BRPI0715494A2 - espuma estavÉl e processo para sua fabricaÇço - Google Patents

Abstract

ESPUMA ESTÁVEL E PROCESSO PARA SUA FABRICAÇçO. A presente invenção refere-se a uma espuma estável de uma matriz de líquido, bolhas de gás e um agente de estruturação que forma uma estrutura de gaiola lamelar ou vesicular sem geração de um gel dando uma textura tipo borracha à espuma. A estrutura de gaiola lamelar aprisiona pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás na matriz de líquido nela e estabiliza as bolhas de gás e líquido em uma estrutura suficientemente compacta que previne substancialmente drenagem da matriz de líquido bem como coalescência e cremosidade (creaming) das bolhas de gás para manter a estabilidade da espuma mesmo quando a espuma é submetida a choques térmicos múltiplos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESPUMA ESTÁVEL E PROCESSO PARA SUA FABRICAÇÃO".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a espumas estáveis tendo uma distribuição de tamanho de bolha de ar fina controlada e a produtos comestí- veis preparados a partir dos mesmos tendo um teor de gordura baixo. Produ- tos particularmente interessantes preparados a partir de tais espumas inclu- em sorvetes e produtos congelados relacionados.

A fabricação de bolhas de gás finamente dispersas em uma fase fluida líquida ou semissólida contínua ou designadas como dispersões de gás para frações de volume de gás abaixo de cerca de 10-15% ou como es- pumas para frações de volume de gás maiores do que cerca de 15-20% é de grande interesse em particular, nas indústrias farmacêutica, cosmética, ce- râmica e de material de construção. A fração de gás em produtos relaciona- dos dessas indústrias tem um impacto forte sobre os parâmetros físicos tal como densidade, reologia, condutividade térmica e compressibilidade e pro- priedades de aplicação relacionadas. Na área de alimentos, aeração de sis- temas líquidos a semissólidos agrega valor com relação à consistência e propriedades de percepção/sensoriais relacionadas tal como cremosidade, maciez e suavidade bem como retenção de formato aperfeiçoada e estabili- dade à desmistura. Para sistemas alimentares específicos tal como sobre- mesas congeladas ou sorvete, a condutividade térmica fortemente reduzida é outro fator de estabilidade grande que protege o produto de descongela- mento rápido; por exemplo, devido a choques térmicos aplicados na "cadeia de esfriamento" do armazenamento até o refrigerador do consumidor. O for- te aumento de superfície interna pode também dar acesso à nova área para adsorção e fixação/estabilização de moléculas funcionais/tecnofuncionais tal como aromatizantes e/ou compostos nutricionalmente ativos.

Em pastas fluidas geladas à base de água congeladas e aera- das convencionais do tipo sorvete, as propriedades sensoriais tipicamente importantes tal como habilidade em ser retirada com uma colher, cremosida- de, suavidade, retenção de formato durante derretimento e estabilidade a choque térmico são determinadas por uma ação mútua das três fases dis- persas: células /bolhas de ar, glóbulos de gordura/aglomerados de glóbulo de gordura e cristais de gelo de água dentro de faixas de tamanhos e fra- ções de volumes características desses componentes dispersos conforme mostrado, por exemplo, na Tabela 1.

Tabela 1: Faixas de tamanho e frações de volume de fases dispersas em sorvete convencional

Células de gás/ar Aglomerados de glóbulo de gordura Cristais gelada água Diâmetro médio Χδο,ο/μπι 25-35 2-100 50-60 Fração de volu- me/% vol. 50-60 8-15 40-50

Células de ar pequenas bem-stabilizadas são principalmente responsáveis pela cremosidade e sensação de textura suave durante o der- retimento do sorvete na boca de um consumidor. Estrutura de células de ar/espuma no estado derretido durante tratamento com cisalhamento entre língua e palato resulta em uma percepção de cremosidade mais pronuncia- da. Tamanho de célula de ar menor também apóia vida de prateleira maior de sistemas de sorvete congelado devido ao impedimento estérico maior para formação de cristal de gelo. Em fração de volume de gás constante um número maior de células de ar menores gera uma área de interface de gás total maior e então espessura reduzida de Iamelas formadas entre as células de ar pela fase fluida aquosa contínua. Isto restringe formação de cristal de gelo dentro dessas lamelas. Outra contribuição direta, mas menos pronunci- ada, para cremosidade é derivada dos aglomerados de glóbulo de gordura de tamanho médio abaixo de 20-30 mícrons de diâmetro. Quando o glóbulo de gordura fica maior do que cerca de 30-50 mícrons, a sensação cremosa se transforma em uma sensação na boca gordurosa, de manteiga.

A habilidade em ser retirada com uma colher de pastas fluidas aeradas, congeladas, tal como sorvetes, está principalmente relacionada com a estrutura de cristal de gelo, em particular o tamanho do cristal de gelo e sua interconectividade. Habilidade em ser retirado com uma colher é a ca- racterística de qualidade mais relevante de sorvete na faixa de temperatura baixa entre -20°C e -15°C.

Naabricação de sorvete convencional, o gelamento parcial é fei- to em freezers contínuos ou em batelada, tendo trocadores de calor de su- perfície raspada fria, para temperaturas de saída abaixo de cerca de -5°C. Então a pasta fluida de sorvete é cheia em copos ou formada na saída de moldes de extrusão. Em seguida, os produtos são endurecidos em túneis de congelamento com temperaturas de ar de meio de resfriamento em torno de -40°C até que uma temperatura de núcleo do produto de cerca de -20°C seja atingida. Então os produtos são armazenados e/ou distribuídos. Após pré- congelamento de receitas de sorvete convencionais em freezer de sorvete, cerca de 40-45% da água que pode ser congelada são congelados como cristais de gelo de água. Outra fração de cerca de 55-60% da água que pode ser congelada é ainda líquida devido à depressão do ponto de congelamento na solução líquida concentrada em açúcares, polissacarídeos e proteínas. A maioria dessa fração líquida congela durante esfriamento adicional no túnel de endurecimento. Nesta etapa de endurecimento, o sorvete está no estado de descanso. Consequentemente a água adicionalmente congelada cristali- za nas superfícies dos cristais de gelo existentes, causando seu desenvol- vimento de a partir de cerca de 20 mícrons a 50 mícrons e mais. Alguns dos cristais de gelo se interconectam para formar uma rede de cristal de gelo tridimensional. Quando tais redes são formadas, o sorvete se comporta tal como um corpo sólido e sua habilidade em ser retirado com colher diminui.

Certas patentes tal como Patentes U.S. Nos. 5.620.732; 6.436.460; 6.491.960; 6.565.908 revelam a restrição de formação de cristal durante esfriamento/congelamento através do uso de proteínas anticonge- lantes. Isto é também esperado ter um impacto positivo sobre a conectivida- de do cristal com relação à capacidade aperfeiçoada de ser retirado com colher.

As Patentes U.S. Nos. 6.558.729, 5.215.777, 6.511.694 e

6.010.734 revelam o uso de outros ingredientes específicos tal como gordura vegetal de baixo derretimento, poliésteres de ácido graxo poliol ou açúcares específicos tal como misturas de sacarose/maltose para suavizar os produ- tos de sorvete relacionados, então melhorando a habilidade de ser retirado com colher e cremosidade.

As Patentes U.S. Nos. 5.345.781, 5.713.209, 5.919.510, 6.228.412 e RE36.390 revelam equipamento de processamento específico, principalmente extrusores de congelamento contínuo de eixo único ou duplo, para refinar a microestrutura do sorvete (células de ar, cristais de gelo e a- glomerados de glóbulo de gordura) usando forças de fricção viscosas altas agindo nas temperaturas de processamento muito baixas de 10°C a -15°C e então melhorando as propriedades de textura e estabilidade.

Outras publicações revelam o uso de fases de tensoativo me- somórficas com uma pré-mistura tendo tensoativos e água sendo preparada em temperatura especificada para prover uma fase Iamelar contínua. Esses documentos incluem Pedido de Patente Europeu 753.995 e Publicação PCT W095/35035. Outra abordagem que revela o uso de fases mesomórficas de tensoativo comestível como agentes de estruturação e/ou substitutos de gordura pode ser encontrada na Patente U.S. 6.368.652, Pedido de Patente Europeu 558.523 e Publicação PCT W092/09209.

A Publicação PCT W02005/013713 descreve um picolé tendo pelo menos 2% em peso de gordura e seu processo de fabricação, onde um pouco de toda gordura está presente como corpos oleosos.

Apesar dessas descrições, no entanto, permanece a necessida- de de um processo para formar espumas congeladas ou picolés congelados que quando congelados não sofram alargamento de bolha de gás pronunci- ado e sua geração associada de comportamento de corpo sólido pronuncia- do ou gelamento.

Ainda, novas técnicas de aeração para se dirigirem à necessida- de acima permanecem em falta. Por exemplo, tecnologia de aeração basea- da em membrana industrial é ainda bastante nova. Aeração ou batimento convencional de sistemas fluidos líquidos é geralmente realizado usando dispositivos de mistura dispersiva de rotor/estator em campos de fluxo turbu- lento sob condições de taxa de alimentação de energia muito altas. Procedimentos de dispersão à base de membrana são conheci- dos na área de dispersão de líquido/ líquido (emulsificação) usando módulos de membrana estática onde a separação de gotículas líquidas dispersas é causada por fluxo em excesso da membrana com a fase líquida contínua.

No entanto, isto significa que as forças ou estresse apoiando separação de gotícula são diretamente acoplados com a taxa de fluxo de volume da fase fluida contínua. Isto não é certamente aceitável para a fabricação de siste- mas de emulsão ou dispersão relacionados se mudanças em taxa de fluxo de volume também impactassem a distribuição de tamanho de gota da fase dispersa então mudando propriedades de sistema relacionadas.

As primeiras tentativas em espumação de membrana foram tam- bém introduzidas usando dispositivos de membrana estática com o mesmo tipo de problemas conforme descrito para o processamento de dispersão líquido/ líquida acima, no entanto, com problemas mais pronunciados com relação à geração de pequenas bolhas em particular em frações de volume de gás mais altas (> 30-40%). Isto pode ser baseado em uma relação física bem-conhecida, descrita pelo assim chamado Número Capilar crítico (Cac). O tipo principal de fluxo gerado na vizinhança (isto é, camada de divisão Prandtl) de uma membrana estática de fluxo em excesso é fluxo de cisalha- mento. Em fluxo de cisalhamento o Número Capilar crítico é uma função for- te da razão de viscosidade de fases dispersas e contínuas (adisperso^contínuo)· Em particular para razão de viscosidade muito baixa na faixa de < 10"3 - 10"4 representando sistemas de espuma, Cac pode atingir valores maiores do que cerca de 10-30. A razão é que apesar da deformação fácil e grande de bo- lhas de ar em líquidos cisalhados, não há nenhuma quebra eficiente, ou, em outras palavras, a deformação de bolha crítica está aumentando muito com razão de viscosidade decrescente. Em taxas de fluxo de volume alto condi- ções de fluxo turbulento são atingidas com dispersão de bolha aperfeiçoada. Isto não é satisfatório, no entanto, com relação a tamanho de bolha e largura de distribuição de tamanho de bolha estreita. Mesmo no domínio de fluxo turbulento uma camada Prandtl laminar existe na vizinhança das paredes, então limitando o mecanismo de dispersão turbulento. Recentemente um dispositivo de membrana giratória foi introdu- zido para dispersão líquido/líquido mostrando o grande potencial de disper- são de gota aperfeiçoado em particular com relação a gotículas pequenas e de tamanho de distribuição estreito, mas este dispositivo não foi usado para dispersão de gás ou espumação. Isto é provável devido a problemas rela- cionados com a quebra de bolha de gás difícil em fluxo laminar dominado em cisalhamento descrito acima, bem como devido à diferença de densidade alta entre as duas fases que torna o processo em campos de fluxo particu- larmente laminar, rotacional, ainda mais difícil. A fase de gás tendo menos de um por cento da densidade líquida tende a se separar em raios menores (equivalente à pressão centrífuga menor) no campo de força centrífuga a- gindo em fluxos giratórios Iaminares sem distúrbio relacionado com fluxo. Tais problemas fundamentais permanecem sem solução.

O pedido de patente Alemão DE 101 27 075 revela um dispositi- vo de membrana giratória para a fabricação de sistemas de emulsão. Este dispositivo não é adequado, no entanto, para a geração de dispersões de gás homogêneas ou espumas finamente dispersas devido às dimensões radiais grandes das lacunas de dispersão entre os módulos de membrana e o alojamento, que apoiaria fortemente a desmistura das fases em velocidade rotacional maior requerida para o refinamento das bolhas de gás.

As Publicações PCT WO 2004/30799 e WO 01/45830 descre- vem dispositivos de membrana similares para produção de emulsão com problemas idênticos àqueles de dispersões de gás ou espumas que foram previamente mencionados. Há então, a necessidade de novos dispositivo de aeração e mé-

todo para permitir a formação de um produto de espuma congelada com pouca gordura que quando congelado não forma bolhas de gás grandes ou cristais de gelo interconectados e seu subsequente comportamento de corpo sólido. Há também a necessidade de produtos que contenham tal espuma nova.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a uma espuma estável compreendendo uma matriz de líquido, bolhas de gás e um agente de estruturação que forma uma estrutura de gaiola Iamelar e/ou vesicular sem formação de uma estru- tura em gel dando uma textura tipo borracha à espuma. A estrutura de gaiola lamelar/vesicular aprisiona pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e matriz de líquido nela para reter e estabilizar as bolhas de gás e líquido em uma estrutura suficientemente compacta que previne substanci- almente drenagem da matriz de líquido bem como coalescência e cremosi- dade (creaming) das bolhas de gás para manter estabilidade da espuma mesmo quando a espuma é submetida a choques térmicos múltiplos. Vantajosamente, a matriz de líquido compreende um fluido polar,

o gás é nitrogênio, oxigênio, dióxido de nitrogênio (N2O2), argônio ou suas misturas, as bolhas de gás têm um diâmetro médio suficientemente pequeno e são suficientemente proximamente espaçadas na estrutura de gaiola lame- lar/vesicular para prevenir formação de cristais congelados compactados tendo diâmetros médios de 50 mícrons ou mais na matriz de líquido quando a espuma é submetida a uma temperatura que está abaixo da temperatura de congelamento da matriz de líquido. De preferência, a matriz de líquido compreende água, o gás é ar, as bolhas de gás têm um diâmetro médio Xso,o que é menos do que 30 mícrons e são espaçadas por uma distância que é menos do que 30 mícrons e a espuma tem uma razão de distribuição de di- âmetro de bolha de gás Χθο,ο/Χιο,ο que é menos do que 5. Com mais prefe- rência, as bolhas de gás têm um diâmetro médio X50,o que é menos do que mícrons e são espaçadas por uma distância que é menos do que 15 mí- crons e a espuma tem uma razão de distribuição de diâmetro de bolha de gás Xgo,o/Xio,o que é menos do que 3,5 e mais particularmente é abaixo de 2,5.

Agentes de estruturação adequados geralmente compreendem um composto ou material anfifílico que inclui porções hidrofílicas inchadas que formam a estrutura de gaiola Iamelar ou vesicular. O agente de estrutu- ração freqüentemente será um tensoativo e mais especificamente um emul- sificante e pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líquido. Um agente de estruturação preferido compreende um poli-glicerol éster (PGE) termicamente, físico-quimicamente e/ou meca- nicamente pré-tratado e está presente em uma quantidade de cerca de 0,25 a 1,5% em peso da matriz de líquido. O PGE é tratado para prover uma es- trutura de gaiola Iamelar ou vesicular aperfeiçoada para retenção de bolhas de gás e matriz de líquido nele e é particularmente útil quando uma espuma de bolha de gás muito fina é requerida ou desejada.

A matriz de líquido pode incluir um agente de aumento da visco- sidade em uma quantidade suficiente para prover a matriz de líquido com uma viscosidade maior para ajudar a reter a matriz e bolhas de gás na estru- tura de gaiola lamelar/vesicular. O agente de modificação de viscosidade é um carboidrato em uma quantidade de cerca de 5 a 45% em peso da matriz de líquido, uma proteína de planta ou de laticínio em uma quantidade de cerca de 5 a 20% em peso da matriz de líquido, um polissacarídeo em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líquido ou uma mis- tura dos mesmos. Mais especificamente, o carboidrato, se presente, é su- crose, glicose, frutose, xarope de milho, lactose, maltose ou galactose ou uma mistura dos mesmos e está presente em uma quantidade de cerca de a 35% em peso da matriz de líquido, a proteína de planta ou laticínio, se presente, é soja, proteína de soro do leite ou leite integral ou uma mistura dos mesmos em uma quantidade de cerca de 10 a 15% em peso da matriz de líquido, e o polissacarídeo, se presente, é goma guar, goma de alfarroba, goma carrageninana, goma xantana, pectina ou uma mistura das mesmas em uma quantidade de cerca de 0,1 a 1,25% em peso da matriz de líquido.

Outra modalidade da invenção refere-se a espumas sólidas dos tipos que são descritos aqui e que são mantidas em uma temperatura que está abaixo daquela que faz com que a matriz de líquido solidifique ou con- gele. Surpreendentemente, a matriz solidificada ou congelada não inclui cris- tais congelados compactados do líquido que têm diâmetros médios de Xso.o de 50 mícrons ou mais, e a espuma permanece estável sem mudança signi- ficante em tamanho de bolhas e distribuições de tamanho de cristal de gelo após choques térmicos múltiplos.

Outra modalidade da invenção refere-se a um método de fabri- cação de uma espuma estável compreendendo uma matriz de líquido, bo- lhas de gás e um agente de estruturação formando uma estrutura de gaiola Iamelar ou vesicular que aprisiona e estabiliza pelo menos uma porção subs- tancial das bolhas de gás e matriz de líquido nela. Este método geralmente inclui as etapas de provisão de um composto de agente anfifílico cristalino ou semicristalino ou material que inclui porções hidrofóbicas ou hidrofílicas em uma matriz de líquido em um pH entre 6 e 8; adição de um agente de tumefação à matriz de líquido com aquecimento por um tempo e uma tempe- ratura suficiente para derreter o composto ou material cristalino e prover uma solução da matriz de líquido, o agente de tumefação e porções hidrofílicas de tumefação do agente anfifílico que formam Iamelas ou vesículas de estru- tura de gaiola; homogeneização da solução sob condições suficientes para dispersar as Iamelas ou vesículas da estrutura de gaiola; esfriamento da so- lução homogeneizada a uma temperatura abaixo da ambiente para fixar as lamelas/vesículas como uma estrutura de gaiola sem geração de um gel dando uma textura tipo borracha; e provisão de bolhas de ar na solução. En- tão, a estrutura de gaiola lamelar/vesicular aprisiona e estabiliza pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e matriz de líquido nela para reter as bolhas de gás e líquido em uma estrutura compacta suficiente que subs- tancialmente previne drenagem da matriz de líquido e coalescência das bo- lhas de gás para preparar uma espuma estável que mantém a estabilidade mesmo quando submetida a choques térmicos múltiplos. A dispersão de uma estrutura Iamelar pode também ser referida como vesículas multilame- lares.

