Procédé de fabrication d'une friandise au lait glacé, déshydratée par congélation La présente invention se rapporte à la production de friandises au lait glacé, déshydratées par congélation. Ces produits de confiserie au lait et à la crème glacée, séchés par congélation et stables à l'entreposage peu vent être utilisés comme friandise en soi ou comme pièce centrale d'un produit de confiserie à enduit sucré. On peut également les déhydrater pour reformer la friandise au lait et à la crème congelée originale, par simple addition d'eau et congélation.
Les techniques de séchage par congélation reposent sur le principe de la sublimation de cristaux de glace et de la diffusion des vapeurs d'eau résultantes à travers le produit et hors de celui-ci. La chaleur de sublimation dans les procédés de séchage par congélation est fournie par radiation de plaques ou d'échangeurs de chaleur similaires situés à proximité de la matière congelée. Une chaleur excessive, un vide insuffisant ou un contact direct de la matière congelée avec l'échangeur de cha leur, conduisent au dégel ou à la conversion de la glace en eau, suivie d'une déshydratation ordinaire et d'une évaporation.
Ceci provoque un affaissement ou une alté ration indésirable de la cellule ou autre édifice physique du produit en train de sécher. Dans le cas de friandises congelées à la crème ou au lait glacé, la texture et la qualité du produit sont dues dans une large mesure au caractère stabilisé émulsifié de la crème de beurre dans le produit. Le dégel et la déshydratation du produit conduisent à une rupture de l'émulsion de la crème de beurre et à la séparation des divers composants, qui ne sont pas restaurés en leur état original par tout degré d'effort raisonnable.
Pour les buts de la présente invention, l'expression friandises congelées au lait glacé comprend les mé langes de crème glacée, les produits de crème glacée, les laits glacés, les glaces sucrées; les glaces à haute teneur en graisse, les sorbets, les crèmes congelées et la crème glacée synthétique. L'entreposage et le transport de ces produits ont nécessité l'utilisation d'un équipement de réfrigération onéreux. Cette dépense a limité la distri bution à partir des installations commerciales sur une aire essentiellement locale.
Conformément à la présente invention, les friandises congelées au lait glacé sont séchées par congélation en vue d'obtenir un produit à basse teneur en humidité, qui sous une forme finement divisée est aisément réhydra- table en un produit ressemblant au produit original quant au goût et à la texture. De même il est possible de déshydrater des friandises congelées au lait glacé en un produit sec qui présente de l'intérêt comme frian dise en soi ou comme constituant d'un produit alimen- taire de confiserie.
C'est pourquoi une friandise congelée au lait glacé est produite en refroidissant une friandise congelée au lait glacé, sous la forme d'une plaque, en une plaque monolithique congelée solide, en déshydratant cette pla que congelée par chauffage sous pression réduite, le degré de chauffage étant tel qu'il empêche le dégel et le moussage concomitant de la plaque, jusqu'à ce que la déshydratation soit pratiquement complète.
Dans la friandise congelée au lait glacé déshydratée résultante et réhydratable, le caractère émulsifié cellulaire du pro duit congelé original est conservé sous la forme mono lithique déshydratée, et la, plaque monolithique déshy dratée est restaurable en ses propriétés - originales de texture et de goût par réhydratation et congélation.
Le stade initial de refroidissement ou de congélation doit être effectué sous la pression atmosphérique pour éviter le moussage du produit congelé. Bien qu'il soit conventionnel d'utiliser un refroidissement par évapora tion, c'est-à-dire d'appliquer un vide pour réduire la température du produit, cette technique n'est pas réali sable dans le traitement d'une friandise congelée au lait glacé; à moins qu'elle ne soit déjà à l'état congelé so- lide non ramolli ou non dégelé.
On a découvert que le dégel de la crème glacée ou de matières similaires, quand il est fait sous vide, conduit à un grand volume de mousse. Dans un appareil conventionnel de séchage par congélation, le produit à déshydrater est placé sur plusieurs plateaux, ordinairement du type tamis, de construction ouverte et réticulée. Les plateaux contenant le produit sont empilés en séries espacées à l'intérieur de la chambre à vide. Plusieurs échangeurs de chaleur sont disposés en relation substantiellement opposée en tre les plateaux et à distance de ceux-ci.
L'espacement et la construction des échangeurs de chaleur sont tels qu'ils assurent le transfert de l'énergie calorifique rayon nante sur un trajet relativement court au produit à sé cher. Dans un système à vide poussé, le pourcentage de transmission de chaleur par conduction ou par convec tion est réduit à un minimum.
