CN101489416A - 含聪明泡沫的制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种泡沫输送体系，具有至少两部分：泡沫和与其联合、由其携带或输送的添加剂。泡沫是稳定泡沫且包含液体基质、气泡和结构化剂，该结构化剂形成片层或泡囊笼结构而不会产生赋予橡胶质地的凝胶。片层笼结构将至少大部分气泡和液体基质捕获其中，以使气泡和液体保持在足够紧密的结构中，从而基本防止了液体基质排出以及气泡聚结和乳油化，这样即使泡沫经历多次热激，仍保持泡沫稳定性。通过与这种稳定泡沫结构组合，明显改善了添加剂在施加过程中的分布与释放。

Description

含聪明泡沫的制品及其制备方法
发明背景
本发明涉及一种具有受控的精细气泡尺寸分布的稳定泡沫以及由其制备的低脂含量的可食用制品。由这种泡沫制得的特别受关注的产品包括冰淇淋和相关冷冻制品。
在连续的液态或半固态流体相中制备精细分散的气泡(或者表示为气体体积分率低于约10-15％的气体分散体，或者表示为气体体积分率大于约15-20％的泡沫)特别在食品、制药、化妆品、陶瓷和建材材料工业中受到主要关注。这些工业的相关制品的气体分率对物理参数如密度、流变能力、导热性和热压缩能力和相关应用性质具有强烈影响。在食品领域中，液态至半固态体系的充气增加了就稠度和相关感觉/感官性质如奶油感、柔软度和光滑性以及改善的形状保持和分层稳定性方面的价值。对于特定的食品体系如冷冻甜点或冰淇淋，显著降低的导热性是保护该产品以免例如因为从商店到消费者冰箱的“冷却链”中的热激而快速融化的另一主要稳定性因素。显著增加内界面也可以为功能性/技术-功能性分子如风味和/或营养活性化合物提供用于吸附和固定/稳定化的新区域。
在常规冷冻和充气的冰淇淋类水基冰浆料中，通常重要的感官性质如融化过程中的形状保持、挖取能力、奶油感、光滑性和热激稳定性由3个分散相的相互作用决定：空气室/气泡、脂肪球/脂肪球附聚体和水冰晶，这些分散组分的特性尺寸范围和体积分率例如如表1所示。
表1：常规冰淇淋中分散相的尺寸和体积分率范围
 
气体/空气室 脂肪球附聚体 水冰晶
中值直径X50.0/μm 25-35 2-100 50-60
体积分率/vol％ 50-60 8-15 40-50
充分稳定化的小空气室主要决定冰淇淋在食用者口中融化过程的奶油感和光滑质地感。舌头与颚之间剪切处理过程中融化态的空气室/泡沫结构越小，则奶油感觉越突出。由于冰晶生长的空间位阻增加，越小的空气室尺寸还保证了冷冻冰淇淋体系具有更长的贮存期。在恒定气体体积分率下，越多数量的更小空气室提供更大的总气体界面面积，因此空气室之间由连续的水样流体相形成的片层厚度减小。这限制了这些片层内冰晶生长。另一直接影响奶油感但不太突出的因素来自直径低于20-30微米的中等尺寸的脂肪球附聚体。当这些脂肪球附聚体变得大于约30-50微米时，奶油感则变成黄油似的脂肪感。
像冰淇淋之类的冷冻充气浆料的挖取能力主要与冰晶结构，特别是冰晶尺寸以及它们的相互连结性相关。挖取能力是冰淇淋在-20℃与-15℃之间的低温范围内最相关的质量特性。
在常规的冰淇淋制备中，部分冷冻在具有冷的刮面热交换器的连续式或间歇式冷冻机中完成(冷却至约-5℃的出口温度)。接着将冰淇淋浆料装入杯内，或者它在挤出模头的出口成形。随后在冷却剂空气温度约-40℃的冷冻通道中使该制品硬化，直至制品核心温度达到约-20℃。接着存放和/或分配制品。在常规冰淇淋配方在冰淇淋冷冻机中预冷冻之后，约40-45％可冷冻的水冻成水冰晶。另一部分约55-60％可冷冻的水仍是液体，因为浓缩有糖、多糖和蛋白质的含水溶液的凝固点下降。大多数的该水样部分在硬化通道中的进一步冷却过程中冻结。在该硬化步骤，冰淇淋是静态。因此另外冻结的水在已有的冰晶表面处结晶，导致它们从约20微米生长到50微米和更大。某些冰晶相互连接形成三维冰晶网络。当这种网络形成时，冰淇淋像固体一样，挖取能力下降。
某些专利如美国专利No.5,620,732、6,436,460、6,491,960、6,565,908公开了通过使用防冻蛋白质来限制冷却/硬化过程中的冰晶生长。还预计这对与改善挖取能力有关的冰晶连结性具有积极影响。
美国专利No.6,558,729、5,215,777、6,511,694和6,010,734公开了使用其它特定成分如低熔点植物脂肪、多元醇脂肪酸聚酯或特定糖如蔗糖/麦芽糖混合物来软化相关的冰淇淋制品，从而改善挖取能力和奶油感(creaminess)。
美国专利No.5,345,781、5,713,209、5,919,510、6,228,412和RE36,390公开了特定加工设备，大多数是单或双螺杆连续冷冻挤出机，通过利用在通常10℃至-15℃的非常低的加工温度下作用的高粘摩擦力来改进冰淇淋的微结构(空气室、冰晶和脂肪球附聚体)，从而改善质地和稳定性。
其它出版物公开了利用介晶表面活性剂相，其具有在指定温度下制得的表面活性剂和水的预混物，以提供连续的片层相。这些文献包括欧洲专利申请753,995和PCT公布WO95/35035。另一公开使用可食用表面活性剂介晶相作为结构化剂和/或脂肪替代品的方法可以在美国专利6,368,652、欧洲专利申请558,523和PCT公布WO92/09209中找到。
PCT公布WO2005/013713公开了具有至少2wt％脂肪的冰糖果及其制备方法，其中所有脂肪中的某些作为油体存在。
尽管公开了这些，但仍需要一种形成冰冻泡沫或冰冻糖果的方法，它们在冷冻时不会发生显著的气泡变大，也不会发生相关的固体明显生成或结冰。
此外，仍缺乏满足以上需要的新充气技术。例如，工业用的膜基充气技术仍相当新。已知的液态流体体系的常规充气或搅打普遍在非常高的能量输入率条件下使用转子/定子分散混合设备在湍流区中进行。
膜基分散程序在液/液分散(乳化)领域已知，其使用静止膜组件，分散液滴的脱离通过连续液相溢流过膜来实现。但这意味着支持液滴脱离的力或应力直接与该连续液相的体积流率相关联。对于制备相关乳液或分散体系，如果体积流率的变化也影响分散相的液滴尺寸分布，从而改变相关体系的性质，那么这肯定不可接受。
利用具有以上针对液/液分散处理描述的同类问题的静止膜设备，膜起泡的首次尝试也已经引入，但更突出的问题是关于特别以更高的气体体积分率(>30-40％)产生小气泡。这可能是基于所谓临界毛细管数(Cac)所描述的公知物理关系。溢流静止膜附近(即普兰德(Prandtl)边界层)产生的主要流动类型是剪切流动。在剪切流动中，临界毛细管数是分散相与连续相的粘度比(η分散/η连续)的有效函数。特别对于表示泡沫体系的≤10-3-10-4范围的非常低的粘度比，Cac可以达到大于约10-30的值。原因是尽管空气泡在剪切液体中容易发生大的变形，但没有有效的破裂，或换句话说，关键的气泡变形随粘度比减小而强烈增加。在非常高的体积流率下，达到湍流状态，同时气泡分散得到改善。但就气泡尺寸和窄的气泡尺寸分布宽度而言，这并不令人满意。即使在湍流区，层状普兰德层存在于壁附近，从而限制了湍流分散的机制。
近来，旋转膜设备已被引入液/液分散，其表现出高度改善液滴分散的能力，特别是对于小的且尺寸分布窄的液滴，但该设备尚未被用于气体分散或起泡。这可能是因为与气泡在上述剪切主导的层流中难以破裂有关的问题，还因为这两相之间高的密度差使得该过程在旋转，特别是层流区中甚至更困难。液体密度低于1％的气相在以旋转层流作用而没有流动相关的干扰的离心力场中趋向于分离成更小半径(相当于更低的离心压力)。这种根本性问题仍未解决。
德国专利申请DE 101 27 075公开了用于制备乳液体系的旋转膜设备。但该设备不适合产生精细分散的均匀气体分散体或泡沫，因为在膜组件与壳体之间形成的分散缝隙具有大的半径尺寸，这在改善气泡所需的更高旋转速度下严重促进了相分层。
PCT公布WO 2004/30799和WO 01/45830描述了用于产生乳液的类似膜设备，但它具有前述对于气体分散体或泡沫而言相同的问题。
因此需要一种能够形成低脂冷冻泡沫制品的新的充气设备和方法，当冷冻时，所述制品不会形成大的气泡或相互连结的冰晶，也不会随后出现固体行为。还需要包含这种新泡沫的制品。
发明内容
本发明涉及一种泡沫输送体系。该体系具有至少两部分：泡沫和与其联合、由其携带或输送的添加剂。有利地，泡沫是稳定泡沫，包含液体基质、气泡和结构化剂，该结构化剂形成片层或泡囊笼结构而不会产生赋予橡胶质地的凝胶，其中片层/泡囊笼结构将至少大部分气泡和液体基质捕获其中，以使气泡和液体保持在足够紧密的结构中，从而基本防止了液体基质排出以及气泡聚结和乳油化，这样即使泡沫经历多次热激，泡沫仍保持稳定性。合适的液体基质包括极性流体如水，而气体可以是氮气、氧气、氩气、二氧化氮(N2O2)或其混合物。优选的液体基质是水，而优选的气体是空气。
宽范围添加剂中的任何一种都可以由本输送体系携带和输送。典型的添加剂包括营养组分、医药组分、化妆品组分、芳香组分或其它具有特定功能的组分。当本输送体系配制成可食用物时，它应该是食品或饮品。该食品可以在室温或冰箱温度下制备和食用，例如布丁或酸奶，或者它可以被加热。加热的饮品可以形成汤、调味汁或甚至热奶油饮品如卡布奇诺。食品也可以通过在液体基质的凝固温度以下冷却而制成固体。对于后者，优选使用具有足够小的平均直径并且在片层/泡囊笼结构中充分接近地隔开的气泡，以防止当泡沫经受液体基质凝固温度以下的温度时，在液体基质中形成中值直径(X50，0)为50微米或更大的冻结晶体。可以输送其它可食用产品。添加剂可以是医药组分，即药物、营养、医药或生物活性试剂，从而本输送体系可以作为营养补充品施用或用于治疗医学病征或疾病。
不可食用的添加剂也可以包含在本输送体系中。对于化妆品制剂，添加剂可以是化妆活性剂，从而本体系可以用于处理人体的皮肤、毛发、指甲或黏膜。添加剂还可以是生物聚合物或生物工程组合物，而本体系充当聚合物的载体。此外，添加剂可以是无机组分，包括玻璃、粘土或陶瓷粒子或纤维，从而本体系可以用于绝缘或隔音。
在这些输送体系中，优选的液体基质包含水，优选的气体是空气。气泡通常具有小于30微米的中值直径X50，0，并且间隔的距离小于30微米，以及泡沫的气泡直径分布比X90，0/X10，0小于5。优选地，气泡的中值直径X50，0小于15微米，并且间隔的距离小于15微米，以及泡沫的气泡直径分布比小于3，更特别为2-3。
结构化剂包括含有疏水部分和溶胀亲水部分(其形成笼结构片层/泡囊)的两亲化合物或物质。结构化剂一般是表面活性剂，或更具体是乳化剂，其存在量基于液体基质为约0.05-2wt％。特别优选的结构化剂包括在热、物理-化学或机械方面经过预处理的脂肪酸聚甘油酯(PGE)，其存在量基于液体基质为约0.1-2.5wt％。
液体基质任选包括其量足以为液体基质提供增加的粘度以帮助基质和气泡保持在片层笼结构中的粘度增加剂。粘度改进剂可以是碳水化合物，基于液体基质为约5-45wt％；植物蛋白质或奶蛋白质，基于液体基质为约5-20wt％；多糖，基于液体基质为约0.1-2wt％；或其混合物。优选地，如果存在，碳水化合物是蔗糖、葡萄糖、果糖、玉米糖浆、乳糖、麦芽糖或半乳糖，其存在量基于液体基质为约20-35wt％；如果存在，植物或奶蛋白质是大豆、乳清或奶蛋白质，其存在量基于液体基质为约10-15wt％；如果存在，多糖是瓜尔胶、角豆荚胶、角叉菜胶、果胶或黄原胶，其量基于液体基质为约0.05-1.25wt％。