A matriz de líquido geralmente compreende um fluido polar desi-

onizado. O pH do fluido polar desionizado é ajustado para neutro (aproxima- damente 7) antes da adição do agente anfifílico, e então a solução é aqueci- da a uma temperatura acima de 65°C a 95°C por um tempo de cerca de 20 a 85 segundos. Isto ajuda a dissolver o agente anfifílico na matriz de líquido. Em caso de combinação de uma etapa de pasteurização o tempo de manu- tenção na respectiva temperatura é adequadamente ajustado entre cerca de minutos a 65°C a 30 segundos a 85°C. O agente anfifílico geralmente compreende um tensoativo ou mais especificamente um emulsificante e está presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líquido, e o agente de tumefação tipicamente é um material que é compatível com o agente anfifílico e que faz com que o agente inche. Para o emulsifi- cante de PGE exemplar, o agente de tumefação compreende ácidos graxos não-esterificados que são solúveis ou dispersáveis na matriz de líquido e que é também adicionado em uma quantidade entre cerca de 0,1 e 2% em peso da matriz de líquido. Em um pH de 7 a maioria dos ácidos graxos é não-protonada e carrega uma carga líquida apoiando o efeito de tumefação. A homogeneização pode ser uma homogeneização de pressão

alta conduzida a 12,5 a 12,5 MPa (125 a 225 bar) em uma temperatura de cerca de 60°C a 95°C e então a solução homogeneizada é esfriada a uma temperatura de menos do que cerca de 10°C, mas sem congelamento da matriz de líquido por um período entre 4 e 20 horas. Em seguida, a solução esfriada pode ser tratada mais para reduzir o pH para entre 2 e 4,5 e/ou adi- cionar um sal antes da aeração da solução esfriada para formar a espuma.

A matriz de líquido geralmente compreende um fluido polar livre de íons de sal opcionalmente inclui um agente de aumento da viscosidade em uma quantidade suficiente para prover a matriz de líquido com uma vis- cosidade aumentada para ajudar a reter a matriz de líquido e bolhas de gás na estrutura de gaiola lamelar/vesicular. A matriz de líquido compreende á- gua desionizada, e o agente de modificação de viscosidade pode ser qual- quer um daqueles mencionados mais especificamente aqui. O agente de modificação de viscosidade é geralmente, adicionada á água desionizada em um pH neutro e com aquecimento moderado a uma temperatura de cer- ca de 30°C a 50°C antes da adição do material ou composto anfifílico.

As bolhas de gás são geralmente nitrogênio, oxigênio, argônio ou misturas dos mesmos e são providas na solução por um dispositivo de batimento ou através da introdução através de uma membrana porosa. Para obter bolhas de gás tendo um diâmetro de bolha de gás médio X5o,oque está entre 10 e 15 mícrons, um dispositivo de batimento de rotor/estator conven- cional pode ser usado para aprisionar as bolhas de gás na solução. Para se obter bolhas de gás tendo um diâmetro de bolha de gás médio Xso.oque está abaixo de 10 mícrons e uma distribuição de tamanho de bolha de gás estrei- ta com uma razão de distribuição de diâmetro de bolha Xgo.o/X-to.o que é me- nos do que 3,5, as bolhas de gás podem ser providas na solução através de uma membrana giratória de diâmetro de poro médio de 6 micrômetros que é configurada, dimensionada, posicionada e movida para separar bolhas de gás daquele tamanho da superfície da membrana onde elas são formadas de um fluxo de gás que passa pela membrana, e inseri-las na matriz de lí- quido. Finalmente, para se obter bolhas de gás tendo um diâmetro de bolha de gás médio X50,o que é abaixo de 7,5 mícrons e uma distribuição de tama- nho de bolha de gás estreita com uma razão de distribuição de diâmetro de bolha Xgo.o / Χιο,ο que é menos do que 3,5 essas bolhas de gás podem ser providas na solução através de uma membrana de 6 micrômetros de diâme- tro de poro médio que é configurada no formato de um cilindro fechado que é estacionário com gás introduzido do exterior para o cilindro para formar bolhas de gás na superfície interna da membrana, e a matriz de líquido fluin- do acima da superfície de membrana interior eventualmente apoiada por um cilindro de não-membrana giratório posto concentricamente ou ecentrica- mente dentro do cilindro da membrana para separar as bolhas de gás. Conforme acima mencionado, um produto preferido é uma es-

puma sólida, e isto pode ser provido através da solidificação da matriz líqui- da ao mantê-la em uma temperatura que está abaixo daquela que faz com que a matriz de líquido solidifique ou congele. Surpreendentemente, a matriz solidificada ou congelada não inclui cristais congelados compactos do líquido que têm diâmetros médios Xso.ode 50 mícrons ou maior, e ainda onde a es- puma permanece estável sem mudanças significantes nas distribuições de tamanho de bolha de gás e cristal de gelo após choques térmicos múltiplos. Isto pode ser obtido se um agente de aumento de viscosidade for adicionado à matriz de líquido desionizada ou não embora um agente de aumento de viscosidade seja preferido por outras razões que se tornarão aparentes na descrição detalhada que segue. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Para uma compreensão adicional da natureza e vantagens da invenção bem como vantagens relacionadas comparado com o estado da técnica, referência deve ser feita à descrição que segue tomada em conjunto com as figuras acompanhantes onde a invenção e as propriedades relacio- nadas com a invenção são exemplarmente mostradas, onde:

a figura 1 é um gráfico de distribuição de tamanho de bolha de ar obtida de um dispositivo de dispersão de bolha convencional.

A Figura 2 é um gráfico de distribuição de tamanho de bolha de ar de uma espuma produzida de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 3 é um gráfico em barra que ilustra a 10â, 50ã e 90ã porcentagem de diâmetros de bolha para três modalidades de proces- so/dispositivo de aeração diferentes da invenção.

A Figura 4 é um gráfico indicando a largura de distribuição de tamanho de bolha ou "estreiteza" para três modalidades de proces- so/dispositivo de aeração diferentes da invenção.

As Figuras 5A e 5B são Microfotografias Eletrônicas de Varredu- ra das estruturas de gaiola Iamelares das espumas da invenção.

A Figura 6 é um gráfico mostrando a dependência do volume de fase Iamelar como uma função de concentração de agente de tumefação adicionado.

A Figura 7 é um diagrama que ilustra as etapas para formação da espuma de acordo com a presente invenção.

A Figura 8 ilustra o produto resultante obtido se alguém mudar a ordem da etapa de aquecimento (I) e a etapa de ajuste do pH (II) que produz a espuma, onde a ordem reversa (II, então I) gera um colapso de estrutura pronunciado, sem qualquer espuma.

A Figura 9 é uma fotografia de dois tubos de teste para compa- rar as características de drenagem de uma espuma de acordo com a inven- ção com aquela de um sorvete de fruta convencional.

A Figura 10 é um gráfico de diâmetros de bolha para espumas que são submetidas a choque térmico, com a Figura 10A sendo uma micro- fotografia ilustrando as bolhas antes de choque térmico e a Figura 10B ilus- trando as bolhas após choque térmico.

A Figura 11 é um gráfico que mostra o comportamento de cho- que térmico de uma espuma de acordo com a invenção.

A Figura 12 é um desenho esquemático de uma primeira moda-

lidade (Tipo I) do dispositivo de aeração da invenção mostrando um corte axial através do dispositivo com a membrana instalada na superfície da parte interna de rotação (isto é, cilindro), com as seções de lacuna ampliadas da Figura 12A e da Figura 12B mostrando entidade de gás compacta na super- fície da membrana.

A Figura 13 é um desenho esquemático de uma segunda moda- lidade (Tipo II) do dispositivo de aeração da invenção mostrando um corte axial através do dispositivo com uma membrana instalada na superfície da parte externa fixa (alojamento cilíndrico), com a seção de lacuna ampliada da Figura 13A mostrando filamentos de gás lançando do poro da membrana para a lacuna.

A Figura 14A é uma vista secional através do aparelho das Figu- ras 12-13, ortogonal ao eixo de rotação, ilustrando a disposição ecêntrica de parte interna giratória e alojamento, com a Figura 14B ilustrando uma vista secional paralela ao eixo de rotação.

A Figura 15A é uma vista secional através do aparelho das Figu- ras 12-13, ortogonal ao eixo de rotação, demonstrando a disposição ecêntri- ca de parte interna giratória e alojamento com a membrana de aeração fixa- da ao alojamento e superfície perfilada da parte interna giratória (isto é, cilin- dro), com a Figura 15b ilustrando uma vista secional paralela ao eixo de ro- tação.

A Figura 16 é um gráfico de função de distribuição de tamanho de bolha de ar q0(x) (isto é, distribuição de densidade de número) após tra- tamento de dispersão no novo dispositivo de membrana B-Tipo Il com mem- brana montada no alojamento fixo.

A Figura 17 é um gráfico de função de distribuição de tamanho de bolha de ar q0(x) (isto é, distribuição de densidade de número) após tra- tamento de dispersão no dispositivo de membrana Tipo Il sob as mesmas condições que o dispositivo B-Tipo I.

A Figura 18 é um gráfico de função de distribuição de tamanho de bolha de ar q0(x) (isto é, distribuição de densidade de número) após tra- tamento de dispersão em um dispositivo de rotor/estator convencional sob as mesmas condições que os dispositivos B-Tipos I e II.

A Figura 19 é um gráfico mostrando a dependência funcional do diâmetro de bolha médio X50,o (valor médio da distribuição de volume de bo- lha, q3(x)) como uma função do gás disperso em uma fração de volume para receita modelo NDA-1, aerada com duas modalidades de processo diferen- tes: processo /dispositivo de membrana com membrana montada em cilindro interno giratório (B-Tipo I) e processo /dispositivo de membrana com mem- brana fixa no alojamento e cilindro sólido interno giratório com superfície lisa (B-Tipo II); condições: receita NDA-1; lacuna) 0,22 mm, r.p.m: 6250). A Figura 20 é um gráfico mostrando a dependência funcional do

diâmetro de bolha médio X5o,o (valor médio da distribuição de número, q0(x)) como uma função da densidade de energia volumétrica (alimentação de e- nergia por líquido de volume) para receita de fase fluida líquida contínua NMF-2 (2A, 2b comparável) aerada com os dois processos diferentes: pino de intermistura de rotor/estator convencional com características de fluxo turbulento (A) e processo/dispositivo de membrana novo com a membrana montada no cilindro interno giratório (B-Tipo I).

A Figura 21 é um gráfico de função de distribuição de tamanho de bolha de ar q0(x) (= distribuição de densidade de número) após tratamen- to de dispersão em dispositivo de membrana novo com membrana montada no alojamento externo fixo e com superfície perfilada de cilindro interno gira- tório (condições: receita NDA-1, lacuna: 0,22 mm, r.p.m: 6250, fração de vo- lume de gás 0,5).

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS Na descrição que segue várias definições úteis são usadas para

definir a invenção e compreender suas características novas.

O termo "choque térmico" conforme usado aqui significa uma mudança em estado da espuma de um sólido para um líquido ou semilíquido ou vice versa, causado por aquecimento de uma mistura onde a matriz é congelada a uma temperatura onde a matriz é líquida ou semilíquida, ou es- friamento de uma temperatura onde a matriz é líquida a uma temperatura onde a matriz é congelada ou sólida.

O termo "resistência a choque térmico" conforme usado aqui significa a habilidade da espuma em manter a estabilidade quando submeti- da a uma ou mais ocorrências de choque térmico. Isto geralmente significa que a espuma retém substancialmente seu tamanho de bolha e distribuição de tamanho de bolha após sofrer choque térmico, isto é, as bolhas não coa- Iescem e a estrutura da espuma não se deteriora.

A presente invenção refere-se a uma espuma estável nova e versátil bem como a métodos de fabricação da espuma e a produtos que incorporam ou contêm a espuma nova. A espuma é uma disposição única de bolhas de gás em uma matriz, com a adição de certos componentes adicio- nais resulta em uma estrutura de gaiola Iamelar nova e única que auxilia na estabilização das bolhas na espuma.

As bolhas podem ser feitas de qualquer gás dependendo do uso desejado da espuma. Para a maioria dos usos, as bolhas de gás são feitas de ar, mas, se desejado, o gás pode ser qualquer um que seja inerte ou pelo menos não-reativo com o líquido da matriz e os componentes antecipados que devem ser incluídos na matriz ou espuma. Por exemplo, nitrogênio, oxi- gênio, argônio, dióxido de nitrogênio ou misturas dos mesmos são geralmen- te preferidos embora hidrogênio, hélio e outros tais gases possam ser usa- dos para aplicações de espuma de especialidade. As bolhas finas da espu- ma estão presentes em uma matriz de líquido que contém certos aditivos úteis que encorajam e mantêm a estrutura da espuma apesar da exposição a temperaturas diferentes variando daquelas que fazem a matriz congelar até aquelas que a aquecem para um pouco abaixo do ponto de ebulição da matriz.

O líquido que é usado para formar a matriz da espuma pode também variar amplamente dependendo do tipo desejado de espuma e seu uso final. O líquido mais conveniente e abundante para este propósito é á- gua, embora qualquer outro líquido que seja polar e não-reativo com as bo- lhas de gás e constituintes da matriz possa ser usado. Como um uso princi- pal da espuma seria para consumo, o gás e líquido devem ser não-tóxicos para consumo humano.

A matriz geralmente compreende o líquido e inclui um agente de estruturação que forma uma estrutura de gaiola Iamelar ou vesicular sem gerar um gel que dá uma textura de borracha à espuma. A estrutura de gaio- la Iamelar aprisiona pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e matriz de líquido nela para reter as bolhas de gás e líquido em uma estrutura suficientemente compacta que previne substancialmente drenagem da ma- triz de líquido e coalescência e cremosidade (creaming) das bolhas de gás para manter a habilidade da espuma mesmo quando a espuma é submetida a choque térmico múltiplo. O termo "previne substancialmente drenagem" conforme aqui

usado significa que não mais do que 5% do líquido drenam da espuma quando mantida por 24 horas em temperatura ambiente em um recipiente. Também, o termo "retém substancialmente estabilidade" significa que a es- puma pode ser submetida a uma ou mais excursões de choque térmico sem perder sua estrutura. Isto significa que a espuma pode ser congelada, derre- tida e novamente derretida enquanto retendo sua estrutura. Em um produto de sorvete, por exemplo, que é uma implementação preferida da invenção, isto significa que o produto pode ser congelado e recongelado sem gerar cristais de gelo de um tamanho que tornaria o produto não-palatável. Vantajosamente, a matriz de líquido compreende um fluido polar,

o gás é nitrogênio, oxigênio, argônio, dióxido de nitrogênio ou misturas dos mesmos, as bolhas de gás têm um diâmetro médio suficientemente pequeno e são suficientemente proximamente espaçadas na estrutura de gaiola Iame- Iar para prevenir formação de cristais congelados tendo diâmetros médios (Xõo.o) de 50 mícrons ou maior na matriz de líquido quando a espuma é submetida a uma temperatura que está abaixo da temperatura de congela- mento da matriz de líquido. De preferência, a matriz de líquido compreende água, o gás é ar, as bolhas de gás têm um diâmetro médio Xso.o que é me- nos do que 30 mícrons e são espaçadas por uma distância que é menos do que 30 mícrons e a espuma tem uma razão de distribuição de diâmetro de bolha de gás Xgo.o/ Xio.oque é menos do que 5. Com mais preferência, as bolhas de gás têm um diâmetro médio X50,o que é menos do que 15 mícrons e são espaçadas por uma distância que é menos do que 15 mícrons e a es- puma tem uma razão de distribuição de diâmetro de bolha de gás Xgo.o/ Χ-ιο,ο que é menos do que 3,5 e mais particularmente entre 2 a 3.

Agentes de estruturação adequados geralmente compreendem um composto ou material anfifílico que inclui porções hidrofóbicas e hidrofíli- cas inchadas que foram Iamelas ou vesículas de estrutura de gaiola. O a - gente de estruturação freqüentemente será um emulsificante e estará pre- sente em uma quantidade de cerca de 0,05 a 2,5% em peso da matriz de líquido. Um agente de estruturação preferido compreende um poliglicerol éster de ácidos graxos fisico-quimicamente ("PGE") (isto é, aplicando um "tratamento de carga" das moléculas: a carga líquida pronunciada em pH neutro, antes da etapa de aquecimento e neutralização das cargas em pH reduzido e/ou através de um teor de íon de sal aumentado, antes do bati- mento) ou mecanicamente pré-tratado e está presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a 1,5% em peso da matriz de líquido. O éster é tratado para prover uma estrutura de gaiola lamelar/vesicular aperfeiçoada para retenção de bolhas de gás e matriz de líquido nela e é particularmente útil quando uma espuma de bolha de gás muito fina é requerida ou desejada. Isto pode ser conseguido através da adição de um agente de tumefação, tal como áci- dos graxos não-esterificados, que faz com que as Iamelas inchem e formem poros maiores.

Outros agentes de estruturação adequados incluem agentes de estabilização e emulsificantes convencionais e qualquer um de uma ampla variedade pode ser usado ou sozinho ou em várias combinações. A quanti- dade do emulsificante não é crítica, mas é geralmente retida em um nível relativamente baixo. PGE é preferido porque ele tem uma quantidade contro- lável de tumefação e isto permite que uma pessoa controle a formação da estrutura de gaiola para o nível desejado para o tamanho selecionado das bolhas e o uso pretendido da espuma. Como outros emulsificantes podem ser ajustáveis (através da adição de ácidos graxos, sal e/ou a diminuição do pH) para prover interações de molécula carregadas diferentes no espaço interlamelar, vários outros emulsificantes adequados, por exemplo, mono ou triglicerídeos, podem ser selecionados com base em teste de rotina. As quantidades relativas podem ser também rotineiramente determinadas, mas foi constatado em geral que as quantidades a serem usadas serão maiores do que aquelas de produtos alimentícios atuais, tal como sorvete, porque o emulsificante está ambos revestindo as bolhas de gás bem como provendo a estrutura lamelar/vesicular da gaiola.

A matriz de líquido pode incluir um agente de aumento de visco- sidade para prover uma viscosidade suficiente para permanecer entre as bolhas na espuma. Este componente pode ser qualquer um de vários agen- tes de aumento da viscosidade que são conhecidos para uso com o líquido particular selecionado para a espuma. Quando o líquido da matriz é água, o versado na técnica tem vários compostos para considerar para seleção. O agente de aumento de viscosidade pode ser um carboidrato em uma quanti- dade de cerca de 5 a 45% em peso da matriz de líquido, uma proteína de planta ou de laticínio em uma quantidade de cerca de 5 a 20% em peso da matriz de líquido, um polissacarídeo em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líquido ou uma mistura dos mesmos. Mais especi- ficamente, o carboidrato, se presente, pode ser sacarose, glicose, frutose, xarope de milho, lactose, maltose ou galaxies e está presente em uma quan- tidade de cerca de 20 a 35% em peso da matriz de líquido, a proteína de planta ou de laticínio, se presente, pode ser proteína soja, do soro do leite ou leite em uma quantidade de cerca de 10 a 15% em peso da matriz de líqui- do, e o polissacarídeo, se presente, pode ser um estabilizador tal como ga- Iactomanana ou goma guar, goma de alfarroba, goma carrageninana ou go- ma xantana em uma quantidade de cerca de 0,2 a 1,25% em peso da matriz de líquido. Outros materiais podem ser usados para este propósito como será referido aqui. A combinação de um emulsificante e um agente de esta- bilização é preferida em certas modalidades.