Le moussage sous vide des friandises congelées au lait glacé ramollies, particulièrement à une surface dége lée dans un tel appareil conventionnel de séchage par congélation, conduit à un contact direct de la mousse avec la surface chauffante adjacente et le procédé doit être arrêté.
Par conséquent il est nécessaire que, préalablement à l'introduction de la friandise congelée au lait glacé dans la chambre à vide de l'appareil de séchage par congélation, celle-ci soit refroidie à un point où elle se congèle sous forme solide et possède une surface con gelée dure qui, lors de la manipulation et du formage, n'est pas prédisposée à fondre, à se dégeler ou à ramollir. A cet égard une température d'environ -230 C, de préférence de -290 C ou moins, est ordinairement requise, bien que le point de fusion ou de dégel du pro duit particulier varie selon la formulation, c'est-à-dire les diverses quantités de sucre et d'aromates.
On com prendra toutefois que le refroidissement évaporatoire peut être et est en fait employé pour maintenir la tem pérature des portions congelées non déshydratées dans un état non dégelé au cours du stade de déshydratation, après que le produit a été refroidi au point désiré, à savoir lorsque la plaque monolithique tout entière, y compris toutes les surfaces, est durcie par congélation.
Le procédé de déshydratation est effectué sous des pressions basses, à savoir au-dessous de la pression de vapeur d'eau de la glace à la température particulière du produit subissant la déshydratation. La pression doit être inférieure à 1,5 mm de Hg, de préférence inférieure à environ 1,0-mm de Hg (absolue).
Le produit est chauffé pendant le stade de déshydra tation, par exemple au moyen d'énergie rayonnante qui émane de la surface de la plaque ou surface d'échange de chaleur. Dans les stades initiaux du procédé, alors que le vide voulu est en train d'être établi, il faut peu de chaleur ou il n'en faut pas, particulièrement si l'équi libre de température du produit est établi par un refroi dissement par sublimation sous vide.
Lorsqu'un chauf fage à partir de sources extérieures est requis pour main tenir la déshydratation à un taux économiquement réali sable, il est obtenu par des échangeurs de chaleur. Ceux- ci peuvent fonctionner dans une gamme étendue de température et ils sont réglés en sorte de fournir une chaleur suffisante - pour maintenir la sublimation ou déshydratation à un maximum sans fondre ni dégeler le produit. De préférence des températures plus élevées sont utilisées dans les stades initiaux de la déshydra tation et elles sont lentement diminuées par étapes lors- que le séchage progresse.
On peut employer une gamme étendue de températures d'échangeurs ou de plaques, allant d'environ 1200 C à environ 320 C ; de préférence elles ne dépassent pas<B>700</B> C. La température du produit, tout au moins en ce qui concerne la portion congelée non déshydratée, doit être maintenue à un point où il ne se produit pas de dégel substantiel, par exemple à environ -230 C ou moins, au cours du stade de séchage.
La durée du procédé est variable, mais ordinaire ment le séchage par congélation peut être effectué en une période d'environ une à vingt heures. Dans la mé thode de séchage par congélation de la présente inven tion, le produit congelé de confiserie au lait glacé est découpé ou autrement formé en plaques monolithiques avantageusement de moins d'environ 25 mm d'épais seur, de préférence d'environ 12 mm d'épaisseur au moins. Ordinairement les plaques plus minces permet tent une diffusion plus rapide de la vapeur du noyau de la matière congelée en voie d'être déshydratée, et elles présentent aussi un plus grand interface de sublimation.
Les friandises congelées au lait glacé de la présente invention sont séchées à une basse teneur en humidité, de préférence inférieure à 4 % d'humidité (en poids) ; dans la forme de réalisation que l'on préfère, cette te neur est inférieure à 11/s Vo d'humidité.
Les friandises au lait glacé et leurs méthodes de fa brication sont connues. Les normes fédérales et d'état des Etats-Unis relatives à la composition des friandises au lait glacé sont mentionnées dans Agriculture Hand- book N0 51, U.S. Department of Agriculture, Agricul- tural Marketing Service, Washington, D.C. (révisée en 1962), particulièrement aux pages 10, 11, 12, 20, 21, 22, 23, 24 et 25.
Les crèmes glacées synthétiques et les laits glacés signalés plus haut sont les produits désignés par (c Frozen dessert-mellorine type et par Low fat frozen dessert-mellorine type dans ledit Agriculture Handbook N0 51. Ce sont essentiellement des produits du genre crème à la glace qui sont préparés avec des graisses animales ou végétales au lieu de l'être avec des matières grasses du lait (par exemple la crème de beurre).