本发明还涉及一种泡沫输送体系，其包含添加剂，此处所述泡沫保持在引起液体基质固化或冻结的温度以下的温度。意外地，固化或冻结的基质不包括液体形成的中值直径X50，0为50微米或更大的冻结晶体，并且泡沫在多次热激之后保持稳定，而能够输送添加剂。
本发明的另一实施方案涉及一种制备泡沫输送体系的方法，该体系包括稳定的泡沫，其包含液体基质、气泡和结构化剂，该结构化剂形成片层/泡囊笼结构而不会产生赋予橡胶质地的凝胶，其中片层笼结构将至少大部分气泡和液体基质捕获其中，以使气泡和液体保持在足够紧密的结构中，从而基本防止了液体基质排出以及气泡聚结和乳油化，这样即使泡沫经历热激，也仍保持稳定性；以及将添加剂与泡沫结合形成所述输送体系。
重申，宽范围添加剂中的任何一种都可以使用，包括营养组分、医药组分、化妆品组分、芳香组分或其它具有特定功能的组分。这些可以以液滴、封装物或固体粒子的形式并入泡沫中。一般而言，这些添加剂在泡沫形成之前并入输送体系中。例如，当添加剂可溶于液体基质中时，它可以在泡沫形成之前通过溶解并入液体基质内。当添加剂不溶于液体基质中时，它可以在泡沫形成之前悬浮并分散到液体基质内。
结合这种稳定的泡沫结构，添加剂在应用过程中的分布与释放得以显著改进。这是因为在应用条件下的机械处理过程中，像例如涂抹在皮肤上(化妆品)，或舌头与颚之间剪切(食品)的过程中，气体部分的脱离/释放支持了液体泡沫层的均匀且薄的层化，因此该紧密薄层与壁(皮肤，舌头)接触。这改进了功能添加剂(皮肤上的药物，舌头上的芳香组分)的快速传质。
本方法的另一实施方案还包括通过将泡沫保持在引起液体基质固化或冻结的温度以下的温度而形成固体泡沫输送体系，其中固化或冻结的基质不包括液体形成的中值直径X50，0为50微米或更大的冻结晶体，此外泡沫在多次热激之后保持稳定，而能够输送添加剂。
附图简述
为进一步理解本发明的本质和优点以及相比较现有技术的相关优点，应该参照下面结合附图的描述，其中示例性证实了本发明和本发明的相关特点，其中：
图1是由常规气泡分散设备得到的空气泡尺寸分布图。
图2是根据本发明一种实施方案制得的泡沫的空气泡尺寸分布图。
图3是表示本发明中3种不同充气方法/设备实施方案的气泡直径的第10％、50％和90％柱形图。
图4是表示本发明中3种不同充气方法/设备实施方案的气泡尺寸分布宽度或窄度的图。
图5A和5B是本发明泡沫的片层笼结构的扫描电子显微照片。
图6是表示片层相体积与所加入的溶胀剂浓度的函数依赖关系图。
图7是表示根据本发明形成泡沫的步骤的工艺图。
图8示出了如果改变产生泡沫的加热步骤(I)和pH调节步骤(II)的顺序所得到的制品，其中颠倒的顺序(先II后I)产生的结构明显溃散，没有任何泡沫。
图9是比较根据本发明的泡沫和常规冰糕(sorbet)的排出特点的两个测试管的照片。
图10是经过热激的泡沫的气泡直径的图，其中图10A是表示在热激之前气泡的显微图，图10B示出了在热激之后的气泡。
图11是表示根据本发明的泡沫的热激性能的图。
图12是本发明充气设备的第一实施方案(类型I)的示意图，其中示出了通过具有膜的设备的轴向切口，所述膜安装在旋转内件(即圆筒)的表面，图12A是放大的缝隙部分，图12B表示膜表面的紧实气体实体。
图13是本发明充气设备的第二实施方案(类型II)的示意图，其中示出了通过具有膜的设备的轴向切口，所述膜安装在固定外件(圆柱形壳体)的表面，图13A是放大的缝隙部分，示出了从膜孔射入缝隙内的气体丝。
图14A是图12-13的装置与旋转轴正交的截面视图，示出了旋转内件与壳体偏心安置，图14B表示与旋转轴平行的截面视图。
图15A是图12-13的装置与旋转轴正交的截面视图，示出了旋转内件与壳体同心安置，并且充气膜固定在壳体上，旋转内件(即圆筒)具有带轮廓的表面，图15B表示与旋转轴平行的截面视图。
图16是在膜安装于固定壳体上的新型膜设备B-类型II中分散处理之后的空气泡尺寸分布函数qo(x)(即数量密度分布)的图。
图17是在与B-类型I设备的相同条件下在类型II膜设备中分散处理之后的空气泡尺寸分布函数qo(x)(即数量密度分布)的图。
图18是在与B-类型I和II设备的相同条件下在常规转子/定子设备中分散处理之后的空气泡尺寸分布函数qo(x)(即数量密度分布)的图。
图19是表示对于模型配方NDA-1用两种不同的方法实施方案充气，气泡中值直径X50，0(气泡体积分布的平均值，q3(x))与30体积分率下分散气体的函数关系图，所述两种实施方案是：膜安装在旋转内圆筒上的膜方法/设备(B-类型I)，以及具有在壳体的固定膜和带光滑表面的旋转内实心圆筒的膜方法/设备(B-类型II)；条件是：配方NDA-1，缝隙：0.22mm，rpm：6250。
图20是表示对于连续液态流体相配方NMF-2(2a、2b相当)用两种不同的方法充气，气泡中值直径X50，0(数量分布的平均值，qo(x))与体积能量密度(单位体积液体的能量输入)的函数关系图，所述两种方法是：具有湍流特性的常规转子/定子相互咬合销(A)和膜安装在旋转内圆筒上的新的膜方法/设备(B-类型I)。
图21是在膜安装于固定外壳体上并且旋转内圆筒具有带轮廓表面的新型膜设备中分散处理之后的空气泡尺寸分布函数qo(x)(即数量密度分布)的图(条件是：配方NDA-1，缝隙：0.22mm，rpm：6250，气体体积分率：0.5)。
优选实施方案的详细描述
在下面的描述中，使用了许多有用定义来限定本发明并理解其新特征。
如本文所用，术语“热激”指从基质冻结的温度加热到基质是液体或半液体的温度，或从基质是液体的温度冷却到基质冷冻或是固体的温度所造成的泡沫从固体到液体或半液体，或从液体或半液体到固体的状态变化。
如本文所用，术语“耐热激性”指当泡沫经历一次或多次热激时保持稳定性的能力。这一般表示泡沫在经历热激之后基本保持其气泡尺寸和气泡尺寸分布，即气泡不会聚结并且泡沫结构没有恶化。
本发明涉及一种新的多功能稳定泡沫，以及制备这种泡沫的方法和并入了或包含该新泡沫的制品。泡沫是气泡在基质中的独特结构，并且加入某些其它组分可得到新的独特片层笼结构，这有助于将气泡稳定在泡沫中。
根据泡沫的期望用途，气泡可以由任何气体形成。对于大多数用途，气泡由空气形成，但如果需要，气体可以是惰性或至少与基质液体和预计要加入基质或泡沫中的组分不反应的任何一种。例如，一般优选氮气、氧气、氩气、二氧化氮或其混合物，但氢气、氦气或其它这种气体可以用于专有用途的泡沫。泡沫中的精细气泡存在于包含某些有用添加剂的液体基质中，这些添加剂帮助形成泡沫结构并使其保持，不管泡沫暴露在从引起基质冻结的温度至将其加热到刚好在基质沸点以下的温度范围的何种温度下。
用于形成泡沫基质的液体也可以根据期望的泡沫类型及其终端用途宽范围地变化。对此最方便和丰富的液体是水，但可以使用任何其它极性且与气泡和基质成分不反应的液体。因为泡沫的首要用途是用于消费，因此气体和液体应该对于人体食用无毒。
基质一般包含所述液体，并且包含形成片层或泡囊笼结构而不会产生赋予泡沫橡胶质地的凝胶的结构化剂。片层笼结构将至少大部分气泡和液体基质捕获其中，以使气泡和液体保持在足够紧密的结构中，从而基本防止了液体基质排出以及气泡聚结和乳油化，这样即使泡沫经历多次热激，仍保持稳定性。
如本文所用，术语“基本防止了......排出”指当环境温下在容器中保持24小时之后从泡沫中排出的液体不超过5％。同样，术语“基本保持稳定性”指泡沫可以经历一次或多次热激而不会损失其结构。这意味着泡沫可以冷冻、融化和再融化，并同时保持其结构。例如对于冰淇淋制品，它是本发明的优选实现方案，这意味着该制品可以冷冻和再冷冻，而不会形成尺寸导致该制品不再可口的冰晶。
有利地，液体基质包括极性流体，气体是氮气、氧气、氩气、二氧化氮或其混合物，气泡具有足够小的平均直径并且在片层笼结构中充分接近地隔开，以防止当泡沫经受液体基质凝固温度以下的温度时，在液体基质中形成中值直径(X50，0)为50微米或更大的冻结晶体。优选地，液体基质包含水，气体是空气，气泡具有小于30微米的中值直径X50，0，并且间隔的距离小于30微米，以及泡沫的气泡直径分布比X90，0/X10，0小于5。更优选地，气泡的中值直径X50，0小于15微米，并且间隔的距离小于15微米，以及泡沫的气泡直径分布比X90，0/X10，0小于3.5，更特别为2-3。
合适的结构化剂一般包括含有疏水部分和溶胀亲水部分(形成笼结构片层或泡囊)的两亲化合物或物质。结构化剂往往是乳化剂，其存在量基于液体基质为约0.05-2.5wt％。优选的结构化剂包括在热、物理-化学(即对分子施用“电荷处理”：在加热步骤之前确定中性pH值时的净电荷，并在搅打之前在降低的pH值下中和电荷和/或通过增加盐离子含量中和电荷)或机械方面经过预处理的脂肪酸聚甘油酯(“PGE”)，其存在量基于液体基质为约0.1-1.5wt％。所述酯要经过处理以提供用于将气泡和液体基质保持在其中的改进的片层/泡囊笼结构，并且特别适用在需要或期望非常精细的气泡泡沫时。这可以通过加入使片层溶胀并形成更大孔的溶胀剂如非酯化的脂肪酸来实现。
其它合适的结构化剂包括稳定剂和常规乳化剂，并且宽范围中的任何一种可以单独或以各种组合使用。乳化剂的量并不关键，但一般保持在相对低的水平。PGE优选，因为它具有可控的溶胀量，这使得能够将笼结构的形成控制在对于所选定尺寸的气泡和泡沫的目标用途所期望的水平。由于其它乳化剂可以调节(通过添加脂肪酸、盐和/或降低pH值)以在片层间的空间中提供不同带电分子的相互作用，所以可以基于例行试验选择许多其它合适的乳化剂，如甘油一酸酯或三酸酯。相对量也可以常规确定，但已发现用量一般大于当前食品如冰淇淋中的量，因为乳化剂既要涂布气泡又要提供片层/泡囊笼结构。
液体基质可以包含粘度增加剂以提供足以使气泡保持在泡沫中的粘度。该组分可以是已知与为泡沫所选定的特定液体一起使用的许多粘度增加剂中的任何一种。当基质液体是水时，许多化合物可供技术人员考虑选择。粘度增加剂可以是碳水化合物，基于液体基质为约5-45wt％；植物蛋白质或乳蛋白质，基于液体基质为约5-20wt％；多糖，基于液体基质为约0.1-2wt％；或其混合物。更具体地，如果存在，碳水化合物可以是蔗糖、葡萄糖、果糖、玉米糖浆、乳糖、麦芽糖或半乳糖(galaxies)，其存在量基于液体基质为约20-35wt％；如果存在，植物或乳蛋白质可以是大豆、乳清或奶蛋白质，其存在量基于液体基质为约10-15wt％；如果存在，多糖可以是稳定剂如半乳甘露聚糖(galctomannan)或瓜尔胶、角豆荚胶、角叉菜胶或黄原胶，其量基于液体基质为约0.2-1.25wt％。对于如本文将提及的目的，可以使用其它材料。在某些实施方案中优选乳化剂和稳定剂的组合。
本发明的另一实施方案涉及本文所述的保持在引起液体基质固化或冻结的温度以下的温度的类型的固体泡沫。意外地，该泡沫具有充分小的气泡尺寸和尺寸分布，以致固化或冻结的基质不含有液体形成的中值直径X50，0为50微米或更大的冻结晶体；此外，该泡沫在多次热激之后保持稳定。