Outra modalidade da invenção refere-se a espumas sólidas dos tipos que são descritos aqui e que são mantidas em uma temperatura que está abaixo daquela que faz com que a matriz de líquido solidifique ou con- gele. Surpreendentemente, a espuma tem tamanho de bolha e distribuição de tamanho suficientemente pequenos de modo que a matriz solidificada ou congelada não inclui cristais congelados do líquido que têm diâmetros mé- dios (Xõo.o) de 50 mícrons ou mais, e ainda a espuma permanece estável após choques térmicos múltiplos. Outra modalidade da invenção refere-se a método de fabricação

de uma espuma estável compreendendo uma matriz de líquido, bolhas de gás e um agente de estruturação formando uma estrutura de gaiola Iamelar ou vesicular que aprisiona pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e da matriz de líquido nela. Este método geralmente inclui as etapas de provisão de um composto de agente ou material anfifílico cristalino que inclui porções hidrofóbicas e hidrofílicas em uma matriz de líquido em um pH entre 6 e 8; adição de um agente de tumefação à matriz de líquido com a- quecimento por um tempo e em uma temperatura suficiente para derreter o composto ou material cristalino e prover uma solução da matriz de líquido, o agente de tumefação e porções hidrofóbica e hidrofílica inchada do agente anfifílico que forma as Iamelas ou vesículas de estrutura de gaiola; homoge- neização da solução sob condições suficientes para dispersar as Iame- las/vesículas da estrutura de gaiola; esfriamento da solução homogeneizada a uma temperatura abaixo da ambiente para fixar as lamelas/vesículas na estrutura de gaiola sem geração de um gel dando uma textura tipo borracha; e provisão de bolhas de ar na solução. Então, a estrutura de gaiola Iamelar aprisiona pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e matriz de líquido nela para reter as bolhas de gás e líquido em uma estrutura suficien- temente compacta que previne substancialmente drenagem da matriz de líquido e coalescência e cremosidade (creaming) das bolhas de gás para preparar uma espuma estável que mantém a estabilidade mesmo quando submetidas a choque térmico múltiplo. O pH da matriz de líquido desionizada é de preferência ajustado para neutro (aproximadamente 7) antes da adição do agente anfifílico, e en- tão a solução é aquecida a uma temperatura acima de 659C a 95QC por um tempo de cerca de 20 a 85 segundos. Isto ajuda a dissolver o agente anfifíli- co na matriz de líquido. No caso de combinar uma etapa de pasteurização o tempo de manutenção na respectiva temperatura é adequadamente ajustado entre cerca de 25 minutos a 65eC a 30 segundos a 85°C. O agente anfifílico geralmente compreende um tensoativo ou mais especificamente um emulsi- ficante e está presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líquido, e o agente de tumefação tipicamente é um material que é compatível com o agente anfifílico e que faz com que o agente inche. Para o emulsificante PGE exemplar (poliglicerol éster de ácidos graxos), o agente de tumefação compreende ácidos graxos não-esterificados que são solúveis ou dispersáveis na matriz de líquido e que é também adicionado em uma quantidade entre cerca de 0,1 e 2% em peso da matriz de líquido. Em um pH de 7 a maioria dos ácidos graxos é não-protonada e carrega uma carga lí- quida apoiando o efeito de tumefação.

A homogeneização pode ser uma homogeneização em alta pressão conduzida a 12,5 a 22,5 Mpa (125 a 225 bar) em uma temperatura de cerca de 60°C a 95°C e então a solução homogeneizada é esfriada a uma temperatura de menos do que cerca de 10°C, mas sem congelamento da matriz de líquido por um período entre 4 e 20 horas. Em seguida, a solu- ção esfriada por ser tratada mais para reduzir o pH para entre 2 e 4,5 e/ou adicionar um sal antes da aeração da solução esfriada para formar a espu- ma.

A matriz de líquido compreende geralmente um fluido polar livre de íons de sal e opcionalmente inclui um agente de aumento de viscosidade em uma quantidade suficiente para prover a matriz de líquido com uma vis- cosidade aumentada para ajudar a reter a matriz de líquido e bolhas de gás na estrutura de gaiola lamelar. Uma matriz de líquido compreende água de- sionizada, e o agente de modificação de viscosidade pode ser qualquer um daqueles mencionados mais especificamente aqui. O agente de modificação de viscosidade é geralmente adicionado à água desionizada em um pH neu- tro e com aquecimento moderado a uma temperatura de cerca de 30°C a 50°C antes da adição do material ou composto anfifílico.

As bolhas de gás são geralmente nitrogênio, oxigênio, argônio, dióxido de nitrogênio ou misturas dos mesmos e são providas na solução através de um dispositivo de batimento ou através da introdução através de uma membrana porosa. Para obter bolhas de gás tendo um diâmetro de bo- lha de gás médio X50,oque está abaixo de 10 mícrons e uma distribuição de tamanho de bolha de gás estreita com uma razão de distribuição de diâme- tro de bolha Xgo.o/ Xio.oque é menos do que 3,5 as bolhas de gás podem ser providas na solução através de uma membrana giratória de diâmetro de poro médio de 6 micrômetros que é configurada, dimensionada, posicionada e movida para separar bolhas de gás deste tamanho da superfície da mem- brana onde elas são formadas de um fluxo de gás que passa através da membrana, e inseri-las na matriz de líquido. Finalmente, para obter bolhas de gás tendo um diâmetro de bolha de gás médio Xso.o que está abaixo de 7,5 mícrons, e uma distribuição de tamanho de bolha de gás estreita com uma razão de distribuição de diâmetro de bolha Xgo.o/ Xio.oque é menos do que 3,5 essas bolhas de gás podem ser providas na solução através de uma membrana de diâmetro de poro médio de 6 micrômetros que é configurada no formato de um cilindro fechado que é estacionário com gás introduzido do exterior no cilindro para formar bolhas de gás na superfície interior da mem- brana, e a matriz de líquido fluindo acima da superfície de membrana interior eventualmente apoiada por um cilindro de não-membrana giratório posto concentricamente ou ecentricamente dentro do cilindro de membrana, para separar as bolhas de gás.

Conforme acima mencionado, um produto preferido é uma es- puma sólida, e isto pode ser provido através da solidificação da matriz de líquido ao mantê-la em uma temperatura que está abaixo daquela que faz com que a matriz de líquido solidifique ou congele. Surpreendentemente, a matriz solidificada ou congelada não inclui cristais congelados compactos do líquido que têm diâmetros médios Xso.ode 50 mícrons ou mais, e ainda onde a espuma permanece estável sem mudanças significantes em distribuições de tamanho de bolha de gás e de cristal de gelo após choques térmicos múl- tiplos. Isto pode ser obtido se um agente de aumento de viscosidade for adi- cionado à matriz de líquido desionizada ou não embora uma gente de au- mento de viscosidade seja preferido por outras razões que se tornarão apa- rentes na descrição detalhada que segue.

Um agente de aumento de viscosidade preferido é açúcar, uma vez que um dos principais usos para a espuma da invenção é em um produ- to alimentício ou farmacêutico para consumo. Em adição ao aumento da vis- cosidade da matriz, açúcar dá um gosto agradável e desejável à espuma. Qualquer componente de açúcar convencional pode ser usado uma vez que não há nenhum ponto crítico ao tipo específico. Quando um polissacarídeo é usado, uma goma é preferida. Gomas adequadas incluem goma guar, goma de alfarroba, goma xantana, pectina ou carrageninana. Foi constatado que a microestrutura da espuma inclui uma estru-

tura de "gaiola" ou "célula" Iamelar ou vesicular formada pelo emulsificante e onde as bolhas são aprisionadas. A gaiola é suficientemente versátil para reter sua orientação e estrutura apesar de aquecimento e esfriamento da matriz. Ainda, esta estrutura de gaiola não é diretamente dependente da vis- cosidade da matriz de modo que o versado na técnica é provido com várias opções no projeto da espuma para o uso final particular.

Uma modalidade refere-se à produção de nanoespumas está- veis que são de custo baixo e de grande utilidade para vários produtos ali- mentícios diferentes. Quando congeladas, tais espumas impedem a geração e desenvolvimento de cristais de gelo. Tais espumas são de custo baixo de- vido ao pequeno número de ingredientes convencionais. Se desejado, tais espumas podem ser livres de alérgeno (isto é, não contendo nenhuma prote- ína ou componente de laticínio) e/ou podem ter um teor calórico baixo com pouca ou nenhuma gordura. As espumas também provêem uma sensação na boca suave, cremosa, com uma liberação de sabor desejável.

Essas espumas são relativamente fáceis de fabricar e são está- veis em prateleira em temperatura ambiente. Elas têm um comportamento de derretimento limpo com uma liberação de sabor limpa e fresca. Há um risco de higiene baixo devido à omissão de ingredientes de laticínio.

Uma característica-chave da presente espuma é sua habilidade em reter bolhas muito pequenas, homogêneas, micro a nanodimensionadas que agem como rolimãs na boca do consumidor para prover suavidade e lubrificação resultando em uma sensação na boca muito cremosa apesar da ausência de gordura. Isto abre uma nova fronteira integral de produtos "diet saudáveis" até agora não possíveis de fabricar.

O agente de estruturação pode estar presente na espuma sozi- nho ou em combinação com um estabilizador. Estabilizadores de goma são particularmente eficazes com emulsificantes em controle de viscosidade, provisão de sensação na boca e melhora das propriedades de batimento (aeração); para prover um colóide protetor para estabilizar proteínas para processamento com calor; para modificar a química de superfície de superfí- cies de gordura para minimizar cremosidade (creaming)·, para prover estabi- lidade ácida a sistemas de proteína e; para aumentar a estabilidade a conge- lamento-descongelamento. Gomas podem ser classificadas como neutras e ácidas, de cadeias reta e ramificada, de geleificação e não-geleificação. As principais gomas que podem ser usadas são gomas Karaya, goma de alfar- roba, carrageninana, xantano, guar, pectina, goma tara e carboximetilcelulo- se.

Geralmente as composições de espuma da invenção podem ser usadas para fazer vários produtos comestíveis e não-comestíveis diferentes. Quando feita em uma composição de gênero alimentício ou bebida, a espu- ma pode ser naturalmente adoçada. Fontes naturais de doçura incluem su- crose (líquida ou sólida), glicose, frutose e xarope de milho (líquido ou sóli- do). Outros adoçantes incluem lactose, maltose e galactose. Níveis de açú- cares e fontes de açúcar de preferência resultam em níveis de sólidos de açúcar de até 20% em peso, de preferência de a partir de 5 a 18% em peso, especialmente de a partir de 10 a 17% em peso.

Se for desejado usar adoçantes artificiais, qualquer um dos ado- çantes artificiais bem-conhecidos na técnica pode ser usado, tal como aspar- tame, sacarína, Alitame® (obtenível da Pfizer), acessulfame K (obtenível da Hoechst), ciclamatos, neotame, sucralose e similar. Quando usado, aspar- tame é preferido.

Se desejado, glicerol ou também proteínas anticongelantes po- dem ser usados para controlar formação de gelo em espumas tendo tama- nho de bolha e distribuição de tamanho de bolha maiores. Sorbitol pode ser também empregado, mas glicerol é preferido. O glicerol pode ser usado em uma quantidade de cerca de 1% a 5%, de preferência 2,5% a 4,0%. Proteí- nas Anticongelantes (AFP) podem ser usadas em concentrações de ppm. Esses componentes não são necessários quando os tamanhos de bolha fina preferidos (ou tamanhos de nanobolha) são incluídos na espuma.

Aromatizantes são de preferência adicionados ao produto, mas apenas em quantidades que vão dar um sabor suave, agradável. O aromati- zante pode ser qualquer um dos aromatizantes comerciais empregados em sorvete, tal como tipos variáveis de manteiga de cacau, vanilina pura ou a- roma artificial, tal como vanilina, etilvanilina, chocolate, extratos, especiarias e similar. Será ainda compreendido que muitas variações de aroma podem ser obtidas através de combinações de aromas básicos. As composições de doce são aromatizadas para ter gosto conforme acima mencionado. Aroma- tizantes adequados podem também incluir condimentos, tal como sal, e a- romas de fruta ou chocolate de imitação ou sozinhos ou em qualquer combi- nação adequada, enquanto no caso de adições de sal eles têm que ser adi- cionados após o aquecimento e subsequente esfriamento, mas antes da es- pumação. Aromatizantes que mascaram gostos desagradáveis de vitaminas e/ou minerais e outros ingredientes podem também ser incluídos nos produ- tos de espuma da invenção. Pó de malte pode ser também usado para dar sabor.

Conservantes tal como Polissorbato 80, Polisorbato 65 e sorbato de potássio podem ser usados conforme desejado. Cálcio está de preferên- cia presente na composição em a partir de 10 a 30% RDI, especialmente cerca de 25% RDI. A fonte de cálcio é de preferência fosfato de tricálcio. Por exemplo, níveis de % em peso de fosfato de tricálcio podem variar de a partir de 0,5 a 1,5%. Em uma modalidade preferida, o produto é fortificado com uma ou mais vitaminas e/ou minerais e/ou fontes de fibra, em adição à fonte de fosfato de tricálcio de cálcio. Esses podem incluir qualquer um dos que seguem: Ácido ascórbico (Vitamina C), Acetato de Tocoferol (Vitamina E), Biotina (Vitamina H), Palmitato de Vitamina A, Niacinamida (Vitamina B3), Iodeto de Potássio, d-Pantotenato Cálcio (Vitamina B5), Cianocobalamina (Vitamina B12), Riboflavina (Vitamina B2), Mononitrato de Tiamina (Vitamina B1), Molibdênio, Cromo, Selênio, Carbonato de Cálcio, Lactato de Cálcio, Manganês (como Sulfato de Manganês), Ferro (como Ortofosfato Férrico) e Zinco (como Óxido de Zinco). As vitaminas estão de preferência presentes em RDI a partir de 5 a 20%, especialmente RDI de a partir de cerca de 15%. De preferência, fontes de fibra estão presentes no produto em mais de 0,5% em peso e não excedem 6% em peso, especialmente 5% em peso.

Algumas das vitaminas e/ou minerais podem ser adicionadas à mistura de doce congelado enquanto outras podem ser incluídas nos ingre- dientes para adjuntos tal como wafers, variegatos e molhos.

As composições de espuma da invenção podem também conter um ingrediente funcional. O termo "ingrediente funcional", conforme aqui u- sado, inclui substâncias fisiologicamente ou farmacologicamente ativas pre- tendidas para uso no tratamento, prevenção, diagnóstico, cura ou mitigação de doenças ou males, ou substâncias que provêem algum grau de benefício nutricional ou terapêutico a um animal quando consumido. O termo "ingredi- ente funcional" refere-se mais particularmente à definição da ISLI European que declara que um alimento funcional pode ser considerado como "funcio- nal" se ele for satisfatoriamente demonstrado afetar beneficamente uma ou mais funções-alvo no corpo, além dos efeitos nutricionais adequados de um modo que é ou um estado de saúde e bem-estar melhor e/ou redução de risco de doença (Scientific Concept of Functional Foods in Europe: Consen- sus Document, British Journal of Nutrition, Volume 80, suplemento 1, Agosto 1998). Exemplos não-limitantes incluem fármacos, extratos botânicos, enzi- mas, hormônios, proteínas, polipeptídios, antígenos, suplementos nutricio- nais tal como ácidos graxos, antioxidantes, vitaminas, minerais, bem como outros compostos farmaceuticamente ou terapeuticamente úteis. Os ingredi- entes funcionais podem incluir ingredientes tendo efeitos ativos em higiene dentária ou médica, saúde do osso, auxiliar digestivo, proteção intestinal, nutrição geral, alívio de estresse, etc.

Outro componente preferido da composição de espuma da in-

venção é um componente nutritivo. O termo "componente nutritivo" conforme usado aqui refere-se a uma substância que exerce um efeito fisiológico so- bre um animal ou mamífero. Tipicamente, componentes nutritivos satisfazem uma função fisiológica específica ou promovem a saúde e bem-estar do consumidor. Componentes nutritivos específicos incluem um extrato botâni- co, vitaminas, minerais, agentes de volume ou outros componentes de for- necimento de nutrição.

Os termos "extrato botânico" e "botânico", conforme aqui usados intercomutavelmente, referem-se a uma substância derivada de uma fonte de planta. Exemplos não-limitantes podem incluir equinácea, ginseng Siberi- ano, ginko biloba, noz de cola, goldenseal, golo kola, equizandra, fruto do sabugueiro, erva de São-João, valeriana e efedra.

Este aditivo pode ser uma bactéria probiótica como aquela que tem sido usada para tratamento de condições imunes, bem como para pre- venção ou inibição de diarréia causada por bactérias patogênicas.

O componente nutritivo pode ser um ou mais nutrientes ou mine- rais selecionados do grupo consistindo em vitamina E, vitamina C, vitamina B6, ácido fólico, vitamina B12, cobre, zinco, selênio, cálcio, fósforo, magné- sio, ferro, vitamina A, vitamina B1, vitamina B2, niacina e vitamina D. Qual- quer um ou todos desses minerais ou nutrientes podem ser incluídos.

O produto alimentício da invenção pode incluir oligossacarídeos de polidextrose ou frutose tal como inulina como um agente de volume ou uma fonte de fibra e é de preferência incluído em a partir de 1 a 10% em pe- so, especialmente de a partir de 1 a 6% em peso. O termo "componente medicinal", conforme aqui usado, refere-

se a uma substância farmacologicamente ativa que exerce um efeito ou efei- tos localizados ou sistêmicos em um animal ou mamífero. O componente medicinal pode ser qualquer tipo de agente bio- Iogicamente ativo que não reaja com ou de outro modo deteriore a espuma. Um teste de contato simples pode ser conduzido para determinar compatibi- lidade. O agente vai depender de se o sistema de aplicação é pretendido para ingestão, aplicação tópica ou implante, tal como através de injeção ou como um supositório. Agentes ativos que são verificados ser compatíveis com a espuma podem ser revestidos ou encapsulados de outro modo trata- dos para prevenir o ingrediente ativo de contatar diretamente a espuma pelo menos até após o sistema de aplicação ser aplicado a ou administrado ao indivíduo.

O componente cosmético pode ser qualquer ingrediente ativo ou combinação de ingredientes que seja aplicado em uma maneira tópica à pe- le ou membrana de mucosa de um animal ou mamífero para administrar um componente medicinal ou para prover um benefício ou melhora para um be- nefício ao animal ou mamífero.

O componente de aroma pode ser qualquer tipo de componente de realce de aroma ou gosto ou qualquer tipo de componente que dê um caráter de odor perceptível ao sistema de aplicação.

O termo "funcionalidade específica" quando usado para descre- ver um componente significa que o componente possui alguma característi- ca, propriedade ou função que não é de outro modo provida pela própria es- puma. Um tal componente é um pigmento ou outro componente de adição de coloração. Por exemplo, quando a espuma deve ser consumida, uma funcionalidade específica deve ser um aromatizante, inclusão comestível, outro item de realce organoléptico. Para sistemas de aplicação farmacêutica, a funcionalidade específica poderia ser um material que cause uma libera- ção retardada ou sustentada do ingrediente ativo. Quando a espuma é pre- tendida para usos de não-consumo, a funcionalidade específica poderia ser um composto que dê resistência à chama. O versado na técnica pode sele- cionar os componentes que provêem a funcionalidade desejada para qual- quer sistema de aplicação particular com base no aditivo a ser aplicado.

O aditivo pode ser também um biopolímero ou composição bio- engenheirada tal como aqueles que provêem uma liberação sustentada ou retardada de um componente medicinal ou nutritivo. De preferência, este aditivo é um que degrada biologicamente no corpo, por exemplo, polímero de PLGA.