Le procédé considéré ici produit une unité monoli thique qui peut être utilisée comme telle en tant que friandise ou qui peut être utilisée comme composant de celle-ci, par exemple comme barre de bonbon ou comme remplissage de pièce pouvant être enduit de chocolat. On peut aussi la réduire ou la broyer en une matière finement divisée que l'on peut emballer dans des sacs ou dans des boîtes pour le transport et le stockage. Le produit à l'état de poudre peut aussi être réhydraté par simple mélange avec de l'eau et/ou du lait et être con gelé pour fournir un produit comparable à l'original en texture et arôme.
On comprendra que, pour mieux les conserver, les friandises au lait glacé déshydratées par congélation, de la présente invention, sont entreposées de manière à exclure l'humidité atmosphérique, par exemple dans des boîtes scellées hermétiquement sous azote ou dans des sacs laminés à l'épreuve de l'humi dité.
Les exemples suivants illustrent la mise en oeuvre du procédé de la présente invention.
<I>Exemple 1</I> De la crème glacée à la vanille ayant une teneur de 10 % en crème de beurre est découpée en plaques mo- nolithiques de 12 mm d'épaisseur. Les plaques sont pré- liminairement refroidie sous la pression atmosphérique à -200 C.
Le produit est alors placé dans une chambre de séchoir par congélation (Freeze-Dry Pilot - modèle UPFD-X, Vacudyne Corp.) et soumis à une pression de vide de 0,41 mm de Hg (absolue) pendant une pé riode d'une heure et quinze minutes.
Pendant ce temps la température du produit tombe à environ -300 C à -320 C, par suite du refroidissement par sublimation. La chaleur dans les plaques du séchoir est appliquée conformément au régime suivant de pression de cham bre, de température de plaques et de durée pour chaque séquence
EMI0003.0011
Température <SEP> des <SEP> Pression <SEP> en <SEP> mm
<tb> plaques <SEP> en <SEP> OC <SEP> de <SEP> Hg <SEP> (absolue) <SEP> Durée
<tb> 65 <SEP> 0,68 <SEP> 50 <SEP> minutes
<tb> 52 <SEP> 0,49 <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb> 38 <SEP> 0,45-0,
5 <SEP> 15 <SEP> heures <SEP> 40 <SEP> minutes
<tb> Produit <SEP> enlevé Le produit est enlevé du séchoir congélateur après une durée totale de traitement de 18 heures et 15 minu tes sous forme de plaque monolithique à environ 10/0 de teneur en humidité. Le produit est aisément entre posé dans des récipients hermétiquement scellés, à l'épreuve de l'humidité, sans réfrigération.
Des pièces de la plaque sont enduites de chocolat pour produire une barre de bonbon ou un type de confiserie. D'autres sections de la plaque séchée sont découpées en petits morceaux, elles sont enduites de caramel et ensuite d'une couche de chocolat. On com prendra que l'enduit sucré, de chocolat et/ou de caramel, se comporte comme une barrière contre les vapeurs hu mides entourant le noyau de la pièce de bonbon.
Une portion de la plaque est broyée en une poudre fine et entreposée dans des récipients pendant une pé riode de 12 semaines. Au terme de cette période, le produit à l'état finement divisé est mélangé avec de l'eau dans le rapport de deux parties en poids de pro duit séché par congélation pour trois parties en poids d'eau, on place le mélange dans des plateaux et on congèle. Lorsqu'elle est solidifiée, la matière a essen tiellement la texture lisse; le goût, le corps et la. qualité fine de la crème glacée originale.
<I>Exemple 2:</I> Une friandise congelée au lait glacé, connue aux Etats-Unis sous le nom de crème glacée, ayant une te neur en crème de beurre d'environ 41/2 0/0, est traitée par le procédé de l'exemple 1. Le produit en plaques d'environ 12 mm d'épaisseur est initialement solidifié par congélation à une température d'environ -320 C sous la pression atmosphérique. On le place ensuite dans les plateaux de la chambre de séchage par congé lation et l'on réduit la pression à environ 0,12 mm de Hg (absolue) en une période de quarante minutes. Au cours de cette période la température du produit tombe à environ -360 C par suite du refroidissement par subli mation.