本发明的另一实施方案涉及制备稳定泡沫的方法，该泡沫包含液体基质、气泡和结构化剂，该结构化剂形成将至少大部分气泡和液体基质捕获其中的片层或泡囊笼结构。该方法一般包括如下步骤：向pH值为6-8的液体基质中提供包含疏水部分和亲水部分的晶态两亲化合物试剂或物质；向液体基质中加入溶胀剂，同时在一定温度下加热一段时间，所述温度和时间要足以使晶态化合物或物质融化并提供液体基质、所述溶胀剂以及两亲试剂的疏水部分和溶胀亲水部分(形成笼结构的片层或泡囊)的溶液；在足以使笼结构的片层/泡囊分散的条件下将溶液均质化；将经均质化的溶液冷却到环境温度以下的温度，以固定笼结构中片层/泡囊，而不产生赋予橡胶质地的凝胶；以及向溶液中提供空气泡。由此，片层笼结构将至少大部分气泡和液体基质捕获其中，以使气泡和液体保持在足够紧密的结构中，从而基本防止了液体基质排出以及气泡聚结和乳油化，从而制得即使经历多次热激仍保持稳定性的稳定泡沫。
优选在加入两亲试剂之前将去离子的液体基质的pH值调节到中性(约7)，接着将溶液加热到大于65℃-95℃的温度，约20-85秒。这帮助两亲试剂溶解到液体基质中。在包括巴氏杀菌步骤的情况下，在相应温度下的保持时间在65℃下25分钟与85℃下30秒之间调节。两亲试剂一般包括表面活性剂，或更具体是乳化剂，其存在量基于液体基质为约0.1-2wt％；溶胀剂通常是与两亲试剂相容并引起该试剂溶胀的材料。对于示例性的PGE(脂肪酸的聚甘油酯)乳化剂，溶胀剂包括可溶于或可分散于液体基质中的未酯化脂肪酸，其添加量基于液体基质也为约0.1-2wt％。在pH＝7值下，大多数脂肪酸未质子化，并带有保证溶胀效果的净电荷。
均质化可以是在约60℃-95℃的温度和125-225巴下进行的高压均质化；接着将经均质化的溶液冷却到低于约10℃但液体基质不会冻结的温度，4-20小时。随后，在使经冷却的溶液充气形成泡沫之前，可以进一步处理经冷却的溶液，以将pH值降低到2-4.5和/或加入盐。
液体基质一般包括不含盐离子的极性流体，并且任选地包含其量足以为液体基质提供增加的粘度以帮助将液体基质和气泡保持在片层笼结构中的粘度增加剂。一种液体基质包括去离子水，粘度改进剂可以是本文更具体提到的那些中的任一种。一般，在加入两亲物质或化合物之前，将粘度改进剂加入中性pH值、并温和加热到约30℃-50℃的去离子水中。
气泡一般是氮气、氧气、氩气、二氧化氮或其混合物，并且其向溶液中的供应通过搅打设备或通过引导通过多孔膜进行。为获得气泡中值直径X50，0小于10微米且具有气泡直径分布比X90，0/X10，0小于3.5的窄气泡尺寸分布的气泡，可以通过6微米平均孔直径的旋转膜将气泡提供到溶液中，所述旋转膜的结构、尺寸、安放和运动都要使所述尺寸的气泡脱离膜表面(气泡在此由通过膜的气流形成)，并将它们夹带到液体基质中。最后，要获得气泡中值直径X50，0小于7.5微米且具有气泡直径分布比X90，0/X10，0小于3.5的窄气泡尺寸分布的气泡，这些气泡可以通过6微米平均孔直径的膜提供到溶液中，该膜设置成固定的封闭圆筒，将气体从外部引入该圆筒内以在膜的内表面上形成气泡，而液体基质流过最终由同心或偏心置于膜圆筒内的旋转非膜圆筒支撑的膜内表面，从而使气泡脱离。
如以上提及的，优选制品是固体泡沫，这可以通过将液体基质保持在引起液体基质固化或冻结的温度以下的温度，使其固化来提供。意外地，固化或冻结的基质不含有液体形成的中值直径X50，0为50微米或更大的紧实冻结晶体；此外，在多次热激之后泡沫保持稳定，气泡和冰晶尺寸分布没有明显变化。无论是否向去离子的液体基质中加入粘度增加剂，这都可以实现，但因其它原因(在下面详细描述中将明了)，优选加入粘度增加剂。
优选的粘度增加剂是糖，因为本发明泡沫的一个主要用途就是用于食用的食品或药品。除了增加基质粘度以外，糖赋予泡沫令人愉悦和希望的味道。任何常规的糖组分都可以使用，因为其具体类型不是关键。当使用多糖时，优选胶。合适的胶包括瓜尔胶、角豆荚胶、黄原胶、果胶或角叉菜胶。
已发现泡沫微结构包括由乳化剂形成的片层或泡囊“笼”或“室”结构，气泡捕获在其中。该笼要充分多功能，以在尽管加热或冷却基质时仍保持其方位和结构。此外，该笼结构并不直接依赖于基质的粘度，从而在设计用于特定终端用途的泡沫中为技术人员提供了许多选择。
一种实施方案涉及制备成本低且可广泛用于许多不同食品的稳定纳米泡沫。当冷冻时，这种泡沫阻止了冰晶的生成和生长。由于使用少量的常规成分，这种泡沫成本低。如果需要，这种泡沫可以不含变应原(即不含蛋白质或乳组分)，或/和可以具有低卡路里含量，含很少脂肪或不含脂肪。泡沫还提供了具有所期望风味释放的光滑的奶油口感。
这些泡沫相对容易制备，并且室温下存放稳定。它们具有干净的融化行为，以及干净和新鲜的风味释放。由于不含乳成分，所以卫生方面的风险低。
本泡沫的关键特征是它能够保持非常小且均匀的微米至纳米尺寸的气泡，这些气泡在食用者口中充当滚珠，提供光滑度和润滑，从而尽管没有脂肪仍实现非常像奶油的口感。这打开了迄今不能生产的“健康饮食”产品的全新领域。
结构化剂可以单独或与稳定剂组合存在于泡沫中。胶稳定剂与乳化剂在控制粘度，提供口感并改进搅打(充气)性质中特别有效；并有效地提供保护胶质以使蛋白质对于热处理稳定，改变脂肪表面的表面化学以使乳油化最小，为蛋白质体系提供酸稳定性，以及增加冷冻-融化的稳定性。胶可以分类为中性和酸性，直链和带支链，胶凝和非胶凝。可以使用的胶主要是刺梧桐树胶、角豆荚胶、角叉菜胶、黄原胶、瓜尔胶、果胶、塔拉胶和羧甲基纤维素。
一般地，本发明的泡沫组合物可以用于制备许多不同的可食用和不可食用的产品。当制成食品或饮品组合物时，泡沫可以是天然甜化的。甜味的天然来源包括蔗糖(液体或固体)、葡萄糖、果糖和玉米糖浆(液体或固体)。其它甜味剂包括乳糖、麦芽糖和半乳糖。糖和糖源的量优选要使得糖固含量至多20wt％，优选5-18wt％，特别是10-17wt％。
如果需要使用人造甜味剂，则本领域公知的任何人造甜味剂都可以使用，如阿斯巴甜、糖精、(可从Pfizer得到)、双氧噁噻嗪K(可从Hoechst得到)、环己烷氨基磺酸盐、纽甜(neotame)、三氯蔗糖(Sucralose)等。如果使用，优选阿斯巴甜。
如果需要，甘油或防冻蛋白质可以用来控制具有较大气泡尺寸和气泡尺寸分布的泡沫中形成冰。也可以使用山梨糖醇，但优选甘油。甘油的用量可以为约1％-5％，优选2.5％-4.0％。防冻蛋白质(AFP)可以以ppm浓度使用。当优选的精细气泡尺寸(或纳米气泡尺寸)包括在泡沫中时，不需要这些组分。
风味剂优选加入制品中，但其量仅是赋予温和、令人愉悦的风味。风味剂可以是冰淇淋中所用的任何商用风味剂，例如不同类型的可可、纯香草或人造风味剂如香兰素、乙基香兰素、巧克力、提取物、香料等。还要认识到通过组合基础风味剂可以得到许多变化的风味。糖果组合物调味成以上提到的味道。合适的风味剂还可以包括调味料如盐和仿水果或巧克力风味剂，它们或者单独或者以任何合适的组合使用；在添加盐的情况下，它们必须在加热和随后的冷却之后但在发泡之前加入。掩盖维生素和/或矿物质味道的风味剂和其它成分也可以包含在本发明的泡沫制品中。麦芽粉末也可以用来提供风味。
防腐剂如聚山梨糖醇酯80、聚山梨糖醇酯65和山梨酸钾可以根据需要使用。钙优选以10-30％RDI，尤其是约25％RDI存在于组合物中。钙源优选磷酸三钙。例如磷酸三钙的含量可以为0.5-1.5wt％。在优选的实施方案中，除了钙源磷酸三钙之外，制品加有一种或多种维生素和/或矿物质和/或纤维来源。这些可以包括下面的任一种或全部：抗坏血酸(维生素C)、生育酚乙酸酯(维生素E)、生物素(维生素H)、维生素A棕榈酸酯、烟酰胺(维生素B3)、碘化钾、d-泛酸钙(维生素B5)、氰钴胺素(维生素B12)、核黄素(维生素B2)、硫胺单硝酸酯(维生素B1)、钼、铬、硒、碳酸钙、乳酸钙、锰(作为硫酸锰)、铁(作为正磷酸铁)和锌(作为氧化锌)。维生素优选以5-20％RDI，尤其是约15％RDI存在。优选地，纤维来源以大于0.5wt％且不超过6wt％，尤其是5wt％存在于制品中。
这些维生素和/或矿物质中的某些可以加入冷冻的糖果混料中，而其它可以包括在附加物如糯米纸、杂色剂和调味汁的成分中。
本发明的泡沫组合物还可以包含功能成分。如本文所用的，术语“功能成分”包括用在治疗、预防、诊断、治愈或减轻疾病或病痛中的生理或药学活性物质，或当使用时给动物带来一定程度的营养或治疗好处的物质。术语“功能成分”更具体参照ISLI欧洲定义：如果功能食品令人满意地证实能以改善健康和舒适状况和/或减少疾病风险的方式有益地影响生物体的一种或多种目标机能，并且超过适度营养效果，则该食品可以视为“功能性的”(Scientific Concept of Functional Foods in Europe：ConsensusDocument，British Journal of Nutrition，第80卷，增刊1，1998.8)。非限制性实例包括药物、植物提取物、酶、荷尔蒙、蛋白质、多肽、抗原、营养补充品如脂肪酸、抗氧化剂、维生素、矿物质以及其它药物或治疗有用组分。功能成分可以包括在牙齿或医疗卫生、骨健康、助消化、肠道保护、全身营养、压力减缓等中具有积极作用的成分。
本发明泡沫组合物的另一优选组分是营养组分。如本文所用的，术语“营养组分”指对动物或哺乳动物发挥生理影响的物质。通常，营养组分满足消耗者的特定生理功能或促进其健康和舒适。特定的营养组分包括植物提取物、维生素、矿物质、增体剂或其它营养补充组分。
如本文相互替代使用的，术语“植物提取物”和“植物制剂”指从植物来源得到的物质。非限制性实例可以包括苍白松果菊(echinacea)、西伯利亚人参(Siberian ginseng)、银杏(ginko biloba)、可乐果(kola nut)、白毛茛(goldenseal)、golo kola、五味子(schizandra)、接骨木(elderberry)、St.Johns Wort、缬草(valerian)和麻黄(ephedra)。
该添加剂可以是已用于治疗免疫疾病以及用于预防或抑制致病细菌引起的腹泻的益生菌(probiotic bacteria)。
营养组分可以是选自维生素E、维生素C、维生素B6、叶酸、维生素B12、铜、锌、硒、钙、磷、镁、铁、维生素A、维生素B1、维生素B2、烟碱酸和维生素D的一种或多种营养物质或矿物质。可以包含这些矿物质或营养物质中的任一种或全部。
本发明的食品可以包含聚右旋糖或果糖寡糖如菊粉作为增体剂或纤维来源，其量优选1-10wt％，特别是1-6wt％。
如本文所用的，术语“医药组分”指对动物或哺乳动物发挥局部或系统作用的药物活性物质。
医药组分可以是不与泡沫反应或使泡沫恶化的任何类型的生物活性剂。可以进行简单的接触试验来确定相容性。该试剂取决于本输送体系是否用于摄入、局部施用或植入，例如通过注射或作为栓剂。已发现与泡沫不相容的活性剂可以经涂布、封装或其它处理以防止活性剂直接接触泡沫至少直到该输送体系施用于或给服于对象之后为止。
化妆组分可以是局部施用到动物或哺乳动物的皮肤或黏膜上以施用医药组分或给动物或哺乳动物带来益处或改善这种益处的任何活性成分或其组合。
芳香组分可以是任何类型的增强风味或味道的组分或任何类型赋予输送体系可觉察的气味特征的组分。
术语“特定功能性”当用于描述组分时表示该组分具有泡沫本身不能提供的某些特征、性质或功能。一种这样的组分是颜料或其它着色组分。例如当泡沫用于食用时，特定功能性组分可以是风味剂、可食用馅、其它感官刺激增强物。对于药物输送体系，特定功能性可以是引起活性添加剂延迟或持续释放的物质。当泡沫用于非食用用途时，特定功能性组分可以是赋予阻燃性的化合物。技术人员可以基于待输送的添加剂，选择对于任何特定输送体系提供所期望功能性的组分。