O aditivo pode ser também um componente inorgânico que é

aplicado pelo sistema e que dá propriedades de amortecimento de som. Componentes inorgânicos típicos incluem partículas de vidro, argila ou ce- râmica ou fibras e essas são adicionadas nas quantidades apropriadas para atingir o efeito de isolamento ou amortecimento de som acústico. O sistema de aplicação é geralmente preparado em uma viscosidade que facilita bom- beamento ou fluxo de fluido ou ele pode ser aquecido para ser fluido, mas então capaz de solidificar ou congelar após ser colocado.

A forma do aditivo não é crítica para a invenção. Embora um adi- tivo gasoso possa ser usado, ele deve ser dissolvível na matriz de líquido ou capaz de ser incorporado no gás das bolhas. O aditivo está de preferência em uma forma sólida ou líquida. Em geral, o aditivo é uma gotícula líquida que pode ser misturada com a matriz de líquido. Lipossomas, componentes de emulsão ou outras micelas podem ser usados se desejado, com a matriz de líquido representando a fase contínua. Alternativamente, o aditivo pode ser uma partícula, isto é, um material sólido ou um material compósito de um sólido ou líquido que é encapsulado com um revestimento sólido ou semis- sólido. Essas gotículas ou partículas podem ser solúveis de modo que elas dissolvem completamente ou parcialmente na matriz de líquido ou elas po- dem ser insolúveis ou suspensas na matriz antes ou após formação da es- puma. De preferência, o aditivo está presente com o líquido ou gás e é in- corporado ao sistema de aplicação antes da formação da espuma.

As espumas da invenção podem ser também usadas como um sistema de aplicação para composição de bebida. Conforme aqui usado, o termo "composição de bebida" significa uma composição que é não- concentrada e pronta para beber, isto é, potável.

Dependendo de sua formulação, os produtos de alimento ou be- bida da invenção podem ser formulados para prover um início e manutenção de energia e atividade mental bem como nutrição ao consumidor. Opcional- mente e de preferência, as composições provêem ainda saciedade e/ou re- frescância. As presentes composições, que compreendem a espuma e uma mistura de um ou mais carboidratos, uma proteína do leite, uma fonte de cafeína natural, uma pré-mistura de vitamina e, opcionalmente, um aromati- zante, um agente de coloração e um antioxidante, surpreendentemente pro- vêem tais início e manutenção de energia e atividade mental.

Os carboidratos podem ser uma mistura de um ou mais monos- sacarídeos ou dissacarídeos, e de preferência em combinação com um ou mais carboidratos complexos. Na seleção de carboidratos e níveis de car- boidrato eficazes para uso nas presentes composições, é importante que os carboidratos e os níveis dos mesmos que são escolhidos permitam uma taxa suficiente de digestão e absorção intestinal para prover uma manutenção uniforme de glicose, que por sua vez provê energia e atividade ao consumi- dor.

Foi constatado que os monossacarídeos e dissacarídeos provê- em energia imediata ao consumidor enquanto os componentes de carboidra- to complexo são hidrolisados no trato digestivo para prover um início poste- rior, ou retardado e mantido, de início de energia para o consumidor. Como é também descrito aqui, a inclusão de um ou mais estimulantes e/ou constitu- intes fitoquímicos de planta aumenta esta resposta interna. Deste modo, como será discutido mais particularmente aqui, é particularmente preferido que um ou mais estimulantes e/ou constituintes fitoquímicos de planta sejam providos à composição para otimização da manutenção de energia e ativi- dade mental.

Exemplos não-limitantes de monossacarídeos que podem ser utilizados aqui incluem sorbitol, manitol, eritrose, treose, ribose, arabinose, xilose, xilitol, ribulose, glicose, galactose, manose, frutose e sorbose. Mo- nossacarídeos preferidos para uso aqui incluem glicose e frutose, com mais preferência glicose. Dissacarídeos podem ser usados como a fonte de ener- gia intermediária. Exemplos não-limitantes de dissacarídeos que podem ser utilizados aqui incluem sucrose, maltose, lactitol, maltitol, maltulose e Iacto- se. Esses podem ser adicionados se já não estiverem presentes na matriz de espuma para provisão de gosto ou energia.

O carboidrato complexo utilizado aqui é um oligossacarídeo, po- lissacarídeo e/ou derivado de carboidrato, de preferência um oligossacarídeo e/ou polissacarídeo. Conforme aqui usado, o termo "oligossacarídeo" signifi- ca uma molécula linear digestível tendo de a partir de 3 a 9 unidades de mo- nossacarídeo, onde as unidades são covalentemente conectadas através de ligação glicosídicas. Conforme aqui usado, o termo "polissacarídeo" significa uma macromolécula digestível (isto é, capaz de metabolismo pelo corpo hu- mano) tendo mais do que 9 unidades de monossacarídeo, onde as unidades são covalentemente conectadas através de ligações glicosídicas. Os polis- sacarídeos podem ser cadeias lineares ou ramificadas. De preferência, o polissacarídeo tem de a partir de 9 a cerca de 20 unidades monossacarídeo. Derivados de carboidrato, tal como um álcool poliídrico (por exemplo, glice- rol), podem ser também utilizados como um carboidrato complexo aqui. Con- forme aqui usado, o termo "digestível" significa capaz de metabolismo por enzimas produzidas pelo corpo humano.

Exemplos de carboidratos complexos preferidos incluem rafino- ses, estaquioses, maltotrioses, maltotetraoses, glicogênios, amiloses, ami- lolpectinas, polidextroses e maltodextrinas. Os carboidratos complexos mais preferidos são maltodextrinas.

Maltodextrinas são uma forma de molécula de carboidrato com- plexo que é de várias unidades de glicose de comprimento. As maltodextri- nas são hidrolisadas em glicose no trato digestivo onde elas provêem uma fonte aumentada de glicose. Maltodextrinas podem ser ingredientes de car- boidrato secos por pulverização feitos através de hidrólise controlada de a- mido de milho.

A fonte de proteína pode ser selecionada de uma variedade de materiais incluindo, sem limitação, proteína do leite, proteína do soro do Iei- te, caseinato, proteína de soja, claras de ovo, gelatinas, colágeno, hidrolisa- tos de proteína e combinações dos mesmos. Incluídos na fonte de proteína estão leite desnatado sem lactose, isolato de proteína do leite e isolato de proteína do soro de leite. É também compreendido usar leite de soja com as presentes composições. Conforme aqui usado, leite de soja refere-se a um líquido feito através de moagem de grãos de soja descascados, mistura com água, cozimento e recuperação do leite de soja dissolvido dos grãos.

Quando desejado, os produtos de espuma da presente invenção

podem compreender ainda um estimulante para prover atividade mental. A inclusão de um ou mais estimulantes serve para prover manutenção adicio- nal de energia ao usuário ao retardar a resposta glicêmica associada com ingestão da composição, causando alteração metabólica de utilização de glicose, ao estimular diretamente o cérebro através de translocação através da barreira sangue cérebro ou através de outros mecanismos. Devido ao fato de que um ou mais estimulantes vão contribuir para o início, e particu- larmente manutenção de energia onde a composição é ingerida, é uma mo- dalidade particularmente preferida da presente invenção incluir um ou mais estimulantes.

Como é geralmente, conhecido na técnica, estimulantes podem ser obtidos através de extração de uma fonte natural ou podem ser sinteti- camente produzidos. Exemplos não-limitantes de estimulantes incluem me- tilxantinas, por exemplo, cafeína, teobromina e teofilina. Ainda, vários outros derivados de xantina foram isolados ou sintetizados, que podem ser utiliza- dos como um estimulante nas presentes composições. Vide, por exemplo, Bruns, Biochemical Pharmacology, Vol. 30, pp. 325-333 (1981). É preferido que as fontes naturais desses materiais sejam usadas.

De preferência, um ou mais desses estimulantes são providos pelo café, chá, noz de cola, vagem de cacau, Yerba Mate', apalachina, pasta de guaraná e yoco. Extratos de planta naturais são as fontes mais preferidas de estimulantes uma vez que eles podem conter outros compostos que re- tardam a biodisponibilidade do estimulante então podem prover revigora- mento e atividade mental sem tensão ou nervosismo. A metiloxantina mais preferida é cafeína. A cafeína pode ser ob-

tida das plantas acima mencionadas e seu refugo ou, alternativamente, pode ser sinteticamente preparada. Fontes botânicas preferidas de cafeína que podem ser utilizadas como uma fonte completa ou parcial de cafeína incluem extrato de chá verde, guaraná, extrato de Yerba Mate', chá preto, nozes de cola, cacau e café. Conforme aqui usado, extrato de chá verde, guaraná, café e extrato de Yerba Mate' são as fontes botânicas mais preferidas de cafeína, com mais preferência extrato de chá verde e extrato de Yerba Ma- te'. Além de servir como uma fonte de cafeína, extrato de chá verde tem a vantagem adicional de ser um flavanol como será discutido mais tarde. Ex- trato de Yerba Mate' pode ter o benefício adicional de um efeito supressor de apetite e pode ser incluído para este propósito também. O extrato de chá verde pode ser obtido da extração de chás não-

fermentados, chás fermentados, chás parcialmente fermentados e misturas dos mesmos. De preferência, os extratos de chá são obtidos da extração de chás não-fermentados e parcialmente fermentados. Os extratos de chá mais preferidos são obtidos de chá verde. Ambos extratos quentes e frios podem ser usados na presente invenção. Métodos adequados para obtenção de extratos de chá são bem-conhecidos. Vide, por exemplo, Ekanavake, Paten- te U.S. No. 5.879.733; Tsai, Patente U.S. No. 4.935.256; Lunder, U.S. 4.680.183; e Creswick, Patente U.S. No. 4.668.525.

De preferência, extrato de chá verde e extrato de Yerba Mate' estão presentes em quantidades relativamente pequenas entre cerca de 0,1 e cerca de 0,4% e entre cerca de 0,1 e cerca de 0,5%, respectivamente. Com mais preferência, eles estão presentes nas quantidades entre cerca de 0,15 e cerca de 0,35 por cento e entre cerca de 0,15 e 0,25%, respectiva- mente. Embora quantidades maiores provejam estimulação maior, elas tam- bém provêem um gosto menos desejável à bebida. Isto pode ser compensa- do pela adição das quantidades maiores de carboidrato ou pela adição de um adoçante artificial de modo que o gosto final da bebida seja palatável.

Ao invés de ser formulada como uma bebida ou composição a- limentícia per se, a espuma da invenção pode ser também adicionada como uma cobertura ou um creme a uma bebida aquecida tal como café ou chá. Qualquer uma dessas composições, conforme acima mencionado, pode compreender ainda vitaminas ou minerais. Pelo menos três, e de preferência mais, vitaminas podem ser providas por uma pré-mistura de vitamina. A U.S. Recommended Daily Intake (USRDI) (Ingestão Diária Recomendada Norte- Americana) para vitaminas e minerais é definida e mostrada na Recommen- ded Daily Dietary Allowance-Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences-National Research Council. Várias combinações dessas vitaminas e minerais podem ser usadas.

Exemplos não-limitantes de tais vitaminas incluem bitartarato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, d-pantotenato de cálcio, biotina, vitamina A, vitamina C, cloridrato de vitamina B-i, vitamina B2, vitamina B3, cloridrato de vitamina B6, vitamina B12, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K. De preferência, pelo menos três vitaminas são selecionadas de bitartarato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, d-pantotenato de cál- cio, biotina, vitamina A, vitamina C, cloridrato de vitamina B1, vitamina B2, vitamina B3, cloridrato de vitamina B6, vitamina Bi2, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K. Com mais preferência, a composição compreende vitamina C e duas ou mais outras vitaminas selecionadas de bitartarato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, d-pantotenato de cálcio, biotina, vitamina A, cloridrato de vitamina Bi, vitamina B2, vitamina B3, cloridrato de vitamina B6, vitamina B12, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K. Em uma modalidade especialmente preferida da presente invenção, uma com- posição compreende vitamina bitartarato de colina, niacinamida, ácido fólico, d-pantotenato de cálcio, vitamina A, cloridrato de vitamina B-i, vitamina B2, vitamina B3, cloridrato de vitamina B6, vitamina B12, vitamina C, acetato de vitamina E. Onde o produto compreender uma dessas vitaminas, o produto de preferência compreende pelo menos 5%, de preferência pelo menos 25% e com mais preferência pelo menos 35% da USRDI para tal vitamina.

Fontes de vitamina A comercialmente disponíveis podem ser também incluídas nas presentes composições. Conforme aqui usado, "vita- mina A" inclui, mas não está limitado a, vitamina A (retinol), beta-caroteno, palmitato de retinol e acetato de retinol. Fontes de vitamina A incluem outros carotenóides de vitamina A tal como aqueles encontrados em extratos natu- rais que têm muito carotenóide com atividade de pró-vitamina A. Beta- caroteno pode também servir como um agente de coloração como será dis- cutido mais tarde. Fontes comercialmente disponíveis de vitamina B2 (tam- bém conhecida como riboflavina) podem ser utilizadas nas presentes com- posições. Fontes comercialmente disponíveis de vitamina C podem ser usa- das aqui. Ácido ascórbico encapsulado e sais comestíveis de ácido ascórbi- co podem ser também usados.

Quantidades nutricionalmente suplementares de outras vitami- nas que podem ser incorporadas aqui incluem, mas não estão limitadas a, bitartarato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, d-pantotenato de cál- cio, biotina, cloridrato de vitamina B1, vitamina B2, cloridrato de vitamina B6, vitamina B12, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K.

As composições de espuma da presente invenção podem com- preender ainda componentes opcionais adicionais para aumentar, por e- xemplo, sua performance em provisão de energia, atividade mental, proprie- dades organolépticas e perfil nutricional. Por exemplo, um ou mais flavanóis, acidulantes, agentes de coloração, minerais, fibras solúveis, adoçantes não- calóricos, agentes aromatizantes, conservantes, emulsificantes, óleos, com- ponentes de carbonação e similar podem ser incluídos nas presentes com- posições. Tais componentes opcionais podem ser dispersos, solubilizados ou de outro modo misturados nas presentes composições. Esses componen- tes podem ser adicionados às presentes composições contanto que eles não atrapalhem substancialmente as propriedades da composição de bebida, particularmente a provisão de energia e atividade mental. Exemplos não- Iimitantes de componentes opcionais adequados para uso aqui são dados abaixo.

Se desejado, um ou mais constituintes botânicos ou fitoquímicos de planta podem ser adicionados. Isto incluiria flavanóis ou outros fitoquími- cos que são em essência "saudáveis". A inclusão de um ou mais flavanóis serve para retardar a resposta glicêmica associada com ingestão das pre- sentes composições, provendo então manutenção de energia adicional ao usuário. Devido ao fato de que um ou mais flavanóis vão contribuir para o início, e particularmente manutenção de energia onde a composição é inge- rida, é particularmente preferido que um ou mais flavanóis sejam incluídos.

Flavanóis são substâncias naturais presentes em uma variedade de plantas (por exemplo, frutas, vegetais e flores). Os flavanóis que podem ser utilizados na presente invenção podem ser extraídos de, por exemplo, fruta, vegetais ou outras fontes naturais através de qualquer método ade- quado bem-conhecido daqueles versados na técnica. Por exemplo, flavanóis podem ser extraídos ou de uma planta única ou misturas de plantas. Muitas frutas, vegetais, flores e outras plantas contendo flavanóis são conhecidos daqueles versados na técnica. Alternativamente, esses flavanóis podem ser preparados através de métodos químicos sintéticos ou outros apropriados e incorporados às presentes composições. Flavanóis, incluindo catequina, epi- catequina e seus derivados estão comercialmente disponíveis.

As presentes composições podem opcionalmente, mas de prefe- rência, compreender ainda um ou mais acidulantes. Uma quantidade de um acidulante pode ser usada para manter o pH da composição. Composições da presente invenção têm de preferência um pH de a partir de cerca de 2 a cerca de 8, com mais preferência de a partir de cerca de 2 a cerca de 5, com mais preferência ainda de a partir de cerca de 2 a cerca de 4,5 e com mais preferência de a partir de cerca de 2,7 a cerca de 4,2. Bebida de acidez de gênero alimentício pode ser ajustada para e mantida dentro da faixa requisi- tada através de métodos conhecidos e convencionais, por exemplo, o uso de um ou mais acidulantes. Tipicamente, acidez dentro das faixas acima men- cionadas é um equilíbrio entre acidez máxima para inibição microbiana e acidez ótima para o sabor de bebida desejado. Ácidos comestíveis orgânicos bem como inorgânicos podem ser

usados para ajustar o pH da bebida. Os ácidos podem estar presentes em sua forma não-dissociada ou, alternativamente, como seus respectivos sais, por exemplo, sais de hidrogeno fosfato de potássio ou sódio, diidrogeno fos- fato de potássio ou sódio. Os ácidos preferidos são ácidos orgânicos comes- tíveis que incluem ácido cítrico, ácido fosfórico, ácido málico, ácido fumárico, ácido adípico, ácido glucônico, ácido tartárico, ácido ascórbico, ácido acéti- co, ácido fosfórico ou misturas dos mesmos. O acidulante pode também servir como um antioxidante para estabilizar componentes de bebida. Exemplos de antioxidante geralmente usado incluem, mas não estão limitados a, ácido ascórbico, EDTA (ácido etilenodiaminotetraacético) e sais dos mesmos.

Quantidades pequenas de um ou mais agentes de coloração

podem ser utilizadas nas composições da presente invenção. Beta-caroteno é de preferência usado. Riboflavina e corantes FD&C (por exemplo, amarelo No. 5, azul No. 2, vermelho No. 40) e/ou vermelhos FD&C podem ser tam- bém usados. Através da adição dos vermelhos a outros ingredientes em pó, todas as partículas, em particular o composto de ferro colorido, são comple- tamente e uniformemente coloridas e uma mistura de bebida uniformemente colorida é conseguida. Ainda, uma mistura de corantes FD&C ou corante vermelho FD&C em combinação com outros alimentos e corantes de alimen- to convencionais pode ser usada. Ainda, outros agentes de coloração natu- rais podem ser utilizados incluindo, por exemplo, clorofilas e clorofilinas, bem como extratos de fruta, vegetais e/ou planta tal como uva, groselha preta, arônia, cenoura, raiz de beterraba, repolho vermelho e hibiscus. Corantes naturais são preferidos para "todos produtos naturais".

A quantidade de agente de coloração usada vai variar, depen- dendo dos agentes usados e da intensidade de cor desejada no produto a- cabado. A quantidade pode ser prontamente determinada por um versado na técnica. Em geral, se utilizado, o agente de coloração deve estar presente em um nível de a partir de cerca de 0,0001% a cerca de 0,5%, de preferên- cia de a partir de cerca de 0,001% a cerca de 0,1% e com mais preferência de a partir de cerca de 0,004% a cerca de 0,1 % em peso da composição.

