專利名稱：充氣冷凍糖食產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低脂肪、乳制冷凍糖食，例如含有益生菌和具有改善的質(zhì)量的冰淇淋。

背景技術(shù)：
腸內(nèi)微生物的最佳平衡被認(rèn)為是維持良好健康的一個(gè)重要方面。特定細(xì)菌，例如幫助維持上述有利平衡的乳酸桿菌和雙歧桿菌，被認(rèn)為是益生菌。益生菌廣泛用于冷藏乳制品中，例如酸奶。同時(shí)也已經(jīng)嘗試來制造冷凍乳制品，例如含有益生菌的冰淇淋，然而也遇到了細(xì)菌存活和/或產(chǎn)品質(zhì)量的問題。因?yàn)椴幌袼崮?，其購買和消費(fèi)是在制造后相對較短的時(shí)期內(nèi)，冰淇淋在銷售和消費(fèi)之前經(jīng)常儲(chǔ)存數(shù)月，冰淇淋中益生菌的長期存活也是一個(gè)考慮因素，因?yàn)楫a(chǎn)品需要在消費(fèi)之時(shí)給予足夠劑量的細(xì)菌。從而，需要避免數(shù)周或數(shù)月之后活菌的明顯損失。
通常，由于益生乳制品傾向于是健康生活方式的一部分，它們是低脂肪的。然而，低脂肪含量的高質(zhì)量冰淇淋的生產(chǎn)更為困難。
美國專利6,399,124記載了一種含有乳酸菌的冷凍甜食。發(fā)現(xiàn)為保持可接受數(shù)量的活菌，在冰淇淋冷凍器(攪拌器)出口的溫度是很重要的。美國專利6,399,124記載了，與被冷卻到更常規(guī)的溫度-6℃相比，如果冰淇淋被冷卻到-3℃，產(chǎn)量會(huì)更高。換言之，則是冰淇淋冷凍器出口處的溫度越低，則在冷凍過程中存活的細(xì)菌越少。不幸的是，為增加細(xì)菌的存活而使用更高的溫度，也會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量。
從而需要低脂肪益生菌冷凍糖食產(chǎn)品，既具有良好的細(xì)菌數(shù)量，特別是在經(jīng)過延長的保存期后，又具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量，例如小的冰晶尺寸。


發(fā)明內(nèi)容
一種已用于改善冰淇淋，特別是低脂冰淇淋質(zhì)量的方法，是被稱為“冷擠壓”(參見例如WO 98/09534)的工藝。在此工藝中，在冰淇淋冷凍器中生產(chǎn)出來的冰淇淋被輸送到包括螺桿的擠壓機(jī)中，被冷卻至約-9℃～-16℃。與通過傳統(tǒng)途徑生產(chǎn)出來的相應(yīng)產(chǎn)品相比，所得產(chǎn)品具有冰晶更小的細(xì)膩得多的結(jié)構(gòu)。然而，我們預(yù)料這種工藝不適宜于益生菌，因?yàn)楦偷臏囟葘?dǎo)致細(xì)菌的不可接受的損失。令人驚訝地，我們發(fā)現(xiàn)只要冷凍期間向所述產(chǎn)品施加的機(jī)械壓力保持在特定限度內(nèi)，低溫工藝能夠用于獲得既具有良好產(chǎn)品質(zhì)量又具有可接受的細(xì)菌數(shù)量的產(chǎn)品。如果機(jī)械壓力過高，則出現(xiàn)顯著的細(xì)菌損失。然而，如果機(jī)械壓力過低，此工藝不能獲得所期望的產(chǎn)品質(zhì)量。
因此，本發(fā)明提供了一種具有至少3wt％非脂乳固體和6wt％或更少脂肪的充氣冷凍糖食產(chǎn)品，每克所述產(chǎn)品包含至少107菌落形成單位的益生菌，且具有小于55μm的平均冰晶尺寸和/或小于50μm的平均氣隙尺寸(mean air cellsize)。
優(yōu)選地，產(chǎn)品于-18℃下貯存2周后，每克產(chǎn)品包含至少5×106菌落形成單位的益生菌。
優(yōu)選地至少75％的益生菌是雙歧桿菌。
在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)品包含酸奶。
本發(fā)明還提供了一種制造充氣冷凍糖食產(chǎn)品的方法，所述產(chǎn)品具有至少3wt％非脂乳固體和6wt％或更少脂肪，所述方法包括冷凍包含益生菌的冷凍產(chǎn)品預(yù)混物，在低于-8℃下，優(yōu)選-9℃～-16℃下擠出所得到的產(chǎn)物，其中在冷凍和擠出過程中，施加于冷凍產(chǎn)品上的機(jī)械壓力小于25,000Pa/m2。