De la chaleur est alors appliquée aux plaques du séchoir conformément au régime suivant de tempé rature de plaques, pression et durée pour chaque sé quence
EMI0003.0027
Température <SEP> des <SEP> Pression <SEP> en <SEP> mm
<tb> plaques <SEP> en <SEP> OC <SEP> de <SEP> Hg <SEP> (absolue) <SEP> Durée
<tb> 65 <SEP> 0,19 <SEP> 25 <SEP> minutes
<tb> 52 <SEP> 0,<B>1</B>9 <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb> 38 <SEP> <B>0,15-0,09</B> <SEP> 18 <SEP> heures <SEP> 10 <SEP> minutes
<tb> Produit <SEP> enlevé Le produit est retiré du séchoir-congélateur après une durée totale de 19 heures et 45 minutes.
Le produit a une teneur en humidité inférieure à environ 1 %. On notera que la dernière séquence de séchage est sensi blement plus longue que dans l'exemple 1, par suite de l'opération durant une nuit, mais on comprendra que le séchage est essentiellemeent complet en un temps plus court.
Le produit est broyé; mélangé avec de l'eau dans un rapport d'environ deux parties de produit et de trois parties d'eau, et on le verse dans des plateaux de congélation. Le produit congelé a la texture, le corps, l'arôme et la qualité de la matière congelée au lait glacé originale.
Exemple 3 Un sorbet à l'ananas est découpé en plaques mono lithiques d'environ 37 mm X 50 mm sur 9 mm d'épais seur et il est ensuite traité par le procédé de l'exemple 1. Les plaques sont initialement congelées à l'état solide à une tempéarture d'environ -401) C sous la pression atmosphérique: Ces plaques sont placées dans les pla teaux de la chambre de l'appareil de séchage par congé lation et la pression est réduite à moins de 1 mm de Hg (absolue) en une période de 13 minutes. La température du produit tombe à environ -430 C à -46 C.
De la cha leur est alors appliquée suivant le régime suivant de températures de plaques, de pression et de durée
EMI0003.0053
Température <SEP> des <SEP> Pression <SEP> en <SEP> mm
<tb> plaques <SEP> en <SEP> OC <SEP> de <SEP> Hg <SEP> (absolue) <SEP> Durée
<tb> 65 <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> 37 <SEP> minutes
<tb> 52 <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> 2 <SEP> heures <SEP> 7 <SEP> minutes
<tb> 80 <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> 2 <SEP> heures
<tb> Arrêt <SEP> du <SEP> chauffage <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> 18 <SEP> minutes
<tb> Total: <SEP> 5 <SEP> heures <SEP> 15 <SEP> minutes
<tb> Produit <SEP> enlevé Par suite de la durée de cycle relativement courte du séchage par congélation, toutes les plaques ne sont pas séchées au degré désiré.
Plusieurs plaques ont séché jusqu'à une teneur en humidité inférieure à environ 1% dans le temps accordé. Celles-ci ont un bon corps cro quant et un goût excellent, avec un bon arôme net ca ractéristique.
Elles sont jugées comme convenant émi nemment bien pour l'emploi comme sorbet réhydra- table ou comme centres à goût de fruit dans un bonbon enrobé avec du chocolat ou autre enduit pour bonbon. <I>Exemple 4:</I> Une friandise congelée au lait glacé du type mello- rine est préparée en utilisant la formulation suivante
EMI0004.0001
<I>Formulation <SEP> imitation <SEP> de <SEP> crème <SEP> glacée</I>
<tb> Constituant <SEP> Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Huile <SEP> de <SEP> maïs <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1100
<tb> Lait <SEP> écrémé <SEP> en <SEP> poudre <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> 1337
<tb> Sucre <SEP> de <SEP> canne <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1100
<tb> Sucres <SEP> de <SEP> sirop <SEP> de <SEP> maïs <SEP> en <SEP> poudre <SEP> (Frodex) <SEP> . <SEP> 660
<tb> Stabilisant <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 33
<tb> Eau <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 6770
<tb> Aromate <SEP> (Vanille) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 Tous les constituants (sauf l'aromate) sont mélangés et pasteurisés à 70-82 C pendant 30 minutes, homogé néisés à environ 70-140 kg/cmz, refroidis et entreposés pour un usage ultérieur.
L'aromate est mélangé préala blement au traitement.
Ce produit est traité en appliquant le mode opéra toire général des exemples qui précèdent. Des plaques épaisses de 9 mm environ sont initialement congelées à l'état solide à une température d'environ -400 C sous la pression atmosphérique. Elles sont placées dans la chambre de l'appareil de séchage par congélation et la pression est réduite à environ 0,25 mm Hg (absolu) en une période de 7 minutes. Pendant cette période la tem pérature s'est abaissée à environ -461, C.