As presentes composições podem ser fortificadas com um ou mais minerais. A U.S. Recommended Daily Intake (USRDI) para minerais é definida e mostrada no Recommended Daily Dietary Allowance-Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences-National Research Council. A menos que de outro modo especificado aqui, onde um dado

mineral estiver presente na composição, a composição tipicamente compre- ende pelo menos cerca de 1%, de preferência pelo menos cerca de 5%, com mais preferência de a partir de cerca de 10% a cerca de 200%, com mais preferência ainda de a partir de cerca de 40% a cerca de 150% e com mais preferência de a partir de cerca de 60% a cerca de 125% da USRDI de tal mineral. A menos que de outro modo especificado aqui, onde um dado mine- ral estiver presente na composição, a composição compreende pelo menos cerca de 1 %, de preferência pelo menos cerca de 5%, com mais preferência de a partir de cerca de 10% a cerca de 200%, com mais preferência ainda de a partir de cerca de 20% a cerca de 150% e com mais preferência de a partir de cerca de 25% a cerca de 120% da USRDI de tal vitamina. Minerais que podem ser opcionalmente incluídos nas presentes

composições são, por exemplo, cálcio, potássio, magnésio, zinco, iodo, ferro e cobre. Qualquer sal solúvel desses minerais adequado para inclusão em composições comestíveis pode ser usado, por exemplo, citrato de magnésio, gluconato de magnésio, sulfato de magnésio, cloreto de zinco, sulfato de zinco, iodeto de potássio, sulfato de cobre, gluconato de cobre e citrato de cobre.

Cálcio é um mineral particularmente preferido para uso na pre- sente invenção. Fontes preferidas de cálcio incluem, por exemplo, cálcio- citrato-lactato, cálcio quelatado com amino ácido, carbonato de cálcio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de cálcio, fosfato de cálcio, hidrogeno fosfato de cálcio, diidrogeno fosfato de cálcio, citrato de cálcio, malato de cálcio, titrato de cálcio, gluconato de cálcio, realato de cál- cio, tartarato de cálcio e Iactato de cálcio e em particular citrato-malato de cálcio. A forma de cálcio citrato-malato é descrita em, por exemplo, Mehan- sho e outros, Patente U.S. No. 5.670.344; ou Diehl e outros, Patente U.S. No. 5.612.026. Composições preferidas da presente invenção vão compre- ender de a partir de cerca de 0,01% a cerca de 0,5%, com mais preferência de a partir de cerca de 0,03% a cerca de 0,2%, com mais preferência ainda de a partir de cerca de 0,05% a cerca de 0,15% e com mais preferência de a partir de cerca de 0,1% a cerca de 0,15% de cálcio, em peso do produto.

Ferro pode ser também utilizado nas composições e métodos da presente invenção. Formas aceitáveis de ferro são bem-conhecidas na téc- nica. A quantidade de composto de ferro incorporada ao produto vai variar amplamente dependendo do nível de suplementação desejado no produto final e do consumidor alvo. Composições fortificadas com ferro da presente invenção tipicamente contêm de a partir de cerca de 5% a cerca de 100%, de preferência de a partir de cerca de 15% a cerca de 50% e com mais pre- ferência cerca de 20% a cerca de 40% da USRDI para ferro.

Uma ou mais fibras solúveis podem ser também opcionalmente incluídas nas composições da presente invenção para prover, por exemplo, saciedade e refrescância e/ou benefícios nutritivos. Fibras dietéticas solúveis são uma forma de carboidratos que não podem ser metabolizadas pelo sis- tema de enzima produzido pelo corpo humano e que passam pelo intestino delgado sem serem hidrolisadas (e, então, não estão incluídas na definição de carboidrato complexo aqui). Sem pretender ser limitado pela teoria, uma vez que fibras dietéticas solúveis incham no estômago, elas deixam mais lento o esvaziamento gástrico então prolongando a retenção de nutrientes no intestino que resulta em uma sensação de saciedade.

Fibras solúveis que podem ser usadas sozinhas ou em combi- nação na presente invenção incluem, mas não estão limitadas a, pectinas, psilio, goma guar, goma xantana, alginatos, goma arábica, inulina, ágar e carrageninana. Preferida dentre essas fibras solúveis estão pelo menos uma de goma guar, xantano e carrageninana, com mais preferência goma guar ou goma xantana. Essas fibras solúveis podem também servir como agentes de estabilização na presente invenção.

Fibras solúveis particularmente preferidas para uso aqui são po- límeros de glicose, de preferência aqueles que têm cadeias ramificadas. Pre- feridas dentre essas fibras solúveis está uma comercializada sob a marca registrada Fipersol2, comercialmente disponível da Matsutani Chemical In- dustry Co., Itami City, Hyogo, Japão.

Pectinas são fibras solúveis preferidas aqui. Com mais preferên- cia ainda, pectinas com pouco metóxi são usadas. As pectinas preferidas têm um grau de esterificação maior do que cerca de 65% e são obtidas atra- vés de extração ácida quente de cascas de cítricos e podem ser obtidas, por exemplo, da Danisco Co., Braband1 Dinamarca.

Os produtos de espuma da presente invenção, quando pretendi- dos para consumo, são providos com a mistura apropriada de aromatizantes e adoçantes de modo que eles são adoçados o suficiente para retirar os sa- bores fortes dos outros componentes devido à presença das fontes de car- boidrato acima mencionadas. Ainda, níveis eficazes de adoçantes não- calóricos podem ser também opcionalmente usados na presente invenção para aumentar a qualidade organoléptica e doçura das composições, mas não como uma substituição da fonte de carboidrato. Exemplos não-limitantes de adoçantes não-calóricos incluem aspartame, sacarina, ciclamatos, aces- sulfame K, adoçantes de alquil éster inferior L-aspartil-L-fenialanina, L- aspartil-D-alanina amidas, L-aspartil-D-serina amidas, adoçantes L-aspartil- hidroximetil alcano amidas, adoçantes L-aspartil-1-hidroxietilalcano amida, glicirrizinas e alcóxi aromáticos sintéticos. Aspartame e acessulfame K são os adoçantes não-calóricos mais preferidos utilizados aqui e podem ser utili- zados sozinhos ou em combinação.

Um ou mais agentes aromatizantes são recomendados para a presente invenção a fim de aumentar sua palatabilidade. Qualquer aroma natural ou sintético pode ser usado na presente invenção. Por exemplo, um ou mais aromas botânicos e/ou de fruta podem ser utilizados aqui. Conforme aqui usado, tais aromas podem ser aromas sintéticos ou naturais.

Aromas de fruta particularmente preferidos são aromas exóticos e lactônicos, por exemplo, aromas de maracujá, aromas de manga, aromas de abacaxi, aromas de cupuaçu, aromas de goiaba, aromas de cacau, aro- mas de mamão, aromas de pêra e aromas de abricó. Além desses aromati- zantes, uma variedade de outros aromas de fruta pode ser utilizada tal co- mo, por exemplo, aromas de maçã, aromas cítricos, aromas de uva, aromas de framboesa, aromas de amora, aromas de cereja e similar. Esses aromas de fruta podem ser derivados de fontes naturais tal como sucos de fruta e óleos aromáticos ou podem ser alternativamente sinteticamente preparados. Os aromatizantes naturais são preferidos para "todas as bebidas naturais".

Aromas botânicos preferidos incluem, por exemplo, aloe vera, guaraná, ginseng, ginkgo, espinheiro, hibiscus, rose hips, camomila, hortelã, erva-doce, gengibre, licopódio, semente de lótus, esquizandra, palmeira anã, salsaparrilha, açafrão, erva de São-João, cúrcuma, cardimom, noz moscada, casca de cássia, buchu, canela, jasmim, espinheiro, crisântemo, pinhão d'água, cana-de-açúcar, lechia, broto de bambu, vanila, café e similar. Prefe- ridos dentre esses são guaraná, ginseng, ginkgo. Além de servir como fontes de estimulantes, extratos de chá e café podem ser também usados como um agente aromatizante. Em particular, a combinação de aromas de chá, de preferência aromas de chá verde ou chá preto (de preferência chá verde), opcionalmente junto com aromas de fruta tem um sabor apelativo.

O agente de aroma pode também compreender uma mistura de vários aromas. Se desejado, o aroma no agente aromatizante pode ser for- mado em gotículas de emulsão que são então dispersas na composição de bebida ou concentrado. Devido ao fato dessas gotículas terem geralmente uma gravidade específica de menos do que aquela de água e então formari- am uma fase separada, agentes de ponderação (que podem também agir como agentes de nebulosidade) podem ser usados para manter as gotículas de emulsão dispersas na composição ou concentrado de bebida. Exemplos de tais agentes de ponderação são óleos vegetais brominados (BVO) e éste- res de resina, em particular as gomas de éster. Vide L.F. Green, Develop- ments In Sodft Drinks Technology, Vol. 1, Applied Science Publishers Ltd., pp. 87-93 (1978) para uma descrição adicional do uso de agentes de ponde- ração e nebulosidade em bebidas líquidas. Tipicamente os agentes aromati- zantes estão convencionalmente disponíveis como concentrados ou extratos ou na forma de ésteres aromatizantes sinteticamente produzidos, álcoois, aldeídos, terpenos, sesquiterpenos e similar.

Opcionalmente, um ou mais conservantes podem ser adicional- mente utilizados aqui. Conservantes preferidos incluem, por exemplo, con- servantes de sorbato, benzoato e polifosfato. De preferência, onde um con- servante for utilizado aqui, um ou mais conservantes de sorbato ou benzoato (ou misturados dos mesmos) são utilizados. Conservantes de sorbato e ben- zoato adequados para uso na presente invenção incluem ácido sórbico, áci- do benzóico, e sais dos mesmos, incluindo (mas não limitado a) sorbato de cálcio, sorbato de sódio, sorbato de potássio, benzoato de cálcio, benzoato de sódio, benzoato de potássio e misturas dos mesmos. Conservantes de sorbato são particularmente preferidos. Sorbato de potássio é particularmen- te preferido para uso na presente invenção.

Onde uma composição compreender um conservante, o conser- vante é de preferência incluído em níveis de a partir de cerca de 0,0005% a cerca de 0,5%, com mais preferência de a partir de cerca de 0,001% a cerca de 0,4% do conservante, com mais preferência ainda de a partir de cerca de 0,001% a cerca de 0,1%, com mais preferência ainda de a partir de cerca de 0,001% a cerca de 0,05% e com mais preferência de a partir de cerca de 0,003% a cerca de 0,03% do conservante, em peso da composição. Onde a composição compreender uma mistura de um ou mais conservantes, a con- centração total de tais conservantes é de preferência mantida dentro dessas faixas.

Em adição a bebidas, e concentrados líquidos ou em pó, a pre- sente invenção pode ser também preparada na forma de uma composição de sorvete, iogurte ou pudim dependendo da consistência e temperatura de armazenamento como é geralmente conhecido do versado na técnica. As nano- a microbolhas da espuma são produzidas em um dis-

positivo especialmente projetado de construção relativamente simples. Um rotor gira no centro de um alojamento cilíndrico para gerar fluxo e aprisionar ar. Próximo da circunferência do alojamento está uma membrana estacioná- ria tendo poros que correspondem ao tamanho de bolha desejado. Conforme o fluido agitado passa pela membrana na superfície da qual as bolhas são criadas, um grande número de bolhas de ar uniformemente dimensionadas resulta. Uma corrente líquida, geralmente água, é passada pela superfície externa da membrana para criar ou campos de fluxo laminar, fluxo de vórtex Taylor ou correntes de redemoinho turbulentas que carregam as bolhas para longe. Isto cria um fornecimento uniforme e contínuo de bolhas de ar que são do tamanho desejado (por exemplo, abaixo de 10 mícrons).

Quando um sorvete deve ser feito, a espuma pode simplesmen- te ser congelada. Como o tamanho da bolha de ar é selecionado para ter espaços intersticiais muito pequenos onde cristais de gelo podem se formar, a percepção do consumidor é de um produto muito suave e cremoso. Um tamanho preferido para este propósito são espaços intersticiais que são de menos do que 50 mícrons de comprimento em sua dimensão maior. Ao con- trolar este espaçamento para tal tamanho pequeno, quaisquer cristais de gelo que se formem aqui têm uma dimensão que é menor do que o espaça- mento, e neste tamanho pequeno tais cristais não são perceptíveis pelo pa- ladar. Isto deixa quaisquer produtos congelados com uma consistência mais suave e evitando cristais de gelo grandes que detratam a palatabilidade do produto. Este produto mostra que devido ao tamanho menor das bolhas, o espaço intersticial disponível para formação de gelo é muito pequeno, então prevenindo a formação de cristais de gelo 3D grandes compactos.

Como as bolhas são de tamanho pequeno uniforme, elas agem como se elas fossem esferas rígidas e têm quase nenhuma tendência em coalescer e formar bolhas grandes. Então, sorvete e outros produtos feitos de tal espuma têm excelente resistência a congelamento descongelamento uma vez que as bolhas permanecem estáveis e previnem formação de cris- tal de gelo nos interstícios entre as bolhas para qualquer tamanho perceptí- vel pelo paladar. Isto permite que tais produtos derretam e recongelem sem perder a consistência suave e sem gerar cristais de gelo grandes ou perder a estabilidade de espuma. Resultados muito bons são conseguidos usando uma solução de açúcar a 30% como uma matriz de líquido onde as bolhas são geradas.

Um aspecto preferido da presente invenção refere-se a um pro-

duto de espuma comestível aerado congelado com uma nova microestrutura caracterizado por bolhas de gás superfinas, cristais de gelo pequenos e frouxamente interconectados, estabilidade a congelamento- descongelamento múltiplo e tendo uma nova característica sensorial fabrica- do a partir de uma espuma ambiente através de congelamento quiescente. A fabricação da espuma ambiente inclui uma nova aeração de mistura de açú- car-água, e então certos aspectos da presente invenção são relacionados com um dispositivo de membrana giratória e um processo para a geração mecânica suave de dispersão de gás ou microespumas superfinas com ta- manhos de bolha de gás estreitamente distribuídos.

Outra modalidade da presente invenção permite a formação de um produto de espuma comestível congelado que é criado através do pro- cesso que segue. O processo inclui formação de um produto de espuma comestível não-congelado, onde a formação envolve a preparação e amadu- recimento de uma mistura e em seguida aeração da mistura. A mistura ae- rada é então quiescentemente congelada para formar cristais de gelo tendo um diâmetro médio de cristal de gelo médio X5o,o abaixo de aproximadamen- te 50 mícrons.

O novo produto de espuma comestível congelado tem uma cre- mosidade de textura definida por ter um tamanho de célula de ar superfino tendo um diâmetro de célula de ar médio de não mais do que aproximada- mente 15 mícrons. Ainda, a espuma comestível tem uma característica de habilidade de ser tirada com a colher definida por ter um diâmetro de cristal de gelo médio abaixo de aproximadamente 50 mícrons, bem como estabili- dade a congelamento descongelamento multiciclo aperfeiçoada.

Outra vantagem principal do produto novo refere-se a proces- samento através de um processo de congelamento muito simples, que é a - plicado à espuma gerada em temperatura ambiente e cheia em béque- res/recipientes apropriados sob condições quiescentes. Isto provê economi- as de custo grandes com relação ao equipamento de processamento, por- que freezers contínuos não são requeridos. O produto novo descrito acima provê estabilidade de congela-

mento descongelamento múltiplo não-conhecida antes, devido à sua estrutu- ra de célula de ar/bolha de gás distribuída em tamanho estreitamente e es- tável, finamente dispersa. Isto permite uma cremosidade acentuada, frieza reduzida e comportamento de retenção de formato extraordinário durante o derretimento. O teor de gordura reduzido de menos do que ou cerca de 0- 5% de gordura apóia um caráter encorajador à saúde ou "premium light". A estrutura de célula de ar/bolha pequena e distribuída em tamanho estreito também permite economias de custo notáveis com ingredientes de estabili- zação.

Ainda, a estabilidade a congelamento descongelamento multici- clo é definida pela mistura tendo cerca de 0,1 a 2% em peso de um emulsifi- cante, para formar fases Iamelares ou vesiculares e cerca de 0,05 a 1,25% em peso de um estabilizador tal como uma goma. A função deste compo- nente é aumentar a viscosidade da matriz de fluido para aprisionamento de bolha e fluido aperfeiçoado e consequentemente estabilização aperfeiçoada. Também, o emulsificante está em uma faixa de concentração específica de emulsificante e onde as fases Iamelares ou vesiculares do emulsificante são formadas nas ou na vizinhança das interfaces de gás/fluido do produto de espuma. Ainda, moléculas carregadas podem ser usadas, as quais podem incorporar à estrutura de fase Iamelar e devido a forças eletrostáticas repul- sivas causar o tumefação da fase lamelar, de modo a aumentar a estabilida- de a congelamento descongelamento multiciclo da estrutura da espuma.

O produto de espuma congelado comestível tem diâmetros de bolha médios abaixo de 10 mícrons, uma distribuição de tamanho de bolha estreita (Xgo.o/ Χ-ιο,ο^ 3,5 conforme mostrado na Figura 4) e em geral fração de volume de gás alta (> 50% vol.), que é batido sob condições de tempera- tura ambiente, cheio em copos/recipientes e então congelado, por exemplo, em um túnel de congelamento a menos de -15°C sem aumento de bolha de gás pronunciado e sem geração de comportamento de corpo sólido pronun- ciado ou gelamento.

O produto novo de espuma comestível congelado tem um teor calórico para o produto de espuma congelado com uma expansão de apro- ximadamente 100% que é menos do que aproximadamente 55 kcal/100 ml. Conforme aqui usado, expansão é definida como a razão de (densidade de mistura - densidade de amostra de espuma) / (densidade de amostra de espuma), ou, em outras palavras, expansão é uma medida do aumento de volume pelo ar adicionado, isto é, o aumento percentual em volume de pro- duto devido à incorporação ou aprisionamento de bolhas de ar. Este teor calórico baixo é uma melhora significante sobre outras sobremesas de baixa caloria, onde tais sobremesas Iight têm um teor calórico equivalente por por- ção que é cerca de 250 kcal para uma porção de 100 ml sem bolha. Isto po- de ser comparado com os chamados sorvetes premium que têm um teor calórico de cerca de 280 kcal/100 ml mesmo em uma expansão de 100% que é cerca de 560 kcal por porção de 100 ml sem bolha. Como é conhecido de um versado na técnica neste campo, uma fração de volume de gás entre e 60% é equivalente a cerca de 40-150% de expansão. Então, um produ- to tendo um valor calórico de 60 kcal por porção de 100 ml a 200% de ex- pansão é equivalente a um valor calórico de 120 kcal por porção de 100 ml em uma expansão de 100% e 240 kcal por 100 ml sem nenhuma expansão. Então o termo "livre de bolha" é usado aqui para designar aquelas porções que não foram submetidas a uma expansão e podem ser usadas como uma base para comparação com formulações de sorvete da técnica anterior.

Em sua modalidade mais preferida, a presente invenção refere- se a um processo e uma composição para um novo produto de espuma congelado com pouca gordura através de congelamento de uma espuma em temperatura ambiente sob condições de congelamento quiescentes sem formação de bolhas de gás grandes ou cristais de gelo interconectados e subsequente comportamento de corpo sólido. O processo permite a forma- ção da nova composição tendo uma estabilidade de ciclo de congelamento- descongelamento múltiplo aperfeiçoada e novas propriedades de textura ajustáveis, em particular para preparação de novos produtos de sorvete.