優(yōu)選預(yù)混物在刮板式熱交換器中冷凍，然后所得產(chǎn)物被輸送到包含擠壓螺桿的擠壓機(jī)中，其中擠壓機(jī)施加于冷卻產(chǎn)品的機(jī)械壓力為10,000～25,000Pa/m2，更優(yōu)選16,000～22,000Pa/m2。
優(yōu)選擠壓螺桿具有28～45度的螺旋角。
優(yōu)選至少75％的益生菌是雙歧桿菌。
在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)品包含酸奶。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，每克預(yù)混物包含小于5×108菌落形成單位的益生菌。
在相關(guān)方面，本發(fā)明提供一種充氣冷凍糖食產(chǎn)品，其具有至少3wt％非脂乳固體和6wt％或更少的得自或可得自權(quán)利要求9～權(quán)利要求16任何一項(xiàng)所述方法的脂肪，每克所述產(chǎn)品包含至少107菌落形成單位(cfu/g)的益生菌，并具有小于55μm的平均冰晶尺寸和/或小于50μm的平均氣隙尺寸。
優(yōu)選地，產(chǎn)品于-18℃下貯存2周后，每克產(chǎn)品包含至少5×106菌落形成單位的益生菌。
除非另有限定，此處所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本領(lǐng)域(如在冷藏糖食/冷凍糖食制造和化學(xué)中)普通技術(shù)人員一般所理解的含義具有相同的意義。在冷藏/冷凍糖食制造中所使用的各種術(shù)語和技術(shù)的定義和描述可見于IceCream，第4版，Arbuckle(1986)，Van Nostrand Reinhold公司，紐約。
現(xiàn)在，參照下述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，其僅是示例性的而不是限制性的。

具體實(shí)施例方式 實(shí)施例 材料的方法 表1-配方 工藝條件 混和制備 在85℃下將水加入一個(gè)有套的500升的混和罐中，隨后加入乳組分、蔗糖、穩(wěn)定劑、乳化劑和脂肪，并使用高剪切混和器混和。用刮板式熱交換器將預(yù)混物加熱到83℃，并用Crepaco單級閥均質(zhì)機(jī)在150或300巴下均質(zhì)。在83℃保持15秒后，用刮板式熱交換器冷卻混合物到5℃。冷凍之前，混合物在此溫度下保持至少兩個(gè)小時(shí)。然后在冷凍之前立即加入益生菌培養(yǎng)物(以凍干粉或DVS(直投式)冷凍小球的形式提供)并混合均勻。
冷凍工藝 通過冰淇淋冷凍器(在4巴的滾筒壓力之下，用具有30系列攪拌裝置的Crepaco W04冷凍器操作)加工老化的混合物。在-7.0℃的擠出溫度下，以100％的膨脹率、2001/hr的混合物產(chǎn)量生產(chǎn)出冰淇淋。冷凍器的出口和一個(gè)單獨(dú)的螺桿擠出機(jī)(SSE)(如WO98/09534中所記載)相連接，在入口壓力7巴，轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為600Nm～1250Nm的范圍內(nèi)進(jìn)行操作。
在螺桿螺槽之內(nèi)的剪切力和冰淇淋粘度的計(jì)算基于假定系統(tǒng)是、或能夠被描述為在桶內(nèi)的螺桿體上具有寬間隙同心柱。
剪切力＝τ＝Md/2Br2L其中 Md轉(zhuǎn)矩(Nm) r槽內(nèi)從轉(zhuǎn)子到底部的半徑 L螺桿長度(m) 剪切率＝2∑/n(1-b2/n)其中 ∑內(nèi)部滾筒(螺桿)的角速度 n材料的冪律指數(shù)(取0.5) b內(nèi)半徑與外半徑的比(螺桿半徑/桶半徑) 標(biāo)準(zhǔn)貯藏 2小時(shí)后樣品直接從氣流冷凍器中取出，并置于-25℃冷貯藏24周。初始混合物、剛制造出的新鮮的和貯藏的冰淇淋的存活率顯示如下，用相對于未冷凍的混合物的絕對計(jì)數(shù)(fu/g)和％損失來表示。