添加剂还可以是生物聚合物或生物工程组合物，例如提供医药或营养组分持续或延迟释放的那些。优选地，该添加剂是在体内生物降解的那种，例如PLGA聚合物。
添加剂还可以是用本体系输送并提供隔音性能的无机组分。典型的无机组分包括玻璃、粘土或陶瓷粒子或纤维，这些以合适量添加以实现所期望绝缘或隔音效果。该输送体系一般以方便泵送或流体流动的粘度制得，或它可以加热至可流动，但之后能够在安置后固化或冷冻。
添加剂的形式对于本发明不关键。尽管可以使用气态添加剂，但它应该可溶于液体基质中或能够引入气泡中。添加剂优选固体或液体形式。一般而言，添加剂是可以与液体基质混合的液滴。如果需要，可以使用脂质体、乳液组分或其它胶束，液体基质作为连续相。作为选择地，添加剂可以是粒子，即固体材料或用固体或半固体涂层封装的固体或液体的复合材料。这些液滴或粒子可以是可溶的，从而它们完全或部分溶于液体基质内，或者它们可以是不可溶的并且在泡沫形成之前或之后悬浮在基质中。优选地，添加剂与液体或气体存在，并在泡沫形成之前并入输送体系内。
本发明的泡沫还可以用作饮品组合物的输送体系。如本文所用，术语“饮品组合物”指单一浓度的即饮组合物，即可饮用组合物。
根据它们的配方，本发明的食品或饮品可以配制成为食用者开始提供能量并保持能量和精神清醒以及提供营养。任选并优选地，该组合物还提供饱足感和/或使精神振奋。本组合物包含泡沫以及包含一种或多种碳水化合物、一种奶蛋白质、一种咖啡因天然来源、维生素预混物以及任选的风味剂、着色剂和抗氧化剂的混合物，并且意外地能开始提供能量并保持能量和精神清醒。
碳水化合物可以是一种或多种单糖或二糖的混合物，并且优选与一种或多种复合碳水化合物组合。对于选择本组合物中使用的有效碳水化合物和碳水化合物的含量，重要的是所选定的碳水化合物及其含量要保证足够的消化和肠道吸收速率以稳态地维持葡萄糖，而这又为食用者提供能量和精神清醒。
已发现单糖和二糖为食用者提供即时的能量，而复合碳水化合物组分在消化道中水解，为食用者提供后续或延迟的能量并保持能量提供。如本文也提到的，包含一种或多种刺激剂和/或植物化学成分增强了这种内部响应。因此，如本文将更具体讨论的，特别优选为本组合物提供一种或多种刺激剂和/或植物化学成分，用于优化能量和精神清醒的维持。
本文可使用的单糖的非限制性实例包括山梨糖醇、甘露醇、赤藓糖、苏糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、木糖醇、核酮糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖和山梨糖。本文优选使用的单糖包括葡萄糖和果糖，最优选葡萄糖。二糖可以用作即时能量的来源。本文可以使用的二糖的非限制性实例包括蔗糖、麦芽糖、乳糖醇、麦芽糖醇、麦芽酮糖和乳糖。如果泡沫基质中尚不存在它们，则可以加入以提供味道或能量。
本文所用的复合碳水化合物是寡糖、聚糖和/或碳水化合物衍生物，优选寡糖和/或聚糖。如本文所用的，术语“寡糖”指具有3-9个单糖单元的可消化线性分子，其中这些单元经糖苷键共价连接。如本文所用的，术语“聚糖”指具有多于9个单糖单元的可消化(即能够被人体代谢)的大分子，其中这些单元经糖苷键共价连接。聚糖可以是线性或带支链的。优选地，聚糖具有9-约20个单糖单元。碳水化合物衍生物如多元醇(例如甘油)也可以用作本文的复合碳水化合物。如本文所用的，术语“可消化”指能够被人体所产生的酶代谢。
优选的复合碳水化合物的实例包括棉子糖、水苏糖、麦芽三糖、麦芽四糖、糖原、直链淀粉、支链淀粉、聚右旋糖和麦芽糖糊精。最优选的复合碳水化合物是麦芽糖糊精。
麦芽糖糊精是若干个葡萄糖单元长度形式的复合碳水化合物分子。麦芽糖糊精在消化道中水解成葡萄糖，于是它们提供了葡萄糖的延伸来源。麦芽糖糊精可以是通过玉米淀粉的受控水解制得的喷雾干燥的碳水化合物成分。
蛋白质源可以选自各种材料，包括但不限于奶蛋白质、乳清蛋白质、酪蛋白酸盐、大豆蛋白质、蛋白、明胶、胶原蛋白、蛋白质水解物及其组合。蛋白质源包括不含乳糖的脱脂乳、奶蛋白质分离物和乳清蛋白质分离物。本组合物还考虑使用豆浆。如本文所用，豆浆指通过将除壳的大豆研磨，与水混合，蒸煮并从大豆中回收溶解的豆浆而制得的液体。
如果需要，本发明的泡沫制品还可以包含刺激剂以提供精神清醒。含有一种或多种刺激剂起到通过延迟与本组合物摄入相关的血糖响应，通过引起葡萄糖利用的代谢变化，通过转移绕过脑血管屏障来直接刺激大脑或通过其它机理而为用户进一步维持能量的作用。由于一种或多种刺激剂有助于本组合物摄入时开始提供能量，特别是维持能量，所以本发明的特别优选实施方案包含一种或多种刺激剂。
如本领域公知的，刺激剂可以从天然来源中提取得到或可以合成制得。刺激剂的非限制性实例包括甲基黄嘌呤，如咖啡因、可可碱和茶碱。此外，许多其它黄嘌呤衍生物已经分离出或合成，它们可以用作本文组合物中的刺激剂。见例如Bruns，Biochemical Pharmacology，第30卷，第325-333页(1981)。优选使用这些物质的天然来源。
优选地，一种或多种这些刺激剂通过咖啡、茶、可拉果、可可果实、Yerba Mate′、yaupon、guarana(瓜拉拿藤)paste和yoco提供。天然植物提取物是最优选的刺激剂来源，因为它们可能包含其它延迟刺激剂生物利用性的化合物，从而它们可以提供精神恢复和清醒，而不再疲劳或紧张。
最优选的甲基黄嘌呤是咖啡因。咖啡因可以从前述植物及其废料中得到，或作为选择可以合成制得。可以用作咖啡因的全部或部分来源的咖啡因植物来源优选包括绿茶提取物、瓜拉拿藤、Yerba Mate′提取物、红茶、可乐果、可可和咖啡。如本文所用的，绿茶提取物、瓜拉拿藤、咖啡和YerbaMate′提取物是最优选的咖啡因植物来源，最优选绿茶提取物和YerbaMate′提取物。除作为咖啡因来源之外，绿茶提取物具有下文将讨论的作为黄烷醇的额外优点。Yerba Mate′提取物可以具有抑制食欲效果的额外好处，并且也可以为此而被包含在内。
绿茶提取物可以从未发酵的茶、发酵过的茶、部分发酵过的茶及其混合物中提取得到。优选地，该茶提取物从未发酵的茶和部分发酵过的茶中提取得到。最优选的茶提取物从绿茶得到。热的和冷的提取物都可以用在本发明中。获得茶提取物的合适方法公知。例如参见Ekanavake，美国专利No.5,879,733；Tsai，美国专利No.4,935,256；Lunder，U.S.4,680,193；和Creswick美国专利No.4,668,525。
优选地，绿茶提取物和Yerba Mate′提取物以分别为约0.1-约0.4％和约0.1-约0.5％的相对少的量存在。更优选地，它们分别以约0.15-约0.35％和约0.15-约0.25％的量存在。尽管更大的量提供更好的刺激，但它们也给饮品带来令人不期望的味道。这可以通过加入更高量的碳水化合物或通过加入人造甜味剂来弥补，使得饮品的最终味道可口。
本发明的泡沫还可以作为浇头或乳脂加入热饮品如咖啡或茶，而不是本身配制成饮品或食品组合物。如以上提到的，任何这些组合物可以还包含维生素或矿物质。至少3种，优选更多种维生素可以通过维生素预混物提供。The U.S.Recommended Daily Dietary Allowance-Food and NutritionBoard，National Academy of Sciences-National Research Council中定义并提出了维生素和矿物质的美国推荐日纳入量(USRDI)。可以使用这些维生素和矿物质的各种组合。
这类维生素的非限制性实例包括胆碱酒石酸氢盐、烟酰胺、硫胺素、叶酸、d-泛酸钙、生物素、维生素A、维生素C、维生素B1盐酸盐、维生素B2、维生素B3、维生素B6氢氯化物、维生素B12、维生素D、乙酸维生素E、维生素K。优选地，至少3种维生素选自胆碱酒石酸氢盐、烟酰胺、硫胺素、叶酸、d-泛酸钙、生物素、维生素A、维生素C、维生素B1盐酸盐、维生素B2、维生素B3、维生素B6氢氯化物、维生素B12、维生素D、乙酸维生素E、维生素K。更优选地，本组合物包含维生素C和选自胆碱酒石酸氢盐、烟酰胺、硫胺素、叶酸、d-泛酸钙、生物素、维生素A、维生素B1盐酸盐、维生素B2、维生素B3、维生素B6氢氯化物、维生素B12、维生素D、乙酸维生素E、维生素K中的两种或更多种其它维生素。在本发明的特别优选的实施方案中，组合物包含维生素胆碱酒石酸氢盐、烟酰胺、叶酸、d-泛酸钙、维生素A、维生素B1盐酸盐、维生素B2、维生素B6氢氯化物、维生素B12、维生素C、乙酸维生素E。在制品包含这些维生素中的一种的情况下，该制品优选包含这种维生素的USRDI的至少5％，优选至少25％，最优选至少35％。
商购维生素A源也可以包含在本组合物中。如本文所用的，“维生素A”包括但不限于维生素A(视黄醇)、β-胡萝卜素、视黄醇棕榈酸酯和视黄醇乙酸酯。维生素A源包括其它原维生素A类胡萝卜素，例如在富含具有原维生素A活性的类胡萝卜素的天然提取物中发现的那些。β-胡萝卜素如下文将讨论的也可以作为着色剂。维生素B2(也称作核黄素)的商购来源可以用在本组合物中。维生素C的商购来源可以用在本文中。也可以使用封装的抗坏血酸和抗坏血酸的可食用盐。
本文中可以掺入的营养补充量的其它维生素包括但不限于胆碱酒石酸氢盐、烟酰胺、硫胺素、叶酸、d-泛酸钙、生物素、维生素B1盐酸盐、维生素B3、维生素B6氢氯化物、维生素B12、维生素D、乙酸维生素E、维生素K。
本发明的泡沫组合物还可以包含其它的任选组分，以例如增强它们提供能量、精神清醒、感官性质和营养结构的性能。例如，黄烷醇、酸化剂、着色剂、矿物质、可溶性纤维、不含热量的甜味剂、风味剂、防腐剂、乳化剂、油、碳化组分等中的一种或多种可以包含在本文组合物中。这种任选的组分可以分散、溶解或以其它方式混入本组合物中。这些组分可以加入本文组合物中，前提是它们基本不会妨碍饮品组合物的性质，特别是提供能量和精神清醒的性质。本文适用的任选组分的非限制性实例下面给出。
如果需要，可以加入一种或多种植物或植物化学成分。这包括本质“健康”的黄烷醇或其它植物化学试剂。一种或多种黄烷醇的加入起到延迟与本组合物摄入相关的血糖响应，从而为用户提供进一步的能量维持。由于一种或多种黄烷醇有助于本组合物摄入时开始提供能量，特别是维持能量，所以特别优选包含一种或多种黄烷醇。
黄烷醇是多种植物(例如水果、蔬菜和花)中存在的天然物质。本发明中可以使用的黄烷醇可以通过本领域技术人员公知的任何合适方法从例如水果、蔬菜或其它天然来源中提取。例如，黄烷醇可以从一种植物或植物混合物中提取。许多含黄烷醇的水果、蔬菜、花和其它植物都是本领域技术人员已知的。作为选择，这些黄烷醇可以通过合成或其它适合的化学方法制得并掺入本组合物中。黄烷醇，包括儿茶素、表儿茶素及其衍生物可以商购。
本组合物可以任选但优选还包含一种或多种酸化剂。一定量的酸化剂可以用来保持组合物的pH值。本发明组合物的pH值优选约2-约8，更优选约2-约5，甚至更优选约2-约4.5，最优选约2.7-约4.2。食品饮品的酸度可以通过已知常规方法例如使用一种或多种酸化剂调节并保持在所需的范围内。通常，上述范围的酸度是对于微生物抑制的最大酸度与所期望饮品风味的最佳酸度之间的平衡。
有机和无机可食用酸可以用来调节饮品的pH值。这些酸可以以它们的未离解形式，或者作为其各自的盐如磷酸氢二钾或二钠、磷酸二氢钾或钠存在。优选的酸是可食用的有机酸，包括柠檬酸、磷酸、苹果酸、富马酸、己二酸、葡糖酸、酒石酸、抗坏血酸、乙酸、磷酸或其混合物。