Em geral, a temperatura de congelamento do líquido da matriz é usada para determinar a temperatura onde a espuma pode ser congelada. Em certas situações, a matriz de líquido inclui outros componentes ou ingre- dientes que afetam a temperatura de congelamento do líquido de modo que a temperatura de congelamento da matriz pode ser abaixo daquela do líqui- do. O versado na técnica pode conduzir testes de rotina para determinar o ponto de congelamento apropriado para qualquer composição de matriz par- ticular. Então, quando o relatório refere-se à temperatura de congelamento da espuma, é compreendido que isto significa a temperatura na qual a matriz e seus componentes vão congelar. Na descrição que segue, propriedades de produto característi- cas foram obtidas de uma receita de produto de espuma exemplar (referida como a receita NDA-1), tendo a composição que segue: Sacarose 24% Xarope de glicose 3%

Dextrose 3% (28DE)

Emulsificante PGE 0,6% (éster de poliglicerol) Estabilizador goma guar (0,25%)

Uma modalidade da presente invenção permite a formação de um produto de espuma comestível congelado que é criado através do pro- cesso que segue. O processo inclui formação de um produto de espuma comestível não-congelado, onde a formação envolve a preparação e amadu- recimento de uma mistura e em seguida aeração da mistura. A mistura ae- rada é então quiescentemente congelada para formar cristais de gelo tendo um diâmetro de cristal de gelo médio abaixo de aproximadamente 50 mí- crons.

O novo produto descrito acima provê estabilidade a congelamen- to descongelamento múltiplo não-conhecida antes, devido à sua estrutura de célula de ar/bolha de gás distribuída em tamanho estreitamente, finamente dispersa. Isto permite também uma cremosidade acentuada, frieza reduzida e extraordinário comportamento de retenção de formato durante derretimen- to. O teor de gordura reduzido de 0 a 5% de gordura apóia um caráter enco- rajador à saúde ou "premium light". A estrutura de célula de ar/bolha peque- na e estreitamente distribuída em tamanho também permite economias de custo notáveis com ingredientes de estabilização.

Outra grande vantagem do produto novo refere-se a processa- mento através de um processo de congelamento muito simples, que é apli- cado à espuma gerada em temperatura ambiente e cheia em béque- res/recipientes apropriados sob condições quiescentes. Isto provê economi- as de custo grandes com relação ao equipamento de processamento, por- que freezers contínuos não são requeridos.

Em um aspecto, o produto de espuma comestível congelado tem um tamanho de célula de ar superfino tendo um diâmetro de célula de ar médio menor do que aproximadamente 10 mícrons a 15 mícrons. O produto de espuma comestível congelado é também caracterizado por ter uma distri- buição de tamanho de bolha estreita com uma razão de X90,o / Xio,oque não é maior do que aproximadamente 2-3.

O produto de espuma comestível congelado novo tem uma cre- mosidade de textura definida por ter um tamanho de célula de ar superfino tendo um diâmetro de célula de ar médio de não mais do que aproximada- mente 15 mícrons. Ainda, a espuma comestível tem uma característica de habilidade de ser retirada com colher definida por ter um diâmetro de cristal de gelo médio abaixo de aproximadamente 50 mícrons, bem como estabili- dade a congelamento descongelamento multiciclo aperfeiçoada.

A estabilidade a congelamento descongelamento multiciclo é definida pela mistura tendo cerca de 0,05 a 2% em peso de um emulsifican- te, para formar fases Iamelares ou vesiculares e cerca de 0,05 a 0,5% em peso de um estabilizador tal como goma guar ou outras gomas, onde o e- mulsificante está em uma faixa de concentração específica de emulsificante, e onde as fases Iamelares e de vesícula do emulsificante são formadas na matriz de líquido e então localizadas nas ou na vizinhança das interfaces gás/fluido do produto de espuma. Ainda, moléculas carregadas podem ser usadas, as quais podem incorporar à estrutura de fase Iamelar e devido a forças eletrostáticas repulsivas causar tumefação da fase Iamelar contanto que o pH seja ajustado no domínio neutro em torno de pH 7, de modo a au- mentar a estabilidade a congelamento descongelamento multiciclo da estru- tura de espuma.

Neste produto de espuma comestível congelado, interfaces de célula de ar são estabilizadas por fases mesomórficas multicamada (lamela- res ou vesiculares) que são seletivamente ajustadas em seu comportamento de tumefação, imobilização de água e estabilização de estrutura através da adição de uma quantidade de ácidos graxos não-esterificados sob pH neutro ajustado e próximo a condições de concentração de íon zero. O produto de espuma comestível congelado tem um pH neutro ajustado de 6,8-7,0 e con- centração de íon muito baixa na faixa de água desionizada durante o ama- durecimento de preparação da mistura. De preferência, o produto de espu- ma comestível congelado tem um pH ajustado de cerca de 3,0 antes da ae- ração da mistura.

Em uma modalidade, o produto de espuma comestível congela-

do inclui cerca de 20-45% de matéria seca consistindo em 0,25% de sólidos do leite, 10-40% de açúcares, 0-10% de gordura e combinações dos mes- mos. Em alguns aspectos, o produto de espuma comestível congelado tam- bém inclui cerca de 0,1 a 1% em peso de um emulsificante para formar fases Iamelares e cerca de 0,05 a 1,25% em peso de um estabilizador de uma goma conforme aqui descrito. O emulsificante pode estar em uma faixa de concentração específica de emulsificante, onde as fases Iamelares ou de vesícula do emulsificante são formadas nas ou na vizinhança das interfaces de gás/fluido do produto de espuma. O produto de espuma comestível congelado pode também usar

moléculas carregadas sob condições de pH neutro, que podem incorporar à estrutura de fase Iamelar e devido a forças eletrostáticas repulsivas causar tumefação da fase Iamelar então melhorando a estabilidade da estrutura de espuma. O produto de espuma comestível congelado pode também usar poliglicerol ésteres (PGE) de ácidos graxos como emulsificantes então for- mando as estruturas Iamelares ou de vesícula e ácidos graxos não- esterificados como as moléculas carregadas incorporando às camadas Ia- melares ou vesiculares e causando o tumefação da respectiva estrutura de lamela/vesícula. O tumefação pode ser controlado através do controle da concentração de moléculas carregadas adicionadas que podem incorporar à estrutura de fase Iamelar e devido a forças eletrostáticas repulsivas causar tumefação da fase lamelar, então melhorando a estabilidade da estrutura da espuma. Em tal composição, o tumefação de estruturas Iamelares formadas por poliglicerol ésteres de ácidos graxos é controlado ao ter uma concentra- ção de ácidos graxos não-esterificados adicionais na faixa de cerca de 0,01 a 2% em peso.

O produto de espuma comestível congelado tem uma fração de gás na espuma que é ajustável para aproximadamente 25 a 75% em volume e de preferência na faixa de 50-60% em volume e um teor calórico para o produto de espuma congelado com uma expansão de aproximadamente 100% que é menos do que aproximadamente 55 kcal/100 ml. Conforme aqui usado, expansão é definida como a razão (densidade de mistura - densida- de de amostra de espuma) / (densidade de amostra de espuma) ou, em ou- tras palavras, expansão é uma medida do ar adicionado, isto é, o aumento percentual em volume de produto devido à incorporação ou aprisionamento de bolhas de ar.

O produto de espuma comestível congelado descrito acima pode

ser feito através do método preferido que segue que inclui as etapas de for- mação de uma mistura através de dissolução de açúcares e estabilizadores em água desionizada; adição de um emulsificante à mistura; aquecimento da mistura a uma temperatura acima do ponto de fusão do emulsificante para dissolver o emulsificante na mistura; homogeneização da mistura; esfriamen- to da mistura a uma temperatura de esfriamento de menos do que cerca de 10°C; armazenamento da mistura na temperatura de esfriamento por apro- ximadamente várias horas; diminuição do pH da mistura para uma faixa áci- da; aeração da mistura para formar uma espuma; e congelamento quiescen- temente da espuma. Em um aspecto, a mistura é aquecida a uma tempera- tura de pasteurização.

Em outro aspecto, os açúcares e estabilizadores são dissolvidos em água desionizada a 35-45°C e pH ajustado para uma condição aproxi- madamente neutra antes da adição do emulsificante. A condição aproxima- damente neutra tem um pH de cerca de 6,8.

Em outro aspecto, o emulsificante é dissolvido em uma tempera- tura acima de aproximadamente 20 a 60°C, com mais preferência a 80°C com pasteurização subsequente por não menos do que aproximadamente segundos. Em outro aspecto, o emulsificante é dissolvido em uma tempe- ratura acima de aproximadamente 80°C com pasteurização subsequente por não menos do que aproximadamente 30 segundos.

Em outro aspecto, a homogeneização é realizada como uma homogeneização em uma etapa em uma pressão de homogeneização de não menos do que aproximadamente 100 bars. Alternativamente, a homo- geneização é realizada como uma homogeneização de uma etapa em uma pressão de homogeneização de aproximadamente 15 Mpa (150 bars).

Após a homogeneização a mistura é esfriada para aproximada-

mente 4°C e armazenada por um período de tempo de aproximadamente mais de 8 horas. Alternativamente, após a homogeneização a mistura é es- friada para aproximadamente 4°C e armazenada por um período de tempo de aproximadamente mais de 12 horas. De preferência, antes da aeração o pH é diminuído para menos do que aproximadamente 3-4 através da adição de ácido cítrico. Enquanto diminuindo o pH, sais podem ser também adicio- nados à mistura.

A aeração é realizada usando um dispositivo de dispersão de gás finamente. O dispositivo pode ser: um dispositivo de batimento de ro- tor/estator, um dispositivo de batimento de membrana estática, um dispositi- vo de batimento de membrana giratória ou uma combinação dos mesmos. A aeração pode ser realizada em uma faixa de temperatura de aproximada- mente 4 a 50°C.

Em uma modalidade, o dispositivo de batimento de membrana giratória é equipado com uma membrana de distância de poro controlada tendo um tamanho de poro de 1-6 mícrons e 10-20 mícrons de distância de poro permitindo a dispersão fina com distribuição de tamanho de bolha es- treita, e a membrana gira com uma velocidade circunferencial na faixa de 5 a 40 m/s, onde a distribuição de tamanho de bolha estreita é definida como uma distribuição com uma razão Xgo.o/ Χιο,ο de não mais do que aproxima- damente 3. Em um aspecto, o dispositivo de batimento de membrana girató- ria gira dentro de um alojamento cilíndrico, formando uma lacuna anular de 0,1 a 10 mm com a superfície da membrana, então permitindo separação aperfeiçoada de bolhas de ar distribuídas em tamanho mais estreitamente da superfície da membrana.

O processo novo descrito acima permite a formação da estrutura de espuma nova com os diâmetros de bolha médios superfinos novos, distri- buição de tamanho muito estreita com estabilidade de espuma alta relacio- nada sob temperatura ambiente e condições de pressão atmosférica (por exemplo, vide Tabela 2). Com um congelamento quiescente subsequente o produto de espuma congela sem engrossamento da estrutura de bolha da espuma. Conforme aqui usado, engrossamento refere-se ao aumento do tamanho de bolha médio e largura de distribuição de tamanho.

Tabela 2: Faixas de fração de tamanho e volume de fases dispersas para o produto de espuma___

Células de gás/ar Cristais de gelo de água Diâmetro médio X50,o 1-10 10-60 Fração de volume/% em vol. 25-70 40-50

Uma vantagem adicional da estrutura de produto de espuma no- vo é o processo de congelamento quiescente do produto de espuma. Este congelamento quiescente não gera estrutura de cristal de gelo grossa e for- temente interconectada com dureza e frieza significantes subsequentes do produto.

A Figura 1 é um gráfico exemplar de função de distribuição de tamanho de bolha de ar q0(x) (por exemplo, distribuição de densidade de número) após tratamento de dispersão em um dispositivo de dispersão de fluxo turbulento rotor/estator com geometria de pino intermistura usando as condições que seguem: receita NDA-I, r.p.m.: 3500, fração de volume de gás 0,5, diâmetros de bolha Χιο,ο, Χδο,οβ Xgo,o (valores da distribuição de número, q0(x)) são 6,944, 13,667 e 24,713. Embora isto seja útil para certas modali- dades de espuma, não é preferido a fim de obter uma espuma estável a congelamento-descongelamento múltiplo.

A Figura 2 é um gráfico exemplar de função de distribuição de tamanho de bolha de ar q0(x) (por exemplo, distribuição de densidade de número) do produto de espuma de acordo com uma modalidade da presente invenção após tratamento de aeração no novo dispositivo de aeração de membrana giratória de fluxo laminar. A membrana foi montada no cilindro interno giratório com as condições que seguem: receita NDA-1, lacuna: 0,22 mm, r.p.m.: 6250; fração de volume de gás 0,5. A Figura 2 pode ser compa- rada com a distribuição resultante recebida de aeração do mesmo modelo de receita (NDA-1) com um dispositivo de batimento de rotor/estator conven- cional (R/S) mostrado na Figura 1. Como pode ser visto, uso do dispositivo de membrana giratória leva a um tamanho de bolha muito menor e distribui- ção de tamanho de bolha estritamente controlado.

A comparação de tamanho de bolha é também quantitativamen- te mostrada na Figura 3, que é um gráfico em barra exemplar com barras mostrando os diâmetros de bolha X10,o. Χβο,ο e X90,o para três proces- sos/dispositivos de aeração diferentes: um pino de intermistura de ro- tor/estator convencional com características de fluxo turbulento (A), um novo processo/dispositivo tipo I de membrana com membrana montada em cilin- dro interno giratório (B-Tipo I) e processo/dispositivo tipo Il de membrana novo com membrana fixada na alojamento e cilindro sólido interno giratório com superfície lisa ou perfilada (B-Tipo II). As condições de operação para o dispositivo B-Tipo Il foram receita NDA-1, fração de volume de gás 0,5. Am- bos dispositivos B-Tipo I e B-Tipo Il produzem tamanhos de bolha e distribu- ições de tamanho significantemente menores.

A largura de distribuição de tamanho de bolha reduzida do pro- duto de espuma processado no dispositivo de membrana giratória da inven- ção é demonstrada na Figura 4, que é um gráfico exemplar de razão de di- âmetro de bolha Xgo.o/ Χιο,ο indicando a largura de distribuição de tamanho de bolha ou "estreiteza" respectivamente para as três versões de proces- so/dispositivo de areação diferentes previamente mencionados. A razão Xgo.o / X1O1O para os dispositivos B-Tipo I e B-Tipo Il é menor do que aquela do dis- positivo Tipo A com o dispositivo Tipo B provendo quase metade do disposi- tivo Tipo A. Isto está relacionado com a uniformidade das forças de cisalha- mento impactantes na superfície da membrana (dispositivos Tipo B) causan- do separação de bolha da superfície de membrana comparado com a distri- buição de estresse muito menos uniforme causando quebra de bolhas gran- des em menores dentro da distribuição de estresse heterogênea em lacunas rotor-estator (Tipo A). Um tamanho de bolha substancialmente uniforme significa que a maioria das bolhas está em uma faixa de tamanho particular para evitar ou reduzir desproporcionamento de bolha pela transferência de gás das bolhas menores para maiores (Amadurecimento de Ostwalt). Uma distribuição de tamanho de bolha substancialmente uniforme significa que a razão de diâ- metro de bolha particular Xgo.o/ Χιο,ο é menos do que cerca de 5, de prefe- rência menos do que 3,5, com mais preferência ainda abaixo de 2 a 3.

Além das características de estrutura de bolha de gás diferentes de produto de espuma, associadas com o dispositivo de batimento usado, características de produto de espuma são baseadas em sua estabilidade de estrutura alta resultante do novo conceito de estabilização interfacial. Este novo conceito de estabilização interfacial é baseado no uso de sistemas de tensoativo que permitem a formação de estruturas interfaciais Iamelares ou vesiculares para as quais ainda um efeito de tumefação pode ser ajustado através de implementação de uma fração controlada de moléculas específi- cas em estrutura de fase lamelar/vesicular. A Figura 5 mostra tal estrutura de fase Iamelar formada por ésteres de poliglicerol de ácidos graxos (PGEs). A Figura 6 demonstra a dependência do volume de fase Iamelar (tumefação) como uma função de concentração de ácido graxo não-esterificado adicio- nado. No entanto o ajuste de tumefação é melhor compreendido no contexto do processo novo para a formação da espuma, mostrado na Figura 7. Este processo compreende dissolução de açúcares e estabilizadores em água desionizada, adição do emulsificante e dissolução dele em uma temperatura acima de sua temperatura de derretimento, de preferência em temperatura de pasteurização, pasteurização acoplada ou separada e subsequente ho- mogeneização de uma etapa, seguido por esfriamento da mistura para 5 a 10°C, e subsequente armazenamento nesta temperatura por um período de tempo de várias horas. Etapas finais incluem diminuição do pH para o domí- nio ácido, com subsequente aeração e congelamento quiescente da espuma resultante.

A Figura 8 demonstra o resultado para a estrutura de fase de PGE lamelar/vesicular se alguém mudar a ordem da etapa de aquecimento (I) e a etapa de ajuste do pH (II). O recipiente à esquerda ilustra a espuma de bolha fina feita da ordem correta, enquanto aquele da direita, feito da condução da ordem reversa de etapas (II, então I), mostra um colapso de estrutura acentuado, sem nenhuma habilidade de estabilização de espuma.

Na Figura 9, a característica de estabilidade de espuma inteli-

gente é demonstrada, expressa pela característica de drenagem (líquido se- parado após 60 minutos sob temperatura ambiente e condições quiescen- tes). Como pode ser visto a partir da altura do fluido aquoso drenado, para um sorvete de fruta comercial (o cilindro à esquerda), isto é cerca de 15 ve- zes a altura de uma amostra de espuma inteligente (o cilindro à direita) sob condições de testes similares. A presente espuma perde menos do que 2% em volume neste teste.

A Figura 10 demonstra a estabilidade de espuma inteligente sob condições de congelamento-descongelamento com relação ao diâmetro mé- dio da bolha de gás. Como pode ser visto a partir da comparação da estrutu- ra antes (Figura 10A) e após (Figura 10B) o tratamento com choque térmico, não há nenhuma mudança significante da distribuição de tamanho de bolha. Isto marca a "estabilidade a congelamento-descongelamento múltiplo" ino- vadora de espuma inteligente. A Figura 11 demonstra também o comportamento estrutural sob

condições de congelamento-descongelamento, no entanto com relação ao diâmetro médio do cristal de gelo. Novamente não há nenhuma mudança significante vista em tamanho de cristal de gelo demonstrando a "estabilida- de de congelamento-descongelamento múltiplo" alta inovadora da espuma inteligente.

Outra modalidade da presente invenção refere-se a novos dis- positivo e técnicas para aeração da mistura líquida descrita acima para for- mar o produto espumado. Com relação a isso, uma modalidade da presente invenção revela um processo novo para a geração mecanicamente uniforme e suave de dispersões de gás ou espumas com bolhas de gás distribuídas estreitamente em tamanho finamente dispersas.

No processo para a geração mecânica suave de dispersões de gás finas com tamanhos de bolha de gás estreitamente distribuídos, as bo- lhas são geradas na superfície de uma membrana e da qual sua separação é eficientemente causada ou através de movimento rotacional da membrana dentro da fase fluida contínua e/ou através de fluxo giratório desta fase fluida através da membrana aplicando devido à ação de cisalhamento, alongamen- to e estresses normais superpostos.

O método para a geração mecânica suave de dispersões de gás ou espumas tendo bolhas superfinas estreitamente distribuídas em tamanho inclui: provisão de uma membrana (ou meio poroso) formando pelo menos uma superfície de uma lacuna estreita de superfície dupla; aplicação de um gás através dos poros da membrana, o gás formando bolhas ou filamentos de gás quando aplicado através dos poros da membrana; separação das bolhas ou filamentos de gás da superfície na borda da lacuna da membrana; e mistura das bolhas ou filamentos de gás dentro de uma fase fluida líquida contínua, a fase fluida líquida estando presente na lacuna.