用于LTSEM的樣品制備 通過低溫掃描電鏡(LTSEM)觀察冰淇淋樣品的微觀結(jié)構(gòu)。所有的樣品在結(jié)構(gòu)分析之前都于-80℃貯存。利用與顯微鏡連接的OxfordinstrumentsCT1500HF制備設(shè)備制備樣品。從冰淇淋塊中取出-80℃的尺寸為5×5×10mm的樣品。在凍結(jié)點(diǎn)，利用Tissue TekOCTTM化合物(PVA 11％、聚乙二醇5％，和非反應(yīng)性組分)將樣品嵌于鋁制載臺(tái)上。
樣品和支撐器被投入液氮膠中，并轉(zhuǎn)移到低溫制備室Oxford instrumentsCT1500HF。所述室處于真空下，約10-4巴，將樣品加熱到-90℃。冰緩慢地蝕化，從而顯示出不是由冰自身引起的局部表面，這樣在恒定真空下以此溫度除水60到90秒。一旦蝕化，樣品就被冷卻到-110℃，結(jié)束升華，利用氬等離子涂覆金。還可以在施加10-1毫巴的真空和6毫安的電流下進(jìn)行此工藝45秒。然后在-160℃的溫度下，將樣品轉(zhuǎn)移到傳統(tǒng)的安裝有Oxford instruments冷級的掃描電鏡(JSM 5600)中。檢測樣品，通過數(shù)碼圖像捕獲軟件捕獲感興趣的區(qū)域。
測量氣隙和冰晶尺寸方法 通過利用“B”版軟件的AnalySIS 2.11-package AUTO(SIS Munster，Germany)由SEM顯微圖像測量氣隙尺寸分布來定量冰淇淋的氣體結(jié)構(gòu)。使用直接得自JSM 5600顯微鏡的數(shù)據(jù)運(yùn)行AnalySIS程序。適宜的放大倍率是每個(gè)圖像少于300個(gè)氣隙。通過在顆粒邊界周圍繪圖來手動(dòng)使用程序。使用最大直徑參數(shù)分析其分布。計(jì)數(shù)SEM顯微圖像上存在的所有氣隙，且使用多達(dá)六個(gè)像點(diǎn)。通常，至少計(jì)數(shù)到300個(gè)氣隙。其平均尺寸是以每個(gè)腔室尺寸的平均數(shù)，d(1.0)確定的。以同樣方式根據(jù)SEM顯微圖像測量冰晶尺寸。
實(shí)施例1 在冷凍之前，將益生菌于+5℃以冷凍小球的形式加入每個(gè)混合物中，以使所有情況下細(xì)菌的起始濃度為每克混合物1.0×108。
每種含有益生菌的混合物通過Crepaco WO4冰淇淋凍結(jié)機(jī)進(jìn)行處理，然后通過單螺桿擠出機(jī)(見WO98/09534中記載)。
操作Crepaco凍結(jié)機(jī)，以使前凍結(jié)物的冰淇淋膨脹度達(dá)到約100％，擠壓溫度為約-6℃～-7℃(此類配方的典型)。
操作單螺桿擠壓機(jī)，三個(gè)轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為750Nm、1000Nm和1250Nm(分別對應(yīng)于計(jì)算出的剪切力21000、28000和35000Pa)。這導(dǎo)致在螺桿擠壓機(jī)之后的擠壓溫度為-10℃～-12℃。
通過Crepaco凍結(jié)機(jī)之后和通過Crepaco凍結(jié)機(jī)后面的單螺桿擠壓機(jī)之后立即取出冷凍充氣糖食樣品。
將樣品于-25℃貯存24周，之后測量益生菌的水平。
如上文所述，于-25℃最少貯存24周后，測量所選樣品的氣隙大小和冰晶大小。
結(jié)果和討論 表1給出了用來舉例說明本發(fā)明的配方。配方1是典型的低脂冰淇淋配方，含有4％的脂肪和10％的MSNF。
表2和3基本上是一樣的，相應(yīng)地用25％和50％的酸奶取代了一部分MSNF和水。
表2-平均氣隙和冰晶尺寸(微米) 氣隙和冰晶尺寸 表2給出了測量的利用配方1生產(chǎn)的冷凍充氣糖食的平均氣隙尺寸和冰晶尺寸。
這些結(jié)果顯示與單獨(dú)使用Crepaco冷凍機(jī)相比，當(dāng)使用Crepaco冷凍機(jī)和單螺桿擠出機(jī)的結(jié)合時(shí)，平均氣隙和平均冰晶尺寸小很多。