酸化剂还可以充当抗氧化剂使饮品组分稳定化。常用抗氧化剂的实例包括但不限于抗坏血酸、EDTA(乙二胺四乙酸)及其盐。
少量的一种或多种着色剂可以用在本发明的组合物中。优选使用β-胡萝卜素。核黄素和FD&C染料(例如黄#5、蓝#2、红#40)和/或FD&C色淀也可以使用。通过将色淀加入其它粉末化成分中，所有粒子，特别是带色的铁化合物被完全且均匀地着色，得到均匀带色的饮品混合物。此外，可以使用FD&C染料或FD&C色淀与其它常规食品和食品着色剂的混合物。此外，可以使用其它天然的着色剂，包括例如叶绿素和叶绿酸，以及水果、蔬菜和/或植物提取物如葡萄、黑茶藨子、aronia、胡萝卜、甜菜根、红球甘蓝和木槿。天然着色剂优选用于“全天然”制品。
着色剂的用量根据所用的试剂和最终制品中所期望的颜色强度变化。本领域技术人员可以容易地确定所述量。一般地，如果使用，着色剂应该以组合物的约0.0001％-约0.5％，优选约0.001％-约0.1％，最优选约0.004％-约0.1％的含量存在。
本文组合物可以用一种或多种矿物质强化。The Recommended DailyDietary Allowance-Food and Nutrition Board，National Academy ofSciences-National Research Council中定义并提出了矿物质的美国推荐日纳入量(USRDI)。
除非本文另有说明，在给定矿物质存在于本组合物中时，本组合物通常包含这种矿物质的USRDI的至少约1％，优选至少约5％，更优选约10％-约200％，甚至更优选约40％-约150％，最优选约60％-约125％。除非本文另有说明，在给定矿物质存在于本组合物中时，本组合物包含这种维生素的USRDI的至少约1％，优选至少约5％，更优选约10％-约200％，甚至更优选约20％-约150％，最优选约25％-约120％。
本文组合物中可以任选包含的矿物质例如是钙、钾、镁、锌、碘、铁和铜。可以使用适合加入可食用组合物中的这些矿物质的任何可溶性盐，例如柠檬酸镁、葡糖酸镁、硫酸镁、氯化锌、硫酸锌、碘化钾、硫酸铜、葡糖酸铜和柠檬酸铜。
钙是用在本发明中的特别优选的矿物质。钙的优选来源包括例如柠檬酸钙-乳酸钙、氨基酸螯合钙、碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙、氯化钙、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、柠檬酸钙、苹果酸钙、钙titrate、葡糖酸钙、钙realate、酒石酸钙和乳酸钙，特别是柠檬酸钙-苹果酸钙。柠檬酸钙-苹果酸钙的形式在例如Mehansho等，美国专利No.5,670,344或Diehl等，美国专利No.5,612,026中有描述。本发明的优选组合物包含按制品重量计约0.01％-约0.5％，更优选约0.03％-约0.2％，甚至更优选约0.05％-约0.15％，最优选约0.1％-约0.15％钙。
铁也可以用在本发明组合物和方法中。可接受形式的铁本领域公知。掺入制品中的铁化合物的量根据最终制品和目标消费者所期望的补充水平而宽范围变化。本发明的加铁组合物通常包含铁的USRDI的约5％-约100％，优选约15％-约50％，最优选约20％-约40％。
一种或多种可溶性纤维也可以任选地包含在本发明的组合物中，以提供例如饱足感和精神恢复，和/或营养好处。可溶性膳食纤维是不能被人体所产生的酶体系代谢的碳水化合物形式，它们通过小肠而不被水解(因此不包括在本文复合碳水化合物的定义中)。不希望受理论限制，由于可溶性膳食纤维在胃中溶胀，所以它们减慢了胃排空，因此延长了营养物质在肠道中的停留，导致一种饱足感。
在本发明中可以单独或组合使用的可溶性纤维包括但不限于果胶、蚤草、瓜尔胶、黄原胶、藻酸盐、阿拉伯胶、菊粉、琼脂和角叉菜胶。这些可溶性纤维中优选瓜尔胶、黄原胶和角叉菜胶中的至少一种，最优选瓜尔胶或黄原胶。这些可溶性纤维也可以充当本发明中的稳定剂。
本文所用特别优选的可溶性纤维是葡萄糖聚合物，优选具有支链的那些。这些可溶性纤维中优选Matsutani ChemicalIndustry Co.，Itami City，Hyogo，Japan按商标名Fiβersol2销售的纤维。
果胶是本文优选的可溶性纤维。甚至更优选使用低甲氧基果胶。优选的果胶具有高于约65％的酯化度，并且从柑橘皮中通过热酸提取得到，可以例如从Danisco Co.，Braband，Denmark得到。
本发明的泡沫制品当用于食用时要提供有风味剂和甜味剂的合适共混，使得它们甜到足以消除由于前述碳水化合物源的存在而造成的其它组分的强烈风味。此外，有效含量的不含热量的甜味剂也可以任选地用在本发明中以增强本组合物的感官和甜味品质，但它不能代替碳水化合物源。不含热量的甜味剂的非限制性实例包括阿斯巴甜、糖精、环己烷氨基磺酸盐、双氧噁噻嗪K、L-天冬氨酰-L-苯基丙氨酸低级烷基酯甜味剂、L-天冬氨酰-D-丙氨酸酰胺、L-天冬氨酰-D-丝氨酸酰胺、L-天冬氨酰-羟基甲基烷烃酰胺甜味剂、L-天冬氨酰-1-羟基乙基烷烃酰胺甜味剂、甘草甜味料和合成烷氧基芳族化合物。阿斯巴甜和双氧噁噻嗪K是本文所用最优选的不含热量的甜味剂，并且可以单独或组合使用。
推荐本发明中使用一种或多种风味剂以增强其可口度。任何天然或合成的风味剂都可以用在本发明中。例如，本文可以使用一种或多种植物和/或水果风味剂。如本文所用的，这种风味剂可以是合成或天然的风味剂。
特别优选的水果风味剂是外来和内酯风味剂如西番莲风味剂、芒果风味剂、菠萝风味剂、cupuacu风味剂、番石榴风味剂、可可风味剂、番木瓜风味剂、桃风味剂和杏风味剂。除了这些风味剂以外，可以使用各种其它水果风味剂，例如苹果风味剂、柑橘风味剂、葡萄风味剂、覆盆子风味剂、酸果蔓风味剂、樱桃风味剂等。这些水果风味剂可以从天然来源如水果汁和风味油得到，或可以作为选择地合成制得。对于“全天然”饮料，优选天然风味剂。
优选的植物风味剂来源包括例如真芦荟、瓜拉拿藤、人参、银杏、山楂树、木槿、蔷薇果、黄春菊、椒薄荷、茴香、姜、甘草、莲子、五味子、锯叶棕、菝葜、红花、St.John′s Wort、姜黄、cardimom、肉豆蔻、桂皮、buchu、肉桂、茉莉、山楂、菊、菱角、甘蔗、荔枝、竹笋、香草、咖啡等。其中优选瓜拉拿藤、人参、银杏。除了作为刺激剂来源以外，茶提取物和咖啡也可以用作风味剂。特别地，茶风味剂，优选绿茶或红茶风味剂(优选绿茶)任选与水果风味剂的组合具有吸引人的味道。
风味剂也可以是各种风味剂的共混物。如果需要，风味剂中的风味料可以形成乳液滴，接着再将乳液滴分散在饮品组合物或浓缩物中。由于这些液滴通常具有比水小的比重而因此形成单独的相，所以可以使用加重剂(也可以充当混浊剂)来使乳液滴保持分散在饮品组合物或浓缩物中。这种加重剂的实例是溴化植物油(BVO)和树脂酯，特别是酯胶。关于液体饮品中加重剂和混浊剂的使用的进一步描述，参见L.F.Green，Developments in Soft Drinks Technology，第1卷，Applied SciencePublishers Ltd.，第87-93页(1978)。通常风味剂传统上作为浓缩物或提取物或以合成制得的风味酯、醇、醛、萜烯、倍半萜烯等的形式获得。
任选地，一种或多种防腐剂可以在本文中额外使用。优选的防腐剂包括例如山梨酸盐、苯甲酸盐和多磷酸盐防腐剂。优选地，在本文使用防腐剂的情况下，使用一种或多种山梨酸盐或苯甲酸盐防腐剂(或其混合物)。适用于本发明的山梨酸盐和苯甲酸盐防腐剂包括山梨酸、苯甲酸及其盐，包括(但不限于)山梨酸钙、山梨酸钠、山梨酸钾、苯甲酸钙、苯甲酸钠、苯甲酸钾及其混合物。山梨酸盐防腐剂特别优选。山梨酸钾特别优选用于本发明中。
在组合物包含防腐剂的情况下，防腐剂的含量按组合物重量计优选约0.0005％-约0.5％，更优选约0.001％-约0.4％，还更优选约0.001％-约0.1％，甚至更优选约0.001％-约0.05％，最优选约0.003％-约0.03％。在组合物包含一种或多种防腐剂的混合物的情况下，这种防腐剂的总浓度优选保持在这些范围内。
除了饮品和液体或粉末浓缩物之外，根据本领域技术人员一般已知的稠度和存放温度，本发明还可以制成冰淇淋、酸奶或布丁组合物的形式。
泡沫的纳米-微米气泡在特定设计的相对简单构造的设备中制得。转子在圆柱形壳体的中心旋转以产生流动并捕获空气。壳体的四周是具有对应于所期望气泡尺寸的孔的固定膜。随着经搅拌的流体通过膜并在膜表面上形成气泡时，得到大量尺寸均匀的空气泡。液体流，一般是水沿着膜的外表面通过，形成层流区、泰勒涡流或湍流，并且它们将气泡携走。这实现了所期望尺寸(例如10微米以下)的空气泡的均匀连续供应。
当要制备冰淇淋时，可以简单地将泡沫冷冻。由于空气泡的尺寸选择成具有非常小的冰晶可以生长于其中的间隙空间，所以消费者感觉制品非常光滑和具有奶油感。为此优选的尺寸是最大尺寸为长小于50微米的间隙空间。通过将该间隔控制在这种小的尺寸，在其中形成的任何冰晶都具有比该间隔小的尺寸，并且这种小尺寸的这种晶体是品尝不出的。这从而得到具有更光滑稠度并且避免使制品可口性下降的大冰晶的任何冷冻制品。该制品表明：由于气泡的尺寸更小，用于形成冰的缝隙空间非常小，因此防止了形成紧实且大的3D冰晶。
由于气泡具有均匀的小尺寸，所以它们几乎如刚性球一般，几乎不会结合形成更大的气泡。因此，由这种气泡制得的冰淇淋和其它制品具有优异的耐冷冻-融化性，因为这些气泡保持稳定并且防止了冰晶在气泡之间的间隙中生长到任何可品尝出的尺寸。这使得这种制品能够融化和再冷冻，而不会损失光滑的稠度并且不会产生大的冰晶或失去泡沫稳定性。使用30％糖溶液作为液体基质，向其中产生气泡，得到非常好的结果。
本发明的优选方面涉及具有新的微结构的冷冻充气可食用泡沫制品，该微结构的特征在于超细的气泡，小且松散连接的冰晶，多次冷冻-融化的稳定性和新的感官特性，并且由环境温度泡沫通过静止冷冻制得。环境温度泡沫的制备包括对糖-水混合物进行新型充气，因此本发明的某些方面涉及旋转膜设备和温和机械产生具有窄分布的气泡尺寸的超细气体分散体或微泡沫的方法。
本发明的另一实施方案使得能够形成通过下面方法生成的冷冻充气可食用泡沫制品。该方法包括形成非冷冻的可食用泡沫制品，所述形成步骤包括制备并陈化混合物，随后对该混合物进行充气。经充气的混合物接着静止冷冻成冰晶中值直径X50，0低于约50微米的冰晶。
新的冷冻可食用泡沫制品具有通过平均空气室直径不大于约15微米的超细空气室尺寸而限定的奶油质地。此外，该可食用泡沫具有通过具有低于约50微米的冰晶中值直径而限定的挖取能力，以及改进的多次冷冻融化循环稳定性。
所述新制品的另一主要优点涉及通过非常简单的冷冻工艺就可加工，所述工艺适合在环境温度下产生并在静止状态下充入合适烧杯/容器中的泡沫。这大量节约了与加工设备有关的成本，因为不需要连续冷冻机。
上述新制品提供了以前并不知道的多次冷冻融化稳定性，这是因为它精细分散的窄尺寸分布且稳定的空气室/气泡结构。这也使得能够具有突出的奶油感，降低的冷度以及在融化过程中非凡的形状保持性。约0-5％或更少脂肪的减少的脂肪含量证实其保证健康性或“premium light”特征。小尺寸和窄的尺寸分布的空气室/气泡结构还明显节约了成分稳定化的成本。