Em um aspecto, a separação e a mistura são realizadas através de qualquer um dos mecanismos que seguem: um estresse de cisalhamen- to, estresses de alongamento, estresses de inércia agindo homogeneamente e combinações dos mesmos, causados pelo movimento de uma das superfí- cies da lacuna com relação à outra.

Em um aspecto, a aplicação do gás inclui impulsionar o gás a- través dos poros da membrana. O impulsionamento pode ser realizado atra- vés de bombeamento, vácuo ou sucção do gás através dos poros da mem- brana. A fase líquida pode ser também bombeada através da lacuna. Em um aspecto, a lacuna é formada entre duas superfícies, pelo

menos uma das quais inclui a membrana. A lacuna pode ser formada entre dois corpos simétricos giratórios um concentricamente inserido no outro, o segundo consequentemente formando um alojamento em torno do primeiro e uma lacuna concêntrica ou ecêntrica entre os corpos. Alternativamente, a lacuna pode ser formada entre dois corpos simétricos giratórios um concen- tricamente inserido no outro, o segundo consequentemente formando um alojamento em torno do primeiro e uma lacuna ecêntrica entre os corpos. Ainda, ambas superfícies da lacuna podem ser formadas por membranas.

Embora uma ou ambas superfícies da lacuna possam ser feitas de um material de membrana, a superfície de lacuna ou interna ou externa é movida com relação uma à outra. O movimento pode ser em uma superfície fixa ou variável ou ajustavelmente fixa ou periodicamente oscilante, veloci- dade circunferencial ou em uma história de velocidade-tempo controlada com relação à outra superfície.

A taxa de fluxo de gás através da membrana pode ser em uma taxa de fluxo constante ou variável ou periodicamente variável. O fluxo de líquido pode se mover com relação às superfícies da

lacuna em qualquer um dos regimes de fluxo que seguem: fluxo de cisalha- mento laminar puro, fluxo de cisalhamento laminar e de alongamento mistu- rado, fluxo de vórtex Taylor, fluxo turbulento guiado por inércia nas condi- ções de regime de fluxo laminar para transiente e combinações dos mes- mos. O regime de fluxo do líquido dentro da lacuna pode ser ajustado para gerar estresses de cisalhamento ou alongamento ou inércia bem definidos separando as bolhas de gás de filamentos da superfície de membrana. Ain- da, em adição ao fluxo gerado na lacuna causado pelo movimento de pelo menos uma das superfícies da lacuna, um fluxo através do componente de velocidade de fluido pode ser gerado bombeando a fase fluida líquida contí- nua através da lacuna. Em um aspecto, a velocidade circunferencial relativa das superfícies de lacuna pode estar na faixa de 1 a 40 m/s com relação uma à outra. Da mesma maneira, a velocidade média axial da fase fluida líquida contínua na lacuna pode ser ajustada dentro de uma faixa de aproxi- madamente 0,01 a 5 m/s.

Em outro aspecto, a pressão de transmembrana aplicada para a fase de gás pode estar dentro de uma faixa de aproximadamente 0,005 a 0,5 MPa (0,05 a 5 bar). Da mesma maneira, a pressão transmembrana axial a- plicada à fase fluida líquida pode estar dentro de uma faixa de aproximada- mente 0,001 a 0,1 MPa (0,01 a 10 bar). Em outro aspecto, a lacuna é contro- lada por uma válvula de pressão contrária ajustada em uma faixa de aproxi- madamente 0,01 a 0,5 MPa (1 a 5 bar) de pressão absoluta. Ainda outra modalidade da presente invenção refere-se a um dispositivo para realizar este novo processo de espumação usando ou uma membrana instalada em um corpo giratório, circundado por um alojamento concêntrico ou ecêntrico formando uma lacuna de fluxo estreita com o corpo giratório, ou usando a construção reversa com uma membrana instalada no alojamento concêntrico ou ecêntrico e um corpo giratório sólido formando a respectiva lacuna de fluxo com a membrana ou alojamento. Dentro da lacu- na de fluxo concêntrica ou ecêntrica restrições de fluxo localmente formado são providas a fim de gerar contração de fluxo local causando alongamento de componentes de fluxo e/ou fluxos turbulentos. Em adição ao componente de fluxo giratório gerado pelo movimento de corpo giratório, há um compo- nente de fluxo axial gerado devido ao bombeamento da fase fluida contínua continuamente através da lacuna de fluxo de dispersão.

O processo de aeração novo descrito acima é vantajoso pelo fato de que ele permite a dispersão suave de bolhas de gás/ar sob condi- ções de fluxo laminar, que não foram aplicadas antes a dispersões de gás/líquido finamente dispersas.

Ainda, a alimentação de força ou energia específica de volume reduzido durante processamento permite melhor controle de dissipação de energia de fricção viscosa e aumento de temperatura relacionado no siste- ma, então permitindo melhor proteção de componentes do sistema mecâni- cos e sensíveis ao calor.

Ainda, como um resultado do equilíbrio de forças de cisalhamen- to e alongamento ou estresses uniformemente distribuídas dominando o processo de dispersão de bolha e influência de perturbação menos relevante de forças de desmistura centrífuga ou estresses apoiando recoalescência de bolha, acoplado com uma etapa de dispersão inicial pelos poros da mem- brana, bolhas muito finamente dispersas que são ainda estreitamente distri- buídas em tamanho, são geradas. Consequentemente, as propriedades do produto de espuma relacionadas com microestrutura podem ser também ajustadas de uma maneira mais distinta comparado com dispersões de gás/espumas resultantes de tecnologias de batimento/aeração convencio- nais.

Ainda, o componente de fluxo giratório ajustável dá independên- cia dos estresses de dispersão de ação aplicados para separação de bolha da superfície de membrana, deformação de bolha e quebra de bolha, da ta- xa de fluxo de volume/massa através do processo contínuo.

Além disso, para frações de gás maiores a nova dispersão de bolha de gás suave permite mais refinamento de tamanho de bolha com fra- ção de gás alta, que não é o caso para as técnicas de pino intermistura ba- seadas em rotor/estator convencionais com características de fluxo de dis- persão turbulentas.

O novo aparelho descrito acima tem várias vantagens, e permite modificação e ajuste simples das características de cisalhamento e/ou cisa- Ihamento misturado e fluxo em excesso de membrana de alongamento /fluxo de dispersão desejadas, apoiando separação e quebra eficientes das bo- lhas. Em parte, devido à grande diferença de densidade entre as duas fases (gás/líquido) um aumento moderado na pressão transmembrana muda o mecanismo de dispersão de bolha de separação de bolha metade esférica para esférica da superfície de membrana para filamento de gás lançando através dos poros para a fase fluida contínua levando a alongamento de fi- lamento de gás e quebra apoiada pelos efeitos de cisalhamento e relaxa- mento adicionalmente superpostos.

O lançamento de filamento ou mecanismo de alongamento pode ser apoiado mais pela ação de forças centrífugas quando a membrana é ins- talada na parede do alojamento interno não-giratório. Liberdade adicional para melhorar a separação de go-

ta/eficiência de quebra de filamento é dada pela aplicação facilitada de ca- racterísticas de fluxo de alongamento superposto devido a ajuste ecêntrico da parte giratória (por exemplo, o cilindro interno).

Devido à dispersão de bolha altamente eficiente e nova, há um tempo de residência muito mais curto requerido na lacuna de dispersão comparado com dispositivos convencionais. Isto por sua vez leva a um apa- relho vantajosamente compacto e de alto rendimento que é vantajoso para capacidade maior e/ou redução de custo de produção para a produção de produto de espuma relacionado.

O tamanho da bolha da espuma pode ser ainda controlado du- rante a fabricação através da seleção ou mudanças de certas variáveis ou parâmetros. Ainda assim, a distribuição de tamanho de bolha permanece pequena e conforme aqui revelado de modo que uma espuma estável uni- forme é gerada. Uma primeira variável é o tipo de dispositivo a usar, uma vez que cada um dá uma faixa ligeiramente diferente de tamanhos de bolha. Isto é provavelmente devido à lacuna entre a membrana e o alojamento. Em geral, todos os parâmetros sendo iguais, quanto maior a lacuna entre os dois, maior o tamanho da bolha. Após seleção do dispositivo e lacuna dese- jados, a velocidade rotacional do dispositivo pode ser variada para obter o tamanho de bolha desejado, com as velocidades giratórias menores geral- mente resultando na produção de bolhas de tamanho maior. Outra variável que pode ser controlada é a receita da matriz de líquido, ambos para o tipo de líquido e os aditivos ou componentes desejados que são incluídos. Em geral, uma quantidade menor de emulsificante resultaria em bolhas maiores, enquanto aumento da quantidade de emulsificante provê material suficiente para formar uma estrutura de gaiola que pode acomodar bolhas de tamanho menor. Como bolhas menores têm uma área de superfície maior do que bo- lhas maiores, uma quantidade maior de emulsificante é necessária para re- vestir as bolhas e formar a gaiola. É interessante notar que não parece que os tamanhos das bolhas a serem geradas não dependam do tamanho de poro da membrana ou da viscosidade da matriz. Características de processo e dispositivo adicionais bem como

vantagens relacionadas comparado com o estado da técnica são dadas em detalhes adicionais na descrição que segue e nos desenhos acompanhantes onde certas modalidades da invenção e suas propriedades relacionadas são descritas.

A Figura 12 é um diagrama esquemático do processo de mem-

brana/dispositivo novo (Tipo B I) com a membrana montada no cilindro inter- no giratório (Tipo I), de acordo com uma primeira modalidade da invenção. Na Figura 12, (1) indica vedações de anel deslizantes de dois lados permi- tindo a aplicação de gás/ar sem vazamento através do eixo oco giratório (2). O gás/ar que entra no eixo na entrada de ar/gás (3a) flui através do canal de eixo interno (3b) e deixa o eixo novamente através de furos (3c) no cilindro giratório oco (4), que em sua superfície contém a membrana (6). O gás/ar é uniformemente distribuído no cilindro oco (3d) e dele pressionado através dos poros da membrana (3e) na lacuna de fluxo de dispersão (7) formando bolhas na superfície da membrana (8) ou lançando um filamento de gás/ar (11) na lacuna. A fase fluida contínua entra no dispositivo de dispersão na entrada de fluido/mistura (5). Assim que o fluido/mistura entra na lacuna de dispersão (7) o componente do fluxo giratório dominante se sobrepõe ao componente de fluxo resultante axial. Dentro da lacuna bolhas de gás de campo de fluxo (8) são separadas da superfície da membrana e filamentos de gás (11) se quebram sob condições de estresse muito uniformes agindo na lacuna de fluxo estreita (7). Isto é mais claramente visto na Figura 12A. A dispersão de gás/espuma deixa o dispositivo na saída de espuma (16). O alojamento cilíndrico (17) é em geral construído como um revestimento de resfriamento a fim de transferir o calor de fricção viscosa dissipado para um agente de resfriamento, que entra no revestimento de resfriamento na entra- da de agente de resfriamento (9) e a deixa na saída de agente de resfria- mento (10).

A Figura 13 mostra informação adicional para o novo proces- so/dispositivo de membrana Tipo B Il com a membrana montada no aloja- mento fixo (Tipo II), de acordo com uma segunda modalidade do presente aparelho. O eixo (2) e o cilindro conectado (4) não são mais parte do sistema de aeração. A membrana (6) é montada em uma construção de gaiola (18) conectada à superfície interna do alojamento cilíndrico (17) e formando uma câmara de gás/ar entre a parede do alojamento interno e a membrana. Atra- vés de uma entrada de gás/ar central (13a) a câmara (19) é fornecida com gás/ar, que é distribuído uniformemente (13b) e pressionado através dos poros da membrana (13e) na lacuna de dispersão (7).

O fluxo de fluido contínuo e seu impacto sobre o procedimento de dispersão são esperados ser similares à versão tipo I do processo descri- to acima (Figura 12), exceto que o impacto diferente das forças centrífugas que neste dispositivo tipo Il apóia mais lançamento de fase de gás na lacuna de fluxo de dispersão, formando de preferência filamentos de gás/ar (11), enquanto no dispositivo tipo I as forças centrífugas trabalham contra o me- canismo de lançamento então dando maior preferência à formação de bo- lhas na superfície da membrana. No entanto isto depende da taxa do fluxo de volume de gás e da pressão de transmembrana aplicada. Em uma se- gunda seção ampliada da lacuna entre a membrana e cilindro externo um padrão de fluxo de vortex Taylor (24) que contribui para uma separação de bolha aperfeiçoada da membrana é mostrado na Figura 13A.

Pode ser esperado que o mecanismo de lançamento demons- trado esquematicamente na parte de lacuna ampliada da Figura 13A favore- ça até certo ponto a formação de bolhas menores onde o filamento de gás/ar formado é suposto ser de formato delgado quando quebrado em gotículas (8) no fluxo de dispersão. Do contrário, formação de bolha na superfície de membrana giratória interna pode ser esperada formar entidades de gás/ar mais compactas com a tendência se separadas de formar bolhas de gás maiores ou até mesmo uma camada de gás conforme demonstrado na Figu- ra 12A. No último caso formação de bolha pode acontecer na superfície da camada de fluido da qual filamentos são separados. Essas tendências foram confirmadas através de experimentos conforme demonstrado nas Figuras 1, 3, 4, 16, 17 e 18 mostrando distribuições de número de tamanho de bolha resultantes (Figura 1: para membrana montada em cilindro giratório interno (Tipo 1); Figura 16: para membrana montada em alojamento fixo (Tipo II) e diâmetros de bolha médios como função da fração de volume de gás para os dois processos/dispositivos diferentes tipos Bl e Bll (Figura 17) e Figura 18 para um dispositivo de rotor-estator. Interessantemente em fração de volume de gás maior (aqui: 50% vol.) o tamanho de bolha médio atinge o mesmo valor. Isto apóia a interpretação que o mecanismo de separação/quebra de bolha de gás/ar se aproximou de um tipo comum.

Esta constatação surpreendente motivou a combinação de am- bos processo/dispositivo tipo I e II, que significa que ambos, o cilindro girató- rio e o alojamento, podem ser equipados com uma membrana então dupli- cando a capacidade de aeração por volume de lacuna de dispersão. Os pa- drões de fluxo de vortex Taylor conforme mostrado na Figura 12 também acontecem na construção tipo Il reversa se um número Taylor crítico (por exemplo, 41,3) for excedido.

Componentes de fluxo de alongamento permitindo esticamento de filamento maior podem contribuir substancialmente para aumentar mais a formação de filamentos de gás/ar delgados ao invés de entidades de gás/ar compactas na superfície da membrana. A fim de implementar tais compo- nentes de fluxo de alongamento a colocação ecêntrica (22) do cilindro inter- no giratório dentro do alojamento cilíndrico é usada conforme mostrado nas Figuras 14A e 14B. No domínio de fluxo de lacuna contrátil o fluido é acele- rado no domínio de lacuna de fluxo direcionado para dentro (20) permitindo alongamento de filamento de gás adicional. No domínio de fluxo de lacuna divergente (21) alongamento negativo equivalente à contração pode apoiar o relaxamento de filamento de gás/ar esticado então apoiando a geração das chamadas instabilidades Rayleigh e levando a um filamento ondulado apoi- ando a quebra em bolhas dispersas distribuídas dimensionadas estreitamen- te.

Fluxo de alongamento e relaxamento periódico local na superfí- cie da membrana pode ser também gerado usando uma superfície perfilada da parede do cilindro sobre a qual a membrana não está montada, conforme demonstrado nas Figuras 15A e 15B para a construção tipo Il do dispositivo de membrana. Neste caso vórtices periódicos (23) batendo na superfície da membrana são gerados.

Sob condições de velocidade circunferencial comparáveis da parte giratória, aplicadas nos experimentos de espumação com o novo pro- cesso tipos I e Il (B) para os quais as distribuições de tamanho de bolha mostradas nas Figuras 1 e 20 foram obtidas e usando o mesmo sistema de fluido modelo que pode ser batido NDA-I, consistindo em uma solução mo- delo aquosa com 0,1% de polissacarídeo/espessante e 0,6% de tensoativo. Experimentos de espumação foram também realizados usando um dispositi- vo de espumação de rotor/estator da Kinematica AG, Luzern (CH), onde condições de fluxo turbulento são tipicamente aplicadas. A distribuição de número de tamanho de bolha resultante é dada na Figura 2. A comparação direta com Figuras 1 e 16 mostra os tamanhos de bolha claramente mais grossos e mais amplamente distribuídos.

Esta comparação é mais pronunciada nas Figuras 3 e 4, onde valores de tamanho de bolha característicos tal como X10lo (isto é, diâmetro de bolha para o qual 10% do número de bolhas são menores), X50,o (isto é, diâmetro de bolha para o qual 50% do número de bolhas são menores) e Xgo.o (isto é, diâmetro de bolha para o qual 90% do número de bolha são menores) e a razão de diâmetro de bolha X90,0 / Χ-ιο,ο (isto é, indicação da largura de distribuição de tamanho de bolha ou "estreiteza", respectivamen- te) para as três versões de processo/dispositivo de aeração diferentes: pino intermistura de rotor/estator convencional com características de fluxo turbu- lento (A), processo/dispositivo de membrana novo com membrana montada no cilindro interno giratório (B, Tipo I) e processo/dispositivo de membrana novo com membrana fixada no alojamento e cilindro sólido interno giratório com superfície lisa (B, Tipo II) são comparados. Além da comparação do processo/dispositivo novo tipos I e Il (B)

com o processo/dispositivo de rotor estator/convencional (A) na mesma ve- locidade circunferencial dos elementos giratórios demonstrados antes, uma comparação mais geral das características de dispersão/espumação foi feita pondo em gráfico os diâmetros de bolha médios como uma função da entra- da de energia volumétrica na dispersão de gás/líquido dentro do dispositivo de espumação. Isto é mostrado na Figura 20 para um segundo sistema NMF-2 de receita de mistura modelo contendo 3% de proteínas de moídos como tensoativo e 1,5% de goma guar como estabilizador/espessante (leves modificações de receitas NMF-2a e NMF-2b, mas comportamento reológico comparável; viscosidade maior comparado com receita de mistura modelo NDA-1 e consequentemente diâmetros de bolha de gás resultante maiores).

Ainda, para a mesma alimentação de energia volumétrica reque- rida mínima de cerca de 3 χ 107 J/m3 para se obter o tamanho de bolha mé- dio mínimo possível da distribuição de volume (q3(x)) de cerca de Xso^: = 70- 75 mícrons no processo/dispositivo convencional (A) (limitação devido à desmistura centrífuga em alimentação de energia/velocidade giratória altas) o novo dispositivo de processo atinge Χβο,β: ~ 40-45 mícrons (tamanho redu- zido em aproximadamente » 40%).

Na Figura 21 novamente as distribuições de número da receita de mistura modelo NDA-1 são mostradas, aerada dentro do dispositivo de membrana giratória tipo Il (membrana montada na parede fixa, externa), no entanto com superfície adicionalmente perfilada do cilindro interno / desig- nada como tipo Il b. Os resultados são comparados com as Figuras 1, 16 e 2. Quando comparado com as Figuras 1, 16 e 2, a comparação mostra que a construção tipo Il também provê bolhas claramente mais finas e mais estrei- tamente distribuídas do que o dispositivo de rotor/estator (Figura 2) e tam- bém mais finas do que o dispositivo de membrana giratório tipo I (Figura 16), mas pior do que o dispositivo de membrana giratório tipo Il sem parede de cilindro interna perfilada (Figura 1).