On applique alors de la chaleur aux plaques du séchoir à une tempé rature de 650 C pendant 5 heures 37 minutes, tout en maintenant la pression de la chambre à environ 0,25 mm Hg (absolue) ou moins.
Après la durée de séchage indiquée, le produit a une teneur en humidité inférieure à 1%. Il convient bien pour l'emploi comme crème glacée synthétique réhydra- table ou comme pièce centrale de bonbon, tout comme les autres friandises au lait glacé de la présente in vention.
Les friandises congelées au lait glacé contiennent généralement des solides du lait non gras, du sucre ou d'autres édulcorants, de la gélatine ou d'autres stabili sants et de la crème de beurre ou des matières grasses équivalentes. La teneur en graisse peut varier depuis un très petit pourcentage, à savoir de 1 ou de 2 %, jusqu'à une teneur très riche en crème ou en produits synthétiques pour crème glacée.
D'autres additifs tels que des fruits, des noix, des #ufs et des aromates sont conventionnellement ajoutés aux friandises congelées au lait glacé. Par exemple, de la crème à la glace conte nant des fruits ou des noix peut être déshydratée par le procédé de la présente invention pour produire une pièce chargée de fruit ou de noix comme fourré pour bonbon.
Les friandises au lait glacé séchées par congé lation peuvent aussi être utilisées conjointement avec des galettes à la vanille, des macarons, etc., comme pièce centrale pour bonbons revêtus de chocolat.
L'avantage de la possibilité d'entreposage sans réfri gération est d'importance commerciale parce que les friandises au lait glacé; séchées par congélation, peuvent être facilement transportées à de grandes distances et être réhydratées au point d'utilisation,
à des frais con sidérablement réduits surtout si l'on tient compte de ce que la crème glacée originale ou autre friandise conge- lée contient jusqu'environ 60 % en poids d'eau sous la forme de cristaux de glace.
Des matières d'enduit autre que des enduits sucrés peuvent être utilisées pour protéger la friandise au lait glacé séchée par congélation de l'humidité atmosphé rique. Beaucoup de matières d'enduit comestibles qui servent dans ce but sont connues dans l'art, par exemple la gélatine, le sel sodique de carboxyméthyl-cellulose, la méthyl-cellulose et l'hydroxypropyl-méthyl-cellulose. Les produits ainsi enduits peuvent être utilisés par exemple comme additifs pour céréales séchées ou com me aliments pour astronautes.
The present invention relates to the production of frozen milk treats, dehydrated by freezing. These freezer-dried, storage-stable milk and ice cream confectionery products can be used as a treat per se or as the centerpiece of a sweet coated confectionery product. They can also be dehydrated to reform the original frozen milk and cream treat, simply by adding water and freezing.
Freeze drying techniques are based on the principle of the sublimation of ice crystals and the diffusion of the resulting water vapors through the product and out of it. Sublimation heat in freeze-drying processes is provided by radiation from plates or similar heat exchangers located near the frozen material. Excessive heat, insufficient vacuum, or direct contact of the frozen material with the heat exchanger, leads to thawing or conversion of ice to water, followed by ordinary dehydration and evaporation.
This causes unwanted collapse or damage to the cell or other physical structure of the drying product. In the case of frozen cream or iced milk treats, the texture and quality of the product is largely due to the stabilized emulsified character of the buttercream in the product. Thawing and dehydration of the product leads to the breakdown of the buttercream emulsion and the separation of the various components, which are not restored to their original state by any reasonable degree of effort.
For the purposes of the present invention, the expression frozen candies with iced milk includes mixes of ice cream, ice cream products, ice milk, sweet ice cream; high fat ice cream, sorbets, frozen creams and synthetic ice cream. The storage and transportation of these products required the use of expensive refrigeration equipment. This expense has limited distribution from commercial facilities to a predominantly local area.
In accordance with the present invention, the frozen iced milk treats are freeze dried to obtain a low moisture product, which in finely divided form is readily rehydratable to a product resembling the original product in taste. and texture. Likewise, it is possible to dehydrate frozen ice-milk treats to a dry product which is of interest as a snack per se or as a constituent of a confectionery food product.
That is why a frozen iced milk treat is produced by cooling a frozen iced milk treat, in the form of a plate, into a solid frozen monolithic plate, dehydrating this frozen plate by heating under reduced pressure, the degree heating being such as to prevent thawing and concomitant foaming of the plate, until dehydration is substantially complete.