此外，具有约0.1-2wt％乳化剂用于形成片层或泡囊相和约0.05-1.25wt％稳定剂如胶的混合物提供了多次冷冻融化循环稳定性。这些组分的功能是增加流体基质的粘度，以改进气泡和流体的捕获并因此改进稳定性。而且，乳化剂在乳化剂所特定的浓度范围内，并且乳化剂片层或泡囊相在泡沫制品的气/液界面处或在其附近形成。此外，可以使用带电分子，这些分子可以掺入片层相结构内，并由于静电排斥力而引起片层相溶胀，由此增加了泡沫结构的多次冷冻融化循环稳定性。
可食用冷冻泡沫制品具有低于10微米的气泡中值直径，窄的气泡尺寸分布(如图4所示X90，0/X10，0≤3.5)和一般较高的气体体积分率(>50vol％)；它们在环境温度条件下搅打，将其充入杯/容器内，接着例如在降至-15℃的冷冻隧道式装置中冷冻，并且气泡不会明显的变大，也不会发生固体明显形成或结冰的现象。
所述新的可食用冷冻泡沫制品的卡路里含量对于膨胀率约100％的冷冻泡沫制品而言低于约55kcal/100ml。如本文所用，膨胀率定义为(混合物密度-泡沫样品的密度)/(泡沫样品的密度)的比，或换句话说，膨胀率是空气加入造成的体积增加的量度，即由于空气泡的引入或捕获而引起的制品体积增加的百分比。这样的低卡路里含量相对于其它低卡路里甜点仍得到明显改进；这种轻甜点每份的卡路里当量含量为约250kcal每100ml份不含泡沫的制品。这可以与所谓的premium冰淇淋相当，后者的卡路里含量即使在100％膨胀率下仍约为280kcal/100ml，约560kcal每100ml份不含泡沫的制品。如本领域技术人员已知的，30-60％气体体积分率等于约40-150％膨胀率。因此，制品在200％膨胀率下60kcal/100ml份的卡路里值相当于在100％膨胀率下120kcal/100ml份的卡路里值和没有膨胀下240kcal/100ml份的卡路里值。因此，术语“不含气泡的制品”在本文用于表示没有经过膨胀且可以用作与现有冰淇淋配方的比较基础的那些。
在最优选的实施方案中，本发明涉及新的低脂冷冻泡沫制品的组合物和方法：在静止冷冻条件下冷冻环境温度泡沫，不会形成大气泡或相互连接的冰晶以及随后形成固体。该方法使得能够形成多次冷冻融化循环稳定性得到改进并具有新的可调节质地的新组合物，特别是用于制备新的冰淇淋制品。
一般地，基质液体的凝固温度用来确定泡沫可以冻结的温度。在某些情况下，液体基质包含其它影响液体的凝固温度的组分或成分，以致基质的凝固温度可能低于液体的凝固温度。技术人员可以进行常规试验来确定任何特定基质组合物的合适凝固点。因此当本说明书提到泡沫的凝固温度时，要理解成这表示基质及其组分冷冻时的温度。
在下面的描述中，具有下面组成的示例性泡沫制品配方(称作NDA-1配方)可实现特定的产品性质：
24％蔗糖
3％葡萄糖浆
3％右旋糖(28DE)
0.6％乳化剂PGE(聚甘油酯)
0.25％瓜尔胶稳定剂
本发明的一种实施方案使得能够形成下面方法制得的冷冻可食用泡沫制品。该方法包括形成未冻结的可食用泡沫制品，所述形成步骤包括制备并陈化混合物，随后对该混合物进行充气。经充气的混合物接着静止冷冻成冰晶平均直径低于约50微米的冰晶。
如上所述的新制品提供了以前并不知道的多次冷冻融化稳定性，这是因为它精细分散的窄尺寸分布且稳定的空气室/气泡结构。这也使得能够具有突出的奶油感，降低的冷度并且在融化过程中非凡的形状保持性。约0-5％脂肪的减少的脂肪含量保证其健康性或“premium light”特征。小尺寸和窄尺寸分布的空气室/气泡结构还明显节约了成分稳定化的成本。
本新制品的另一主要优点涉及通过非常简单的冷冻工艺就可加工，所述工艺适合在环境温度下产生并在静止状态下充入合适烧杯/容器中的泡沫。这大量节约了与加工设备有关的成本，因为不需要连续冷冻机。
一方面，冷冻可食用的泡沫制品具有平均空气室直径低于约10微米-15微米的超细空气室尺寸。该冷冻可食用的泡沫制品的特征还在于具有X90，0/X10，0比不大于约2-3的窄气泡尺寸分布。
新的冷冻可食用泡沫制品具有通过平均空气室直径不大于约15微米的超细空气室尺寸而限定的奶油质地。此外，该可食用泡沫具有通过具有低于约50微米的冰晶平均直径而限定的挖取能力，以及改进的多次冷冻融化循环稳定性。
具有约0.05-2wt％乳化剂用于形成片层或泡囊相和约0.05-0.5wt％稳定剂如瓜尔胶或其它胶的混合物提供了多次冷冻融化循环稳足性，其中乳化剂在乳化剂所特定的浓度范围内，并且乳化剂片层或泡囊相在液体基质中形成并接着定位于泡沫制品的气/液界面处或在其附近。此外，可以使用带电分子，这些分子可以掺入片层相结构内，并由于静电排斥力而引起片层相溶胀(只要pH值调节在7附近的中性范围内)，由此提高了泡沫结构的多次冷冻融化循环稳定性。
在该冷冻可食用泡沫制品中，通过多层介晶(片层或泡囊)相使空气室界面稳定，而多层介晶相的溶胀、水停流和结构稳定性通过在已调节到中性pH值并且离子浓度接近0的条件下加入一定量未酯化脂肪酸而得到选择性调节。在制备陈化混合物的过程中，该冷冻可食用泡沫制品具有已调节到6.8-7.0的中性pH值和去离子水范围的非常低的离子浓度。优选地，在对混合物充气之前该冷冻可食用泡沫制品具有已调节到约3.0的pH值。
在一种实施方案中，该冷冻可食用泡沫制品包含约20-45％由0-25％奶固体、10-40％糖、0-10％脂肪及其组合的干物质。在某些方面，该冷冻可食用泡沫制品还包含约0.1-1wt％乳化剂用于形成片层相和约0.05-1.25wt％如本文公开的胶稳定剂。乳化剂可以在乳化剂所特定的浓度范围内，并且乳化剂片层或泡囊相在泡沫制品的气/液界面处或在其附近形成。
该冷冻可食用泡沫制品还可以使用在中性pH值条件下的带电分子，这些分子可以引入片层相结构内，并由于静电排斥力而引起片层相溶胀，由此提高了泡沫结构的稳定性。该冷冻可食用泡沫制品还可以使用脂肪酸的聚甘油酯(PGE)作为乳化剂由此形成片层或泡囊结构，以及使用未酯化的脂肪酸作为引入片层或泡囊层内并引起各片层/泡囊结构溶胀的带电分子。这种溶胀可以通过控制加入的带电分子的浓度来控制(这些带电分子可以引入片层相结构内，并由于静电排斥力而引起片层相溶胀，由此提高了泡沫结构的稳定性)。在这种组合物中，脂肪酸的聚甘油酯所形成的片层结构的溶胀通过使加入的未酯化脂肪酸的浓度为约0.01-2wt％来控制。
该冷冻可食用泡沫制品的泡沫中的气体分率可调节到约25-75vol％，优选50-60vol％，并且该冷冻泡沫制品在约100％膨胀率下的卡路里含量小于约55kcal/100ml。如本文所用的，膨胀率定义为(混合物密度-泡沫样品的密度)/(泡沫样品的密度)的比，或换句话说，膨胀率是空气加入的量度，即由于空气泡的引入或捕获而引起的制品体积增加的百分比。
上述冷冻可食用泡沫制品可以由下面优选方法制得，包括步骤：通过将糖和稳定剂溶解在去离子水中形成混合物；将乳化剂加入混合物中；将混合物加热到乳化剂熔点以上的温度，以使乳化剂溶解到混合物内；将混合物均质化；将混合物冷却到低于约10℃的冷却温度；将混合物在该冷却温度下存放若干小时；将混合物的pH值降低到酸性范围；对混合物进行充气以形成泡沫；以及静止冷冻该泡沫。一方面，将混合物加热到巴氏灭菌的温度。
另一方面，在加入乳化剂之前，将糖和稳定剂溶解到35-45℃并且pH值调节到约中性条件的去离子水中。所述约中性条件具有约6.8的pH值。
另一方面，在约20-60℃以上的温度下，更优选80℃下溶解乳化剂，并随后进行不少于约30秒的巴氏灭菌。另一方面，在约80℃以上的温度下溶解乳化剂，并随后进行不少于约30秒的巴氏灭菌。
另一方面，均质化以一步均质化，在不低于约100巴的均质化压力下进行。作为选择，均质化以一步均质化在约150巴的均质化压力下进行。
在均质化之后，将混合物冷却到约4℃并存放约8小时以上。作为选择，在均质化之后，将混合物冷却到约4℃并存放约12小时以上。优选地，在充气之前，通过加入柠檬酸将pH值降低到低于约3-4。在降低pH值的同时，也可以向混合物中加盐。
使用气体精细分散设备进行充气。该设备可以是：转子定子搅打设备、静止膜搅打设备、旋转膜搅打设备或其组合。充气可以在约4-50℃的温度下进行。
在一种实施方案中，旋转膜搅打设备配有孔尺寸1-6微米且孔距10-20微米的受控孔距膜，以形成具有窄气泡尺寸分布的精细分散体，并且该膜以5-40m/s的圆周速度旋转，其中所述窄气泡尺寸分布定义为X90，0/X10，0不大于约3的分布。一方面，旋转膜搅打设备在圆周壳体内旋转，形成与膜表面0.1-10mm的窄环形缝隙，从而允许更窄尺寸分布的空气泡更好地脱离膜表面。
上述新方法可以形成具有本发明超细平均气泡直径，非常窄的尺寸分布且在环境温度和大气压条件下具有相关高泡沫稳定性的本发明泡沫结构(如见表2)。至于随后的静止冷冻，泡沫制品冷冻而泡沫气泡结构没有明显变粗糙。如本文所用的，变粗糙指平均气泡尺寸和尺寸分布宽度增加。
表2：泡沫制品的分散相的尺寸和体积分率范围
 
气体/空气室 水冰晶
中值直径X50，0/μm 1-10 10-60
体积分率/vol％ 25-70 40-50
本发明泡沫制品结构的另一优点是泡沫制品的静止冷冻方法。这种静止冷冻不会产生粗且相互连接强的冰晶结构，进而不会得到硬度和结冰程度明显的制品。
图1是利用下面条件，在具有相互咬合销(intermeshing pin)结构的常规转子/定子湍流分散设备中经过分散处理之后的空气泡尺寸分布函数qo(x)(如数量密度分布)的示例性图：配方NDA-1，r.p.m.：3500，气体体积分率0.5，气泡直径X10，0、X50，0和X90，0(数量分布值，qo(x))为6.944、13.667和24.713。虽然这对某些泡沫实施方案适用，但对于获得多次冷冻融化稳定泡沫并不优选。
图2是根据本发明一种实施方案的泡沫制品在新的层流旋转膜充气设备中充气处理之后的空气泡尺寸分布函数qo(x)(如数量密度分布)的示例性图。在下面条件下，所述膜安装在旋转内圆筒上：配方NDA-1，缝隙：0.22mm，r.p.m.：6250，气体体积分率0.5。图2可以与图1所示的用常规转子/定子(R/S)搅打设备对相同的模型配方(NDA-1)充气得到的分布比较。可以看到，使用旋转膜设备得到远远更小尺寸的气泡和更受紧密控制的气泡尺寸分布。
气泡尺寸比较还定量地示于图3中；该图是示例性柱形图，其中柱表示3种不同充气方法/设备的气泡直径X10，0、X50，0和X90，0：具有湍流特性的常规转子/定子相互咬合销(A)，膜安装在旋转内圆筒上的新型膜方法/设备类型I(B-类型I)，以及壳体上具有固定膜和带光滑或轮廓表面的旋转内实心圆筒的新型膜方法/设备类型II(B-类型II)。B-类型II设备的操作条件是配方NDA-1，气体体积分率0.5。B-类型I和B-类型II设备都得到明显更小的气泡尺寸和尺寸分布。
图4证明了本发明的旋转膜设备得到的泡沫制品具有减小的气泡尺寸分布宽度，它是气泡直径比X90，0/X10，0的示例性图，所述比表示3种前述不同充气方法/设备形式各自的气泡尺寸分布宽度或“窄度”。B-类型I和B-类型II设备的X90，0/X10，0比小于A类型设备，并且B-类型I设备的X90，0/X10，0比接近A型设备的一半。这与(B型设备)膜表面的冲击剪切力的均匀性使得气泡脱离膜表面，而(A型)均匀性差的多的应力分布造成在不均匀应力分布的转子定子缝隙中大气泡破裂成小气泡有关。