Conforme aqui mencionado, as espumas da invenção podem ser usadas para fazer vários produtos incluindo aqueles que são comestíveis. Tais produtos incluem produtos congelados tal como sorvetes, sorvete de frutas e outras novidades, gêneros alimentícios refrigerados tal como pudins batidos, queijos cremosos, caldas de sobremesa e similar, ou até mesmo produtos alimentícios aquecidos tal como sopas cremosas, molhos, molhos de carne e similar.

As espumas comestíveis da invenção podem também incluir adi-

tivos comestíveis tal como ervas, condimentos, pedaços de pão, carnes, ve- getais ou inclusões tal como nozes, frutas, pedaços de biscoito, doce ou si- milar conforme desejado para o tipo de produto alimentício. Ainda, xaropes, caldas, materiais semissólidos, tal como marshmallow, manteiga de amen- doim, fudge ou similar podem ser também incluídos quando desejado. Para a modalidade mais preferida de sorvete, o aditivo pode ser usado da mesma maneira que na fabricação de sorvete convencional. Se for desejado sus- pender o aditivo na espuma, é possível processar o componente para dar uma densidade similar àquela da espuma de modo que o aditivo não afunde para o fundo da espuma devido à gravidade quando a matriz está em um estado líquido. Também, aditivos com a mesma densidade que a espuma permanecem no lugar após mistura e antes do congelamento da espuma. Um procedimento convencionalmente conhecido para redução da densidade de um aditivo é através de aeração ou técnicas de espumação similares. Isto também reduz o custo do produto final uma vez que para o mesmo volume o peso do componente ou aditivo é reduzido. As presentes espumas facilitam a fabricação de gêneros alimen-

tícios de custo baixo, baixa caloria, fáceis de fabricar que provêem benefí- cios saudáveis ou nutritivos ao consumidor. Ainda, esses gêneros alimentí- cios podem ser feitos em qualquer temperatura das temperaturas onde a matriz é congelada até temperaturas mais altas onde ela é líquida. Então, produtos podem ser armazenados, transportados ou consumidos em tempe- raturas ambientes, temperaturas menores ou até mesmo em temperaturas mais altas contanto que a matriz não seja aquecida acima de seu ponto de ebulição onde evaporação significante pode causar perda da espuma. Tais produtos podem ser feitos sem gordura com um fundido ou desintegração na boca limpo e rápido, então provendo um perfil ou característica de aroma limpo. Além disso, essas espumas provêem uma sensação na boca cremosa sem a adição de um componente de gordura. Isto permite que a espuma tenha uma densidade calórica baixa, da ordem de 240 a 250 a talvez um máximo de 300 Kcal/100 ml de porção livre de bolha, o que torna a maioria se não todos os produtos eminentemente adequados para o mercado de pouca gordura/baixa caloria. Ainda, esses produtos podem ser feitos livres de proteína e alérgeno uma vez que quaisquer componentes de laticínio são requeridos. Isto resulta em um risco de higiene baixo de modo que produtos podem ser armazenados em temperatura ambiente até o consumo. Mesmo sem um componente de laticínio, esses produtos provêem uma sensação na boca de derretimento rápido, limpo, cremoso, que é desejável e palatável para os consumidores. As bolhas de ar pequenas na espuma agem como pequenas rolimãs para Iubrificar o palato do consumidor.

A espuma cria um modo totalmente novo de fabricar produtos de sorvete. A espuma pode ser fabricada e armazenada em temperatura ambi- ente até desejada ser congelada para formar o sorvete. No processo de fa- bricação, uma espuma genérica pode ser feita que pode ser então proces- sada nas formulações de aroma desejadas e posta em recipientes que po- dem ser transportados, vendidos e armazenados em temperatura ambiente. Este processo seria similar ao que está atualmente disponível para fabrica- ção de tintas onde uma base é feita e a cor é adicionada a ela conforme a demanda. Vantagens similares estão disponíveis para a fabricação de sorve- tes, uma vez que na fábrica aromas ou formulações diferentes podem ser feitos conforme desejado. Na verdade, é agora possível que as lojas compo- nham e vendam ao consumidor o aroma ou formulação específico que eles querem quando compram o produto. O produto é vendido com a espuma em temperatura ambiente de modo que ele é fácil de transportar para casa e armazenar até o uso. Quando um sorvete for consumido, o consumidor pre- cisa apenas colocá-lo no freezer por uma hora ou duas para permitir que a matriz congele. Em seguida, ele pode descongelar e ser armazenado em temperatura ambiente. Como será compreendendo por aqueles versados na técnica,

outros métodos e dispositivos equivalentes ou alternativos para a formação do novo produto espumado comestível de acordo com as modalidades da presente invenção podem ser previstos sem se afastar das suas característi- cas essenciais. Deste modo, a revelação acima pretende ser ilustrativa, mas não limitante, do escopo da invenção que é exposto nas reivindicações que seguem.

Claims (30)

1. Espuma estável compreendendo uma matriz de líquido, bo- lhas de gás e um agente de estruturação que forma uma estrutura de gaiola Iamelar ou vesicular sem geração de um gel dando uma textura tipo borra- cha à espuma, em que a estrutura de gaiola Iamelar ou vesicular aprisiona e estabiliza pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e matriz de líquido nela para reter as bolhas de gás e líquido em uma estrutura suficien- temente compacta que substancialmente previne a drenagem da matriz de líquido e coalescência das bolhas de gás para manter a estabilidade da es- puma mesmo quando a espuma é submetida a choques térmicos múltiplos.

2. Espuma de acordo com a reivindicação 1, em que a matriz de líquido compreende um fluido polar, o gás é nitrogênio, oxigênio, argônio, dióxido de nitrogênio (N2O2) ou misturas dos mesmos, as bolhas de gás têm um diâmetro médio suficientemente pequeno e são suficientemente proxi- mamente espaçadas na estrutura de gaiola Iamelar para prevenir formação de cristais congelados compactos tendo diâmetros médios X5o,o de 50 mí- crons ou mais na matriz de líquido quando a espuma é submetida a uma temperatura que está abaixo da temperatura de congelamento da matriz de líquido.

3. Espuma de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a ma- triz de líquido compreende água desionizada, o gás é ar, as bolhas de gás têm um diâmetro médio X50,o que é menos do que 30 mícrons e são espaça- das por uma distância que é menos do que 30 mícrons e a espuma tem uma razão de distribuição de diâmetro de bolha de gás Χθο,ο/ Χιο,ο que é menos do que 5.

4. Espuma de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, em que as bolhas de gás têm um diâmetro médio X5o,o que é menos do que 15 mícrons e são espaçadas por uma distância que é menos do que mícrons e a espuma tem uma razão de distribuição de diâmetro de bolha de gás X90,o/ Χιο,ο que é menos do que 3,5.

5. Espuma de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, em que o agente de estruturação compreende um composto ou ma- terial anfifílico que inclui porções hidrofóbicas ou hidrofílicas inchadas para formar a estrutura de gaiola Iamelar e/ou vesicular.

6. Espuma de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, em que o agente de estruturação compreende dois componentes de interação o primeiro sendo um composto ou material anfifílico que inclui por- ções hidrofílicas e hidrofóbicas que formam a estrutura de gaiola Iamelar e/ou vesicular e o segundo compreendendo moléculas que penetram na es- trutura da gaiola para dar um grau alto de tumefação da estrutura da gaiola gerado pela carga líquida aumentada em pH neutro em torno de 7 e teor de sal/íon muito baixo no fluido da matriz.

7. Espuma de acordo com a reivindicação 6, em que o primeiro componente do agente de estruturação compreende um poliglicerol éster de ácidos graxos (PGE) fisico-quimicamente ou mecanicamente pré-tratado e está presente em uma quantidade de cerca de 0,25 a 1,5% em peso da ma- triz de líquido e em que o segundo componente do agente de estruturação compreende ácidos graxos não-esterifiçados e está presente em uma quan- tidade de cerca de 0,05 a 2,5% em peso do líquido.

8. Espuma de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o pH e/ou teor de sal do fluido da matriz foi ajustado para pH baixo entre 2 e 4 e/ou para um teor de sal alto após esfriamento.

9. Espuma de acordo com a reivindicação 5, 6, 7 ou 8, em que o agente de estruturação compreende um emulsificante e está presente em uma quantidade de cerca de 0,05 a 2% em peso da matriz de líquido.

10. Espuma de acordo com a reivindicação 5, 6, 7, 8 ou 9, em que o agente de estruturação compreende um poliglicerol éster de ácidos graxos (PGE) termicamente, fisico-quimicamente ou mecanicamente pré- tratado e está presente em uma quantidade de cerca de 0,25 a 1,5% em pe- so da matriz de líquido.

11. Espuma de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que a matriz de líquido inclui um agente de aumento de viscosidade em uma quantidade suficiente para prover a matriz de líquido com uma viscosidade aumentada para ajudar a reter a matriz e bolhas de gás na estrutura de gaio- Ia lamelar.

12. Espuma de acordo com a reivindicação 11, em que a matriz de líquido compreende água, o gás é ar, o agente de modificação de visco- sidade é um carboidrato em uma quantidade de cerca de 5 a 45% em peso da matriz de líquido, uma proteína de planta ou de leite em uma quantidade de cerca de 5 a 20% em peso da matriz de líquido, um polissacarídeo em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líquido ou uma mistura dos mesmos.

13. Espuma de acordo com a reivindicação 12, em que o car- boidrato, se presente, é sucrose, glicose, frutose, xarope de milho, lactose, maltose ou galactose ou uma mistura dos mesmos e está presente em uma quantidade de cerca de 20 a 35% em peso da matriz de líquido, uma proteí- na de planta ou de laticínio, se presente, é proteína de soja, do soro de leite ou do leite ou uma mistura dos mesmos em uma quantidade de cerca de 10 a 15% em peso da matriz de líquido, e o polissacarídeo, se presente, é go- ma guar, goma de alfarroba, goma carrageninana ou goma xantana, pectina ou uma mistura delas em uma quantidade de cerca de 0,1 a 1,25% em peso da matriz de líquido.

14. Espuma sólida compreendendo a espuma de qualquer rei- vindicação anterior mantida em uma temperatura que está abaixo daquela que faz com que a matriz de líquido solidifique ou congele, em que a matriz solidificada ou congelada não inclui cristais congelados compactos do líquido que têm diâmetros médios X50,0 de 50 mícrons ou mais, e ainda em que a espuma permanece estável após choques térmicos múltiplos a -2°C por 6 horas.

15. Método para fabricação de uma espuma estável compreen- dendo uma matriz desionizada de líquido, bolhas de gás e um agente de estruturação formando uma estrutura de gaiola lamelar e/ou vesicular que aprisiona e estabiliza pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e matriz de líquido na mesma, método que compreende: provisão de um composto de agente ou material anfifílico crista- lino que inclui porções hidrofóbicas e hidrofílicas em um fluido polar desioni- zado em um pH entre 6 e 8; adição de um agente de tumefação ao fluido polar com aque- cimento por um tempo e em uma temperatura suficiente para derreter o com- posto ou material cristalino ou semicristalino e prover uma solução da matriz de líquido, o agente de tumefação com as porções hidrofóbicas ou hidrofíli- cas inchadas do agente anfifílico que forma as Iamelas e/ou vesículas da estrutura de gaiola; homogeneização da solução sob condições suficientes para dispersar as Iamelas e/ou vesículas da estrutura de gaiola; esfriamento da solução homogeneizada a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente para fixar as Iamelas e/ou vesículas como uma estrutura de gaiola sem gerar um gel dando uma textura tipo borracha; e provisão de bolhas de ar na solução, em que a estrutura de gaiola Iamelar e/ou vesicular aprisiona e estabiliza pelo menos uma porção substancial das bolhas de gás e matriz de líquido nela para reter as bolhas de gás e líquido em uma estrutura suficientemente compacta que previne substancialmente drenagem da matriz de líquido e coalescência e cremosidade (creaming) das bolhas de gás para preparar uma espuma estável que mantém estabilidade mesmo quando submetida a choque térmico.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, em que o pH do fluido polar é ajustado para aproximadamente 7 e livre de sal antes da adi- ção do agente anfifílico, e a solução é aquecida a uma temperatura acima de 65°C a 95°C por um tempo apropriado relevante para a solubilização de am- bos o agente anfifílico e o de tumefação e eventualmente para pasteurização adicional.

17. Método de acordo com a reivindicação 15 ou 16, em que o agente anfifílico compreende um tensoativo ou mais especificamente um emulsificante e está presente em uma quantidade de cerca de 0,05 a 2% em peso da matriz de líquido, e o agente de tumefação compreende moléculas que são solúveis ou dispersáveis na matriz de líquido com a carga líquida dessas moléculas sendo ajustável através da diminuição do pH para entre 2 e 4 e/ou aumentando o teor de íon de sal, com as moléculas adicionadas em uma quantidade entre cerca de 0,05 e 2% em peso da matriz de líquido.

18. Método de acordo com a reivindicação 15 ou 16, em que o agente anfifílico compreende um poliglicerol éster de ácidos graxos (PGE) e está presente em uma quantidade de cerca de 0,25 a 2% em peso da matriz de líquido, e em que o agente de tumefação compreende ácidos graxos não- esterificados (FFA) presentes em uma quantidade de cerca de 0,05 a 2,5% em peso da matriz de líquido.

19. Método de acordo com a reivindicação 15, 16, 17 ou 18, em que a homogeneização é uma homogeneização de pressão alta conduzida a 12,5 a 22,5 MPa (125 a 225 bar) em uma temperatura de cerca de 60°C a 95°C e a solução homogeneizada é esfriada a uma temperatura de menos do que cerca de 10°C, mas sem congelamento da matriz de líquido por um período entre 4 e 20 horas.

20. Método de acordo com a reivindicação 15, 16, 17, 18 ou 19, em que a solução esfriada é tratada mais para reduzir o pH para entre 2 e 4,5 ou para adicionar um sal antes da aeração da solução esfriada para for- mar a espuma.

21. Método de acordo com uma das reivindicações 15 a 20, em que a matriz de líquido compreende um material polar e inclui um agente de aumento da viscosidade em uma quantidade suficiente para prover a matriz de líquido com uma viscosidade aumentada para ajudar a reter a matriz de líquido e bolhas de gás na estrutura de gaiola lamelar.

22. Método de acordo com uma das reivindicações 15 a 21, em que a matriz de líquido compreende água desionizada, o agente de modifi- cação de carboidrato é um carboidrato em uma quantidade de cerca de 5 a 45% em peso da matriz de líquido, uma proteína de planta ou leite em uma quantidade de cerca de 5 a 20% em peso da matriz de líquido, um polissaca- rídeo em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líqui- do, ou uma mistura dos mesmos, e o agente de modificação de viscosidade é adicionado à água desionizada em um pH neutro e com aquecimento mo- derado a uma temperatura de cerca de 30 a 50°C antes da adição do mate- rial ou composto anfifílico.

23. Método de acordo com uma das reivindicações 15 a 21, em que as bolhas de gás são nitrogênio, oxigênio, argônio, dióxido de nitrogênio (N2O2) ou misturas dos mesmos e são providas na solução por um dispositi- vo de batimento ou através da introdução através de uma membrana porosa.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, em que as bolhas de gás têm um diâmetro de bolha de gás médio X5o,o que está entre 10 e 15 mícrons e são inseridas na solução através de um dispositivo de batimento de rotor/estator.

25. Método de acordo com a reivindicação 23 ou 24, em que as bolhas de gás têm um diâmetro de bolha de gás médio X5o,oque está abaixo de 10 mícrons e uma distribuição de tamanho de bolha de gás estreita com uma razão de distribuição de diâmetro de bolha Xgo.o/ Χιο,ο que é menos do que 3,5 e em que as bolhas de gás são providas na solução através de uma membrana giratória de diâmetro de poro médio de 6 micrômetros que é con- figurada, dimensionada, posicionada e movida para separar bolhas de gás deste tamanho da superfície da membrana em que elas são formadas a par- tir do fluxo de gás que passa pela membrana e inseri-las na matriz de líqui- do.

26. Método de acordo com a reivindicação 23, 24 ou 25, em que as bolhas de gás têm um diâmetro de bolha de gás médio Xso.o que está a- baixo de 7,5 mícrons e uma distribuição de tamanho de bolha de gás estreita com uma razão de distribuição de diâmetro de bolha Xgo.o/ X-io.oque é menos do que 3,5 e em que as bolhas de gás são providas na solução através de uma membrana de diâmetro de poro médio de 6 micrômetros que é configu- rada no formato de um cilindro fechado que é estacionário com gás introdu- zido do exterior no cilindro para formar bolhas de gás na superfície interior da membrana, e a matriz de líquido fluindo acima da superfície da membra- na interior eventualmente apoiada por um cilindro de não-membrana girató- rio posto concentricamente ou ecentricamente dentro do cilindro de mem- brana para separar as bolhas de gás e inseri-las na matriz de líquido.

27. Método de acordo com a reivindicação 23, 24, 25 ou 26, em que as bolhas de gás têm um diâmetro de bolha de gás médio Xso.oque está abaixo de Y mícrons e uma distribuição de tamanho de bolha de gás estreita com uma razão de distribuição de diâmetro de bolha Xgo.o/ Xio,oQue e menos do que 3,5 com essas bolhas de gás providas na solução através de uma membrana de 0,6 a 0,8 vez Y micrômetro de diâmetro de poro médio que é configurada no formato de um cilindro fechado que é estacionário com gás introduzido do exterior no cilindro para formar bolhas de gás na superfície interna da membrana, e a matriz de líquido que flui acima da superfície de membrana interior eventualmente apoiada por um cilindro de não-membrana giratório posto concentricamente ou ecentricamente dentro do cilindro da membrana para separar as bolhas de gás e inseri-las na matriz de líquido.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 27, que compreende ainda solidificação da matriz de líquido através da sua manutenção em uma temperatura que está abaixo daquela que faz com que a matriz de líquido solidifique ou congele, em que a matriz solidificada ou congelada não inclui cristais congelados compactos do líquido que têm diâmetros médios X5o,o de 50 mícrons ou mais, e ainda em que a espuma permanece estável após choques térmicos múltiplos.

29. Método de acordo com a reivindicação 28, em que a matriz de líquido compreende um fluido polar, o gás é nitrogênio, oxigênio, argônio, dióxido de nitrogênio ou misturas dos mesmos, as bolhas de gás têm um diâmetro médio suficientemente pequeno e são suficientemente intimamente separadas na estrutura de gaiola Iamelar para prevenir formação de cristais congelados compactos tendo diâmetros médios Xso.ode 50 mícrons ou mais na água da matriz de líquido, e a matriz de líquido compreende ainda um agente de aumento de viscosidade em uma quantidade suficiente para pro- ver a matriz de líquido com uma viscosidade aumentada para ajudar a reter a matriz e bolhas de gás na estrutura de gaiola lamelar.

30. Método de acordo com a reivindicação 28 ou 29, em que a matriz de líquido compreende água desionizada, o gás compreende ar e o agente de aumento de viscosidade é um carboidrato em uma quantidade de cerca de 5 a 45% em peso da matriz de líquido, uma proteína de planta ou laticínio em uma quantidade de cerca de 5 a 20% em peso da matriz de Ii- quido, um polissacarídeo em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2% em peso da matriz de líquido ou uma mistura dos mesmos.