In the resulting rehydratable dehydrated iced milk frozen treat, the cellular emulsified character of the original frozen product is retained in the dehydrated monolithic form, and the dehydrated monolithic plate is restorable in its properties - original in texture and taste by. rehydration and freezing.
The initial stage of cooling or freezing should be carried out under atmospheric pressure to avoid foaming of the frozen product. Although it is conventional to use evaporative cooling, i.e. applying a vacuum to reduce the temperature of the product, this technique is not feasible in the processing of a frozen treat. with iced milk; unless it is already frozen solid not softened or not thawed.
It has been found that the thawing of ice cream or the like, when done under vacuum, results in a large volume of foam. In a conventional freeze-drying apparatus, the product to be dehydrated is placed on several trays, usually of the sieve type, of open and cross-linked construction. The trays containing the product are stacked in series spaced apart inside the vacuum chamber. Several heat exchangers are arranged in a substantially opposite relationship between the trays and at a distance from them.
The spacing and construction of the heat exchangers are such as to ensure the transfer of radiant heat energy over a relatively short path to the product to be dried. In a high vacuum system, the percentage of heat transfer by conduction or convection is reduced to a minimum.
Vacuum foaming of the softened frozen ice milk treats, particularly at a defrosted surface in such a conventional freeze drying apparatus, results in direct contact of the foam with the adjacent heating surface and the process must be stopped.
Therefore it is necessary that, prior to the introduction of the frozen ice milk treat into the vacuum chamber of the freeze drying apparatus, it is cooled to a point where it freezes in solid form and has a hard frozen surface which, upon handling and forming, is not predisposed to melt, thaw or soften. In this regard, a temperature of about -230 C, preferably -290 C or less, is ordinarily required, although the melting or thawing point of the particular product will vary depending on the formulation, i.e. the various amounts of sugar and aromatics.
It will be appreciated, however, that evaporative cooling can be and in fact is employed to maintain the temperature of the frozen undehydrated portions in an unfrozen state during the dehydration stage, after the product has been cooled to the desired point, i.e. when the entire monolithic plate, including all surfaces, is freeze hardened.
The dehydration process is carried out at low pressures, i.e. below the water vapor pressure of the ice at the particular temperature of the product undergoing dehydration. The pressure should be less than 1.5 mm Hg, preferably less than about 1.0-mm Hg (absolute).
The product is heated during the dehydration stage, for example by means of radiant energy which emanates from the surface of the plate or heat exchange surface. In the initial stages of the process, while the desired vacuum is being established, little or no heat is required, particularly if the temperature equilibrium of the product is established by cooling by heat. vacuum sublimation.
When heating from external sources is required to keep dehydration at an economically feasible rate, it is achieved by heat exchangers. These can operate over a wide temperature range and are set to provide sufficient heat - to keep sublimation or dehydration to a maximum without melting or thawing the product. Preferably higher temperatures are used in the initial stages of dehydration and are slowly lowered in stages as drying progresses.
A wide range of exchanger or plate temperatures can be employed, ranging from about 1200 C to about 320 C; preferably they do not exceed <B> 700 </B> C. The temperature of the product, at least as regards the non-dehydrated frozen portion, should be maintained at a point where no substantial thawing occurs, for example at about -230 C or less, during the drying stage.
The duration of the process is variable, but usually freeze drying can be carried out over a period of about one to twenty hours. In the freeze-drying method of the present invention, the frozen iced milk confectionery product is cut or otherwise formed into monolithic slabs preferably less than about 25mm thick, preferably about 12mm. at least thick. Usually the thinner plates allow more rapid diffusion of the vapor from the core of the frozen material being dehydrated, and they also have a greater sublimation interface.
The frozen ice milk treats of the present invention are dried to a low moisture content, preferably less than 4% moisture (by weight); in the preferred embodiment, this temperature is less than 11 / s Vo humidity.
Ice milk treats and methods of making them are known. United States federal and state standards for the composition of iced milk candies are listed in Agriculture Handbook No. 51, US Department of Agriculture, Agricultural Marketing Service, Washington, DC (revised 1962), particularly on pages 10, 11, 12, 20, 21, 22, 23, 24 and 25.
The synthetic ice creams and frozen milk mentioned above are the products designated by (c Frozen dessert-mellorine type and by Low fat frozen dessert-mellorine type in the said Agriculture Handbook No. 51. They are essentially products of the type ice cream which are prepared with animal or vegetable fats instead of being prepared with milk fat (eg buttercream).