基本均匀的气泡尺寸是指大部分气泡在特定的尺寸范围内，从而避免或减少由于气体从小的转移到大的(Ostwalt陈化)而造成气泡不均。基本均匀的气泡尺寸分布是指特定的气泡直径比X90，0/X10，0小于约5，优选小于3.5，甚至更优选小于2-3。
除了泡沫制品的与所用搅打设备相关的不同气泡结构特性之外，泡沫制品特性还基于因新的界面稳定化概念而实现的高结构稳定性。这种新的界面稳定化概念基于表面活性剂体系的使用，从而可以形成片层或泡囊界面结构，因此还可以通过使受控分率的特定分子进入该片层/泡囊相结构而调节溶胀效果。图5示出了由脂肪酸的聚甘油酯(PGE)形成的这种片层相结构。图6证实了片层相体积(溶胀)作为所加入的未酯化脂肪酸浓度的函数依赖关系。但是这种溶胀调节结合图7所示用于形成泡沫的新方法可更好地理解。该方法包括：将糖和稳定剂溶解在去离子水中，加入乳化剂并在其溶解温度以上的温度，优选巴氏灭菌温度下使其溶解，联合或单独进行巴氏灭菌，随后进行一步均质化，接着将混合物冷却到5-10℃并随后在该温度下存放若干小时。最后的步骤包括将pH值降低到酸性范围，接着充气，并静止冷冻所得泡沫。
图8证明当改变加热步骤(I)和pH值调节步骤(II)的顺序时片层/泡囊PGE相结构的结果。左边的容器示出了根据正确顺序制得的好气泡，而右边按颠倒顺序(先II后I)制得的气泡表现出明显的结构溃散，没有任何泡沫稳定化能力。
图9证实了通过排出特性(在环境温度和静止条件下60分钟之后分离的液体)表示的“聪明”泡沫稳定性。如从所排出的水样流体高度可以看到的，在相似测试条件下所购买冰糕(左边圆柱)的所述高度是聪明泡沫样品(右边圆柱)的约15倍。本泡沫在测试中损失低于2vol％。
图10证实了聪明泡沫在冷冻融化条件下就气泡平均直径而言的稳定性。如从热激处理前(图10A)后(图10B)的结构比较可以看到的，气泡尺寸分布没有明显变化。这说明聪明泡沫具有创新性的“多次冷冻融化稳定性”。
图11也证实了在冷冻融化条件下的结构性，但是针对冰晶平均直径而言。同样，冰晶尺寸没有明显变化，这证明聪明泡沫具有创新性的高“多次冷冻融化稳定性”。
本发明的另一实施方案涉及上述对液体混合物充气形成发泡制品的新设备和技术。就此而言，本发明的一种实施方案公开了机械均匀并温和生成具有精细分散窄尺寸分布气泡的气体分散体或泡沫的新方法。
在温和机械生成具有窄气泡尺寸分布的细气体分散体的方法中，气泡在膜的表面生成，并通过膜在连续流体相内的旋转运动和/或通过该流体相旋转流过膜，在叠加剪切、拉伸和正应力的作用下，气体有效脱离膜表面。
温和机械生成具有窄尺寸分布的超细气泡的气体分散体或泡沫的方法包括：提供膜(或多孔介质)，形成两面窄缝隙的至少一个表面；将气体输送通过膜的孔，气体在输送通过膜孔时形成气泡或气体丝；使气泡或气体丝从膜的缝隙边界表面脱离；以及使气泡或气体丝混入连续的液态流体相内，液态流体相存在于缝隙中。
一方面，所述脱离和混合通过任何一种下面的机制进行：缝隙的一个表面相对于另一表面的运动产生的均匀作用的剪切应力、拉伸应力、惯性应力及其组合。
一方面，气体的输送包括推动气体通过膜的孔。这种推动可以通过将气体泵送、抽真空或抽吸通过膜的孔。液相也可以泵送通过缝隙。
一方面，缝隙在两个表面之间形成，并且至少一个表面包括膜。该缝隙可以在这样的两个旋转对称体之间形成，一个旋转体同心或插入另一个中，第二个旋转体因此构成围绕第一个旋转体的壳体并且在两个旋转体之间形成同心或偏心的缝隙。作为选择，该缝隙可以在这样的两个旋转对称体之间形成，一个旋转体偏心插入另一个中，第二个旋转体因此构成围绕第一个旋转体的壳体并且在两个旋转体之间形成偏心缝隙。此外，该缝隙的两个表面都可以由膜形成。
在缝隙的一个或两个表面可以由膜材料制成的同时，内缝隙表面或外缝隙表面相对于对方运动。这种运动可以以固定的或变化的或可调节固定的或周期性振荡的表面、圆周速度进行，或者按受控的速度-时间历史相对于另一表面运动。
气体通过膜的流速可以是恒定或变化，或是周期性变化的流速。
液体流可以按任一种下面的流动方式相对于缝隙表面运动：纯剪切层流、剪切和拉伸混合层流、泰勒涡流、层流至瞬变流状态的惯性驱动的湍流及其组合。可以调节液体在缝隙内的流动方式以产生良好界定的剪切、拉伸或惯性应力，从而使气泡或气体丝脱离膜表面。此外，除了因至少一个缝隙表面运动所造成的缝隙中产生的流动之外，将连续液态流体相泵送通过缝隙可以产生通过流体的流动速度分量。一方面，缝隙表面相对于彼此的相对圆周速度可以为1-40m/s。同样，连续液态流体相在缝隙中的轴向平均速度可以在约0.01-5m/s范围内调节。
另一方面，对气相所施加的透膜压力可以为约0.05-5巴。同样，对液态流体相所施加的轴向跨膜压力可以为约0.01-10巴。另一方面，通过在约1-5巴绝对压力范围内调节的背压阀控制缝隙。
本发明的另一实施方案涉及用于实施本发明发泡方法的设备，其使用安装在旋转体上的膜，旋转体被同心或偏心壳体围绕，并且壳体与旋转体形成窄的流动缝隙；或者使用相反的构造：膜安装在同心或偏心的壳体中，实心旋转体与膜或壳体形成各自的流动缝隙。在同心或偏心流动缝隙内，提供局部形成的流动限制，以产生局部流动收缩，从而形成拉伸分流和/或湍流。除了旋转体运动产生的旋转分流之外，还存在因泵送连续流体相连续通过分散流动缝隙所形成的轴向分流。
本发明充气方法的优点在于它能够在层流条件下温和地分散气体/空气泡，而这以前没有用于精细分散的气体/液体。
此外，处理过程中减少的体积比功率或能量输入使得可以更好地控制粘性摩擦能量耗散和系统中相关的温度升高，从而可以更好地保护机械敏感性和热敏性系统部件。
此外，由于决定气泡分散过程的均匀分布的剪切和拉伸力或应力的平衡以及不太相关的支持气泡再聚结的离心分层力或应力的干扰影响，以及膜孔的初步分散步骤，得到非常精细分散并且窄尺寸分布的气泡。因此，相比较从常规搅打/充气技术得到的气体分散体/泡沫，泡沫制品与微结构相关的性质也可以以更独特的方式进行调节。
此外，可调节的旋转分流使得为气泡脱离膜表面，气泡变形和气泡破裂而施加作用的分散应力与通过连续工艺的体积/质量流速无关。
而且，对于较高的气体分率，所述新型温和气泡分散行为允许在增加的气体分率下进一步进行气泡尺寸改进，而常规具有湍流分散特点的基于转子/定子的相互咬合销技术却不是这样。
上述新装置具有若干优点，并且允许简单地更改和调节所期望的剪切和/或混合的剪切和拉伸膜溢流/分散流动特点，保证气泡有效的脱离和破裂。部分地，由于这两相(气/液)之间大的密度差，透膜压力的适度增加使得气泡分散机制从半球形或球形气泡脱离膜表面转变成气体丝射过孔进入连续流体相，导致在额外叠加的剪切作用和松弛作用下气体丝拉伸和破裂。
当膜安装在非旋转壳体内壁时，气体丝射过或拉伸机制可以进一步通过施加离心力来保证。
由于旋转部件(如内圆筒)的偏心调节，叠加拉伸流动的方便施加赋予额外的自由度来改进滴泡脱离/丝破裂效率。
由于高的效率和新的气泡分散，分散缝隙中所需的停留时间比常规设备远远更短。这反过来又导致有利的紧密且高生产能力的装置，这种装置对于相关的泡沫制品生产有利于增加生产能力和/或降低生产成本。
制备过程中泡沫的气泡尺寸可以通过选择或改变某些变量或参数来进一步控制。尽管如此，气泡尺寸分布保持紧实，并且如本文所公开的产生均匀稳定的泡沫。第一变量是所用的设备类型，因为每种设备得到轻微不同范围的气泡尺寸。这可能是因为膜与壳体之间的缝隙。一般地，在所有其它参数相同的情况下，二者之间的缝隙越大，则气泡尺寸越大。在选定所期望的设备和缝隙之后，可以改变设备的旋转速度以得到所期望的气泡尺寸，并且越低的旋转速度一般得到越大的气泡尺寸。另一可以控制的变量是液体基质的配方，包括液体类型和期望所包含的添加剂或组分。一般地，越少量的乳化剂得到越大的气泡，而增加乳化剂的量提供了足够材料形成可以容纳更小尺寸气泡的笼结构。由于小气泡情况比大气泡情况具有更大的表面积，所以需要更多量的乳化剂来包布气泡并形成笼。值得提到的是，看起来并不是所得到的气泡尺寸不依赖于膜的孔尺寸或基质粘度。
下面描述和附图中描述了本发明的某些实施方案及其相关性质，并更详细地给出了其它方法和设备特点以及相比较现有技术的相关优点。
图12示出了根据本发明第一实施方案的具有安装在旋转内圆筒(类型I)上的膜的新的膜方法/设备(类型BI)的示意图。在图12中，(1)表示允许气体/空气输送而不会泄漏通过旋转中空轴(2)的2个双面滑动环密封件。气体/空气在气体/空气进口(3a)进入轴，并流过内轴通道(3b)，再通过孔(3c)离开轴进入中空旋转圆筒(4)，(4)的表面上固定有膜(6)。气体/空气在中空圆筒(3d)中均匀分布，并从此受压通过膜孔(3e)进入分散流动缝隙(7)内，在膜表面(8)形成气泡，或作为气体/空气丝(11)射入缝隙内。连续液态流体相在流体/混合物进口(5)进入分散设备。流体/混合物一进入分散缝隙(7)，决定性的旋转分流便覆在轴向分流上。在缝隙内，在作用于窄流动缝隙(7)中的非常均匀的应力条件下，流动区域气泡(8)脱离膜表面，气体丝(11)破裂。这在图12A中更清楚可见。气体分散体/泡沫在泡沫出口(16)离开该设备。圆柱型壳体(17)一般构造成冷却夹套，以将粘性摩擦热驱散到冷却剂中，而冷却剂在冷却剂进口(9)进入冷却夹套并在冷却剂出口(10)离开。
图13示出了根据本装置第二实施方案的具有安装在固定壳体(类型II)上的膜的新的膜方法/设备类型BII的信息。轴(2)和相连的圆筒(4)不再是充气系统的部分。膜(6)安装在与圆柱形壳体(17)内表面相连的笼结构(18)上，并且在壳体内壁与膜之间形成气体/空气室(19)。通过中间气体/空气进口(13a)向室(19)供应气体/空气，它们均匀地分布(13b)并受压通过膜孔(13e)，进入分散缝隙(7)。
预计，连续流体流动及其对分散过程的影响与上述类型I的方法(图12)类似，不同之处在于离心力影响不同：在类型II设备中，离心力使更多气相射入分散流动缝隙内，优选形成气体/空气丝(11)，而在类型I设备中，离心力的作用与射入机制相反，因此更优选在膜表面形成气泡。但是这取决于气体体积流速和所施加的透膜压力。图13A示出了在膜与外圆筒之间的缝隙的第二放大部分中有助于改进气泡脱离膜的泰勒涡流图案(24)。
可以预计，图13A的放大缝隙部分所示意性表明的射入机制一定程度上有助于形成更小的气泡，因为据认为所形成的气体/空气丝当在分散流中破裂成滴(8)时具有细长的形状。相反，可以预计在内旋转膜表面的气泡形成形成更紧密的气体/空气实体，它们如果脱离趋向于形成更大的气泡或甚至气体层，如图12A所示。在后一情况下，气泡形成可以发生在流体层表面，并且从该表面脱离出丝。这些趋势被如图1、3、4、16、17和18所示的实验证实，这些图示出了对于两种不同方法/设备类型BI和BII，所得的气泡尺寸数量分布(图1：安装在内旋转圆筒上的膜(类型I)，图16：安装在固定壳体上的膜(类型II))和作为气体体积分率的函数的平均气泡直径(图17)，而图18是转子定子设备的结果。值得注意的是，在更高的气体体积分率(此处是50vol％)下平均气泡尺寸达到相同的值。这支持了这种解释：气体/空气泡脱离/破裂机制已经接近普通类型。
这种意外的发现启发了将方法/设备类型I和II组合，这意味着旋转圆筒和壳体都可以配备膜，由此对于单位分散缝隙体积实现双倍的充气能力。如果超过临界泰勒值(如41.3)，如图12所示的泰勒涡流图案也出现在相反的类型II结构中。
