	9,46	9,86	8,99

Príklad 1 ukazuje, že s výnimkou vysokého obsahu tuku (nad 10 %) nie je možné použitím štandardnej SSHE vyrobiť produkt s priemernou veľkosťou plynových buniek pod 20 mikrometrov, použitím MGP ako emulzifikátorového systému, pričom toto je štandardný emulzifikátor používaný v zmrzlinovom priemysle. Len použitím špecifického typu destabilizujúceho emulzifikátora sa pri použití štandardnej SSHE dosiahne priemerná veľkosť plynových buniek pod 20 mikrometrov.

·· ···· · ···· ·· ·· ··· ···· • · ······ ···· · ·· ·· ·· ·

Claims

1. Spôsob výroby mrazeného prevzdušneného produktu, ktorý má preplnenie medzi 20 % a 180 %, výhodne medzi 60 % a 100 %, v y z n a č u j ú c i sa t ý m, že zahrnuje kroky:

- výrobu predzmesi obsahujúcej 2 až 15 % hmotnostných tuku až do 1 % hmotnostného emulzifikátora a 45 až 85 % hmotnostných vody,

- ochladenie, zmrazenie a prevzdušnenie homogenizovanej predzmesi.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že destabilizujúci emulzifikátor sa vyberá zo skupiny pozostávajúcej z látok: nenasýtený monoglycerid, polyglycerolové estery, sorbitanové estery, stearoyl-laktylát, estery kyseliny mliečnej, estery kyseliny citrónovej, acetylovaný monoglycerid, estery kyseliny diacetylvínnej, polyoxyetylénsorbitanové estery, lecitín a vaječný žĺtok.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že hmotnostný pomer (destabilizujúci emulzifikátor/tuk) predzmesi je medzi 10:1500 a 15:300, ešte výhodnejšie medzi 15:1200 a 15:600.

4. Spôsob podľa nároku 1, 2 alebo 3, vyznačujúci sa tým, že homogenizačný krok sa robí pri tlaku medzi 100 MPa a 200 MPa (1000 a 2000 bar), výhodne medzi 140 MPa a 180 MPa (1400 a 1800 bar).

5. Spôsob výroby mrazeného prevzdušneného produktu, ktorý má preplnenie medzi 20 % a 180 %, výhodne medzi 60 % a 100 %, v y z n a č u j ú c i sa t ý m, že zahrnuje kroky:

- homogenizovanie predzmesi tak, aby sa vyrobili tukové kvapky, ktoré majú d(3,2) ·· ···· ·· ···· ·· ·· · · · ··· • · · · · · · • · · · · ···· • · ······ ····· ·· ·· ··

-18pod 0,6 mikrometrov, výhodne pod 0,5 mikrometrov, ešte výhodnejšie pod 0,4 mikrometre,

- ochladenie, zmrazenie a prevzdušnenie homogenizovanej predzmesi, pričom homogenizovaná predzmes sa najprv zmrazí pri teplote medzi -4 °C a -7 °C vo výmenníku tepla so stieraným povrchom a potom sa extruduje v závitovkovom extrudéri pri teplote medzi -10 °C a -18 °C.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že teplota • predzmesi pred homogenizáciou je nad 50 °C.

7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že homogenizačný krok spôsobuje vzrast teploty predzmesi medzi 30 °C a 45 °C.

8. Mrazený prevzdušnený produkt, vyznačujúci sa tým, že má preplnenie medzi 20 % a 180 %, výhodne medzi 60 % a 100 %, a obsahuje 2 až 15 % hmotnostných tuku a destabilizujúci emulzifikátor v hmotnostnom pomere (destabilizujúci emulzifikátor /tuk) medzi 10:1500 a 15:300, výhodne medzi 15:1200 a 15:600.

9. Mrazený prevzdušnený produkt podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že destabilizujúci emulzifikátor sa vyberá zo skupiny pozostávajúcej z látok: nenasýtený monoglycerid, polyglycerolové estery, sorbitanové estery, stearoyl-lak’ tylát, estery kyseliny mliečnej, estery kyseliny citrónovej, acetylovaný monoglycerid, estery kyseliny diacetylvínnej, polyoxyetylénsorbitanové estery, lecitín a vaječný žĺtok.

10. Mrazený prevzdušnený produkt, v y z n a č u j ú c i sa tým, že má preplnenie medzi 20 % a 180 %, výhodne medzi 60 % a 100 % a obsahuje 2 až 15 % hmotnostných tuku a kde priemer veľkosti plynových buniek d(1,0) je pod 10,5 mikrometrov a kde parciálna mriežka tukových agregátov je adsorbovaná na plynové bunky.

·· ···· ·· ···· ·· • · ··· ··· • · · · · · · • · ······ ····· »· ·· ··

-1911. Mrazený prevzdušnený produkt, vyznačujúci sa tým, že má viac ako 5 % hmotnostných tuku vztiahnuté na celkovú hmotnosť tuku, vo forme agregátov podľa merania spôsobom Mastersizer, výhodne viac než 40 % hmotnostných, výhodnejšie viac než 50 % hmotnostných.