The process considered herein produces a monolithic unit which can be used as such as a treat or which can be used as a component thereof, for example as a candy bar or as a part filling which can be coated with chocolate. It can also be reduced or crushed into a finely divided material which can be packaged in bags or boxes for transport and storage. The powdered product can also be rehydrated by simple mixing with water and / or milk and frozen to provide a product comparable to the original in texture and aroma.
It will be understood that, for better preservation, the frozen dehydrated iced milk treats of the present invention are stored in such a way as to exclude atmospheric humidity, for example in boxes hermetically sealed under nitrogen or in laminated bags. humidity test.
The following examples illustrate the implementation of the process of the present invention.
<I> Example 1 </I> Vanilla ice cream with a 10% buttercream content is cut into monolithic plates 12 mm thick. The plates are first cooled under atmospheric pressure to -200 C.
The product is then placed in a freeze dryer chamber (Freeze-Dry Pilot - model UPFD-X, Vacudyne Corp.) and subjected to a vacuum pressure of 0.41 mm Hg (absolute) for a period of one hour and fifteen minutes.
During this time the temperature of the product drops to about -300 C to -320 C, due to the sublimation cooling. Heat in the dryer plates is applied according to the following regime of chamber pressure, plate temperature and time for each sequence
EMI0003.0011
Temperature <SEP> of <SEP> Pressure <SEP> in <SEP> mm
<tb> plates <SEP> in <SEP> OC <SEP> of <SEP> Hg <SEP> (absolute) <SEP> Duration
<tb> 65 <SEP> 0.68 <SEP> 50 <SEP> minutes
<tb> 52 <SEP> 0.49 <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb> 38 <SEP> 0.45-0,
5 <SEP> 15 <SEP> hours <SEP> 40 <SEP> minutes
<tb> Product <SEP> removed The product is removed from the freezer dryer after a total processing time of 18 hours and 15 minutes as a monolithic plate at about 10% moisture content. Product is easily placed in hermetically sealed, moisture proof containers without refrigeration.
Pieces of the plate are coated with chocolate to produce a candy bar or type of confectionery. Other sections of the dried plate are cut into small pieces, they are smeared with caramel and then with a layer of chocolate. It will be understood that the sweet coating, of chocolate and / or caramel, behaves like a barrier against the oily vapors surrounding the core of the piece of candy.
A portion of the plate is ground to a fine powder and stored in containers for a period of 12 weeks. At the end of this period, the finely divided product is mixed with water in the ratio of two parts by weight of freeze-dried product to three parts by weight of water, the mixture is placed in containers. trays and freeze. When solidified, the material has essentially the smooth texture; taste, body and. fine quality of the original ice cream.
<I> Example 2: </I> A frozen iced milk treat, known in the United States as ice cream, having a buttercream content of about 41/2 0/0, is processed by the process of Example 1. The product in plates of about 12 mm in thickness is initially solidified by freezing at a temperature of about -320 C under atmospheric pressure. It is then placed in the trays of the freeze drying chamber and the pressure reduced to about 0.12 mm Hg (absolute) over a period of forty minutes. During this period the temperature of the product drops to about -360 C as a result of the sublimation cooling.
Heat is then applied to the dryer plates according to the following regime of plate temperature, pressure and time for each sequence.
EMI0003.0027
Temperature <SEP> of <SEP> Pressure <SEP> in <SEP> mm
<tb> plates <SEP> in <SEP> OC <SEP> of <SEP> Hg <SEP> (absolute) <SEP> Duration
<tb> 65 <SEP> 0.19 <SEP> 25 <SEP> minutes
<tb> 52 <SEP> 0, <B> 1 </B> 9 <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb> 38 <SEP> <B> 0.15-0.09 </B> <SEP> 18 <SEP> hours <SEP> 10 <SEP> minutes
<tb> Product <SEP> removed The product is removed from the dryer-freezer after a total time of 19 hours and 45 minutes.
The product has a moisture content of less than about 1%. Note that the last drying sequence is significantly longer than in Example 1, as a result of the overnight operation, but it will be understood that the drying is essentially complete in a shorter time.
The product is crushed; mixed with water in a ratio of about two parts product and three parts water, and poured into freezer trays. The frozen product has the texture, body, aroma and quality of the original ice milk frozen material.
Example 3 A pineapple sorbet is cut into monolithic plates of approximately 37 mm X 50 mm by 9 mm thick and it is then treated by the method of Example 1. The plates are initially frozen at the same time. solid state at a temperature of about -401) C under atmospheric pressure: These plates are placed in the trays of the chamber of the freeze drying apparatus and the pressure is reduced to less than 1 mm Hg (absolute) in a period of 13 minutes. The temperature of the product drops to about -430 C to -46 C.