對于這種類型的低脂配方，當(dāng)通過Crepaco冷凍機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下操作時(shí)，典型的平均氣隙尺寸和平均冰晶尺寸分別為93微米和55微米。
額外的單螺桿擠壓加工步驟顯著減小平均氣隙尺寸和平均冰晶尺寸。
在使用最低轉(zhuǎn)矩設(shè)定(750Nm)時(shí)，這些參數(shù)的值為平均氣隙尺寸31微米，平均冰晶尺寸45微米。
非正式的味道品嘗組認(rèn)為與單獨(dú)利用Crepaco冷凍機(jī)加工的相應(yīng)樣品相比，低轉(zhuǎn)矩SSE樣品明顯更濃稠、更具奶油味且更少冷食感。
結(jié)論 與單獨(dú)使用標(biāo)準(zhǔn)冰淇淋冷凍機(jī)加工出來的相應(yīng)產(chǎn)品相比，低轉(zhuǎn)矩SSE工藝制造出具有明顯更小的氣隙和冰晶的充氣冷凍糖食。
這種更細(xì)膩的微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致產(chǎn)品與傳統(tǒng)冷凍低脂產(chǎn)品相比，更濃稠、更具奶油感且更少冷食感。
益生菌存活率 表3給出了與起初的每克混合物中1.0×108的濃度相比，經(jīng)過24周-25℃貯存后測量到的益生菌水平。
給出了三種配方和四種不同工藝方式的數(shù)據(jù)。
(1)單獨(dú)使用Crepaco冷凍機(jī) (2)Crepaco冷凍機(jī)，接著用SSE于轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為750Nm下操作。
(3)Crepaco冷凍機(jī)，接著用SSE于轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為1000Nm下操作 (4)Crepaco冷凍機(jī)，接著用SSE于轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為1250Nm下操作 表3-在冷凍貯存后的益生菌存活率 在所有情況下，與相同量的新鮮混合物相比較，冷凍貯存的樣品中益生菌水平較低。括號(hào)內(nèi)的數(shù)字給出了混合物中相對于起始濃度，在冷凍貯存之后的％損失。
可以看出，在酸奶濃度增加的混合物中損失無系統(tǒng)趨勢。然而，在對照中，作為加工方法的結(jié)果，出現(xiàn)系統(tǒng)趨勢。
當(dāng)單獨(dú)使用Crepaco冷凍機(jī)時(shí)，損失最小。然而，這樣的產(chǎn)品也具有通過氣隙和冰晶尺寸測量和感官品嘗確定的最低的產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)使用單螺桿擠出機(jī)處理時(shí)，損失增加。通常，由于轉(zhuǎn)矩設(shè)定值增加，損失程度也增加。然而，假如SSE施加的剪切力被限制為不超過25000Pa時(shí)，損失可以保持在三分之一以下，此損失是可以接受的，同時(shí)可保持良好的產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)。
概要 標(biāo)準(zhǔn)冷凍機(jī) 良好存活率差的微觀結(jié)構(gòu) 低轉(zhuǎn)矩SSE 可接受的存活率良好的微觀結(jié)構(gòu) 高轉(zhuǎn)矩SSE 差的存活率良好的微觀結(jié)構(gòu) 結(jié)論 SSE可以用于生產(chǎn)既具有良好的產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)(從而提供消費(fèi)者相應(yīng)質(zhì)量)同時(shí)也具有良好的益生菌水平的低脂益生冰淇淋。然而，為了將冷凍加工中的益生菌損失保持在在可接受的水平(例如在三分之一以下)，SSE施加的最大剪切力應(yīng)當(dāng)被限制為不超過約25000Pa。
本發(fā)明的各種特征和實(shí)施方式，參照上文的單獨(dú)部分可以加以必要的變更用于其他部分。從而，在一部分具體說明的特征可以和其他部分的特征適宜地結(jié)合。