允许增加丝的伸展的拉伸分流可能主要有助于进一步增加细长气体/空气丝的形成，而不是在膜表面的紧密气体/空气实体。为了实现这种拉伸分流，如图14A和14B所示采用旋转内圆筒在圆柱形壳体内偏心安置(22)。在收缩缝隙流动区中，流体在流入缝隙区(20)中加速，从而允许气体丝额外拉伸。在离开缝隙流动区(21)中，等同于收缩的负拉伸可以支持伸展的气体/空气丝松弛，因此产生所谓的Rayleigh不稳定性并形成波形丝，保证了其破裂成窄尺寸分布的分散气泡。
如图15A和15B对类型II构造的膜设备所证实的，使用带轮廓表面的圆筒壁(膜没有安装在其上)也可以在膜表面产生局部周期性拉伸和松弛流动。在这种情况下，产生抹过膜表面的漩涡(23)。
使用由具有0.1％多糖/增稠剂和0.6％表面活性剂的含水模型溶液构成的相同可搅打模型流体体系NDA-I，在旋转部件相当的圆周速度条件下，对新方法类型I和II(B)进行发泡实验，得到图1和20所示的气泡尺寸分布。还已经使用Kinematica AG，Luzern(CH)的常规转子/定子发泡设备进行发泡实验，其中通常采用湍流条件。所得的气泡尺寸数量分布列在图2中。直接比较图1和16，表明明显更粗且更宽分布的气泡尺寸。
这种比较结果在图3和4中更突出，其中比较了3种不同充气方法/设备的特性气泡尺寸值如X10，0(即10％数量的气泡都比该值小的气泡直径)、X50，0(即50％数量的气泡都比该值小的气泡直径)和X90，0(即90％数量的气泡都比该值小的气泡直径)以及气泡直径比X90，0/X10，0(即表示气泡尺寸分布的宽度或窄度)：具有湍流特性的常规转子/定子相互咬合销(A)，膜安装在旋转内圆筒上的新型膜方法/设备类型(B，类型I)，以及壳体上具有固定膜和带具有光滑表面的旋转内实心圆筒的新型膜方法/设备类(B，类型II)。
除了前述在相同的旋转部件圆周速度下比较新的方法/设备类型I和II(B)与常规转子/定子方法/设备(A)，通过绘制平均气泡直径与发泡设备内气/液分散体中的体积能量输入的函数关系，更一般性地比较分散/发泡特性。这示于图20中，其中使用含3％谷粉(mill)蛋白质作为表面活性剂和1.5％瓜尔胶作为稳定剂/增稠剂的第二模型混合物配方NMF-2体系(配方NMF-2a和NMF-2b轻微不同，但流变行为相当；比模型混合配方NDA-1具有更高的粘度，因此得到更大的气泡直径)。对于单位体积的泡沫制品(恒定的分散气体分率50vol％)，该新的旋转膜系统(如图20中的类型I)相比较常规方法/设备(A)消耗远远更少的能量(少5-7倍)。
此外，在所需最低体积能量输入均为约3×107J/m3的情况下，约X50，3的体积分布(q3(x))的最小可能平均气泡尺寸，在常规方法/设备(A)中≈70-75微米(在增加的能量输入/旋转速度下发生离心分层造成限制)，该新方法设备获得X50，3≈40-45微米(尺寸减小≈40％)。
图21又示出了模型混合物配方NDA-1在类型II旋转膜设备(膜安装在固定外壁上)内充气的数量分布，但采用了另外具有轮廓表面的内圆筒(标识为类型IIb)。将结果与图1、16和2比较。当与图1、16和2比较时，该比较表明类型IIb结构也提供了比转子/定子设备(图1)明显更好且更窄分布的气泡，并且也比类型Ib旋转膜设备(图16)更好，但比内圆筒壁没有轮廓的类型IIb旋转膜设备(图2)的结果要差。
如本文提到的，本发明的泡沫可以用于制备各种制品，包括可食用的那些。这种制品包括冷冻制品如冰淇淋、冰糕或其它新型制品，冷冻保存的食品如搅打布丁、乳脂干酪、甜点浇头等，或甚至加热的食品如奶油汤、调味汁、卤汁等。
本发明的可食用泡沫也可以根据食品类型需要包含可食用添加剂如草本香料、调味料、面包屑、肉、蔬菜，或馅如干果、水果、曲奇片、糖果等。此外，如果需要也可以包含糖浆、浇头、半固态物质如果汁软糖、花生黄油、法奇糖等。对于最优选的冰淇淋实施方案，添加剂可以以在常规冰淇淋制备中相同的方式使用。如果期望添加剂悬浮在泡沫内，则可以处理该组分使其具有与泡沫类似的密度，从而当基质呈液态时添加剂不会因重力沉到泡沫底部。而且，与泡沫具有相同密度的添加剂在混合之后以及在冷冻泡沫之前都保持在原地。减小添加剂密度的一种常规已知程序是通过充气或类似发泡技术。这也降低了最终制品的成本，因为对于相同体积，组分或添加剂的重量下降。
本泡沫便于制备低成本、低卡路里且容易制备的食品为食用者提供健康或营养好处。此外，这些食品可以在从基质冻结的温度至它呈液态的更高温度的任何温度下制得。因此，制品可以在室温、更低的温度或甚至更高的温度下存放、运送或消费，前提是基质不会加热到其沸点以上，如果这样大量的蒸发可导致泡沫损失。这种制品可以制成不含脂肪，在口中干净且快速地融化或分解，因此提供干净的风味结构或特点。而且，这些泡沫能提供奶油感无需添加脂肪组分。这使得泡沫具有在240至250至可能高达300kcal/100ml份无泡沫制品量级的低卡路里密度，这使得如果不是所有制品，但也是大部分制品都特别适合低脂/低卡路里市场。此外，这些制品可以制成不含蛋白质和变应原，因为不需要乳品组分。这样的结果是低卫生风险，使得制品可以在室温下存放直至食用。即使不含乳品组分，这些制品仍提供奶油、干净而快速融化的口感，而这是食用者期望和可口的。泡沫中小的空气泡像滚珠起到润滑食用者的颚的作用。
本泡沫开创了制备冰淇淋制品的全新途径。所述泡沫可以在室温下制备和存放直至需要冷冻成冰淇淋。在制备过程中，可以制成一般的泡沫，接着可以将泡沫加工成所期望风味的制剂并放在容器中，并可以在室温下运送、售卖和存放。这种方法类似于当前用于制备颜料的方法，其中制备好底料，需要时再向其中引入颜色。制备冰淇淋中可利用类似的优点，因为在工厂中可以根据需要制得不同风味或配方。实际上，现在商店可以制作消费者在购买制品时想要的特定风味或配方并将其卖给消费者。可以在室温下出售带本泡沫的制品，这样它容易带回家并存放直至使用。当想食用冰淇淋时，消费者仅需要将其放在冰箱中过一或两个小时使基质冷冻。随后，它可以在环境温度下融化并存放。
如本领域技术人员理解的，在不脱离本发明本质性特点的情况下，可以展望根据本发明实施方案形成新的可食用泡沫制品的其它等同或可替换的方法和设备。因此，前面的公开内容意在说明，并非限制由下面权利要求所述的本发明范围。

Claims (24)

1.一种泡沫输送体系，其包括：
稳定泡沫，其包含液体基质、气泡和结构化剂，所述结构化剂形成片层或泡囊笼结构而不会产生赋予橡胶质地的凝胶，其中片层/泡囊笼结构将至少大部分气泡和液体基质捕获其中，以使气泡和液体保持在足够紧密的结构中，从而基本防止了液体基质排出以及气泡聚结和乳油化，这样即使泡沫经历多次热激，其仍保持泡沫稳定性；和
添加剂，与所述输送体系联合、由其携带或输送。
2.权利要求1的输送体系，其中添加剂是营养组分、医药组分、化妆品组分、芳香组分或其它具有特定功能的组分。
3.权利要求1或2的输送体系，其配制成可食用的食品或饮品。
4.前述权利要求中任一项的输送体系，其中液体基质包括极性流体，气体是氮气、氧气、氩气、二氧化氮或其混合物，气泡具有足够小的平均直径并且在片层/泡囊笼结构中充分接近地隔开，以防止当泡沫经受液体基质凝固温度以下的温度时，在液体基质中形成中值直径(X50,0)为50微米或更大的冻结晶体。
5.权利要求3或4的输送体系，其中饮品加热成热饮、汤或调味汁。
6.权利要求2、3、4或5的输送体系，其中医药组分是药物、营养、医药或生物活性试剂，所述输送体系作为营养补充品或用于治疗医学病征或疾病而适用。
7.权利要求2、3、4或5的输送体系，其中化妆品制剂包含化妆品活性试剂，以使所述体系可以用于处理人体的皮肤、毛发、指甲或黏膜。
8.权利要求2、3、4或5的输送体系，其中添加剂是生物聚合物或生物工程组合物，所述体系充当聚合物的载体。
9.权利要求2、3、4或5的输送体系，其中添加剂是无机组分，包括玻璃、粘土或陶瓷粒子或纤维，使得所述体系可以用于绝缘或隔音。
10.前述权利要求中任一项的输送体系，其中液体基质包含水，气体是空气，气泡具有小于30微米的中值直径X50,0，并且间隔的距离小于30微米；且泡沫的气泡直径分布比X50,0/X50,0小于5。
11.前述权利要求中任一项的输送体系，其中气泡的中值直径X50,0小于15微米，并且间隔的距离小于15微米；且泡沫的气泡直径分布比X50,0/X50,0小于3.5。
12.前述权利要求中任一项的输送体系，其中结构化剂包括含有疏水部分和溶胀亲水部分的两亲化合物或物质，所述疏水和亲水部分形成笼结构片层或泡囊。
13.前述权利要求中任一项的输送体系，其中结构化剂包括表面活性剂，更具体是乳化剂，且结构化剂存在量基于液体基质为约0.05-2wt％。
14.前述权利要求中任一项的输送体系，其中结构化剂包括在热、物理-化学或机械方面经过预处理的脂肪酸聚甘油酯(PGE)，且结构化剂存在量基于液体基质为约0.1-2wt％。
15.前述权利要求中任一项的输送体系，其中液体基质还包含其量足以为液体基质提供增加的粘度以帮助基质和气泡保持在片层/泡囊笼结构中的粘度增加剂。
16.前述权利要求中任一项的输送体系，其中液体基质包含水，气体是空气，粘度改进剂是基于液体基质为约5-45wt％的碳水化合物，基于液体基质为约5-20wt％的植物蛋白质或乳蛋白质，基于液体基质为约0.1-2wt％的多糖，或其混合物。
17.权利要求16的输送体系，其中，如果存在，碳水化合物是蔗糖、葡萄糖、果糖、玉米糖浆、乳糖、麦芽糖或半乳糖，其存在量基于液体基质为约20-35wt％；如果存在，植物或乳蛋白质是大豆、乳清或奶蛋白质，其存在量基于液体基质为约10-15wt％；如果存在，多糖是瓜尔胶、角豆荚胶、角叉菜胶、果胶或黄原胶，其量基于液体基质为约0.1-1.25wt％。
18.前述权利要求中任一项的泡沫输送体系，其为保持在引起液体基质固化或冻结的温度以下的温度的固态形式，其中固化或冻结的基质不含有液体形成的直径为50微米或更大的冻结晶体，并且泡沫在多次热激之后保持稳定，并能够输送添加剂。
19.一种制备泡沫输送体系的方法，其包括：
提供稳定的泡沫，其包含液体基质、气泡和结构化剂，所述结构化剂形成片层/泡囊笼结构而不会产生赋予橡胶质地的凝胶，其中片层笼结构将至少大部分气泡和液体基质捕获其中，以使气泡和液体保持在足够紧密的结构中，从而基本防止了液体基质排出以及气泡聚结和乳油化，这样即使泡沫经历热激，仍保持泡沫稳定性；以及
将添加剂与泡沫联合形成所述输送体系。
20.权利要求19的方法，其中添加剂是营养组分、医药组分、化妆品组分、芳香组分或其它具有特定功能的组分。
21.权利要求19或20的方法，其中添加剂包含在液滴、封装材料或固体粒子中，并且在泡沫形成之前引入输送体系。
22.权利要求19、20或21的方法，其中添加剂可溶于液体基质中，并通过在泡沫形成之前溶解到液体基质中而引入。
23.权利要求19、20或21的方法，其中添加剂不可溶于液体基质中，并在泡沫形成之前悬浮和分散到液体基质中。
24.前述权利要求中任一项的方法，还包括通过将泡沫保持在引起液体基质固化或冻结的温度以下的温度形成固体泡沫输送体系，其中固化或冻结的基质不含有液体形成的直径为50微米或更大的冻结晶体，并且泡沫在多次热激之后保持稳定，并能够输送添加剂。
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