Heat is then applied at the following rate of plate temperatures, pressure and time.
EMI0003.0053
Temperature <SEP> of <SEP> Pressure <SEP> in <SEP> mm
<tb> plates <SEP> in <SEP> OC <SEP> of <SEP> Hg <SEP> (absolute) <SEP> Duration
<tb> 65 <SEP> less <SEP> of <SEP> 0.5 <SEP> 37 <SEP> minutes
<tb> 52 <SEP> less <SEP> of <SEP> 0.5 <SEP> 2 <SEP> hours <SEP> 7 <SEP> minutes
<tb> 80 <SEP> less <SEP> of <SEP> 0.5 <SEP> 2 <SEP> hours
<tb> Stop <SEP> of the <SEP> heating <SEP> less <SEP> of <SEP> 0.5 <SEP> 18 <SEP> minutes
<tb> Total: <SEP> 5 <SEP> hours <SEP> 15 <SEP> minutes
<tb> Product <SEP> removed Due to the relatively short cycle time of freeze drying, not all plates are dried to the desired degree.
Several plates dried to less than about 1% moisture content within the time allowed. These have a good, crisp body and excellent taste, with a distinctive good aroma.
They are found to be eminently well suited for use as a rehydratable sherbet or as fruit flavored centers in a candy coated with chocolate or other candy coating. <I> Example 4: </I> A frozen candy with iced milk of the mello- rine type is prepared using the following formulation
EMI0004.0001
<I> Formulation <SEP> imitation <SEP> of <SEP> ice cream <SEP> </I>
<tb> Constituent <SEP> Parts <SEP> in <SEP> weight
<tb> <SEP> corn <SEP> oil <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 1100
<tb> Skimmed <SEP> milk <SEP> in <SEP> powder <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP>. <SEP>. <SEP> 1337
<tb> Sugar <SEP> from <SEP> cane <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 1100
<tb> Sugars <SEP> of <SEP> syrup <SEP> of <SEP> corn <SEP> in <SEP> powder <SEP> (Frodex) <SEP>. <SEP> 660
<tb> Stabilizer <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 33
<tb> Water <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 6770
<tb> Aromatics <SEP> (Vanilla) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 4 All components (except the aromatics) are mixed and pasteurized at 70-82 C for 30 minutes, homogenized at about 70-140 kg / cmz, cooled and stored for later use.
The aromatics are mixed prior to the treatment.
This product is treated by applying the general operating mode of the preceding examples. Plates about 9 mm thick are initially frozen in the solid state at a temperature of about -400 ° C under atmospheric pressure. They are placed in the chamber of the freeze dryer and the pressure is reduced to about 0.25 mm Hg (absolute) over a period of 7 minutes. During this period the temperature dropped to about -461, C.
Heat is then applied to the plates of the dryer at a temperature of 650 C for 5 hours 37 minutes, while maintaining the pressure of the chamber at about 0.25 mm Hg (absolute) or less.
After the indicated drying time, the product has a moisture content of less than 1%. It is well suited for use as a rehydratable synthetic ice cream or as a candy centerpiece, as are the other ice milk treats of the present invention.
Frozen ice milk treats generally contain non-fat milk solids, sugar or other sweeteners, gelatin or other stabilizers, and buttercream or equivalent fat. The fat content can vary from a very small percentage, namely 1 or 2%, up to a very high content in cream or synthetic products for ice cream.
Other additives such as fruits, nuts, eggs and flavorings are conventionally added to frozen candies made with iced milk. For example, ice cream containing fruits or nuts can be dehydrated by the method of the present invention to produce a piece loaded with fruit or nuts as a candy filling.
The freeze-dried iced milk treats can also be used in conjunction with vanilla cookies, macaroons, etc., as a centerpiece for chocolate coated candies.
The advantage of the possibility of non-refrigerated storage is of commercial importance because the frozen milk treats; freeze-dried, can be easily transported long distances and rehydrated at the point of use,
at considerably reduced costs, especially when one takes into account that the original ice cream or other frozen treat contains up to about 60% by weight of water in the form of ice crystals.
Coating materials other than sweet coatings can be used to protect the freeze-dried iced milk treat from atmospheric moisture. Many edible coating materials which serve for this purpose are known in the art, for example gelatin, sodium salt of carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxypropyl methyl cellulose. The products thus coated can be used, for example, as additives for dried cereals or as food for astronauts.