上述說明書中提到的所有出版物都被引入本文作為參考。本發(fā)明記載的方法和產(chǎn)品的各種修改和變型，在不偏離本發(fā)明的范圍之內(nèi)，對于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說是顯而易見的。盡管本發(fā)明以特定優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，但應(yīng)當(dāng)理解，要求保護(hù)的本發(fā)明并不應(yīng)不適當(dāng)?shù)鼐窒抻诰唧w實(shí)施例。事實(shí)上，所描述的實(shí)施本發(fā)明方式的各種修改和變型，對于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員是顯而易見的，都在下述權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.充氣冷凍糖食產(chǎn)品，具有至少3wt％的非脂乳固體和6wt％或更少的脂肪，每克所述產(chǎn)品包含至少107菌落形成單位的益生菌，且具有小于55μm的平均冰晶尺寸。
2.權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中于-18℃貯存2周后，每克產(chǎn)品包含至少5×106菌落形成單位的益生菌。
3.權(quán)利要求1或2所述的產(chǎn)品，其具有小于50μm的平均氣隙尺寸。
4.前述任一權(quán)利要求所述的產(chǎn)品，其中包含酸奶。
5.前述任一權(quán)利要求所述的產(chǎn)品，其中至少75％的益生菌是雙歧桿菌。
6.一種生產(chǎn)具有至少3wt％非脂乳固體和6wt％或更少脂肪的充氣冷凍糖食產(chǎn)品的方法，所述方法包括冷凍含有益生菌的冷凍產(chǎn)品預(yù)混物，并在-8℃或更低溫度下擠出所得產(chǎn)物，其中在冷凍和擠出過程中施加于冷凍產(chǎn)物的機(jī)械壓力小于25,000Pa/m2。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中預(yù)混物在刮板式熱交換器中冷凍，然后將所得產(chǎn)物輸送至包括擠壓螺桿的擠壓機(jī)中，其中擠壓機(jī)施加于冷卻產(chǎn)物的機(jī)械壓力為10,000～25,000Pa/m2。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中擠壓機(jī)施加于冷凍產(chǎn)物的機(jī)械壓力為16,000～22,000Pa/m2。
9.權(quán)利要求7或8所述的方法，其中擠壓螺桿具有28-45度的螺旋角。
10.權(quán)利要求6到9任一項(xiàng)所述的方法，其中產(chǎn)品含有酸奶。
11.權(quán)利要求6到10任一項(xiàng)所述的方法，其中至少75％的益生菌是雙歧桿菌。
12.權(quán)利要求6到11任一項(xiàng)所述的方法，其中每克預(yù)混物含有少于5×108菌落形成單位的益生菌。
13.通過權(quán)利要求3～12任一項(xiàng)所述方法獲得的具有至少3wt％的非脂乳固體和6wt％或更少脂防的充氣冷凍糖食產(chǎn)品，每克該產(chǎn)品包含至少107菌落形成單位(cfu/g)的益生菌，且具有小于55μm的平均冰晶尺寸。
14.權(quán)利要求13所述的產(chǎn)品，其中于-18℃貯存2周后，每克產(chǎn)品包含至少5×106菌落形成單位的益生菌。
全文摘要
一種具有至少3wt％的非脂乳固體和6wt％或更少脂肪的充氣冷凍糖食產(chǎn)品，每克該產(chǎn)品包含至少107菌落形成單位的益生菌，且具有小于55μm的平均冰晶尺寸。
文檔編號(hào)A23G9/04GK101112218SQ200710142168
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者S·M·圖蘭, J·昂德道恩 申請人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司