CN103037713A - 用于制备粉状营养产品的超声辅助挤出法 - Google Patents

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Abstract

公开了使用挤出制备粉状营养产品的方法，其包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品。所述方法包括在制备过程中在挤出机中使用超声能量。将超声能量应用于挤出机允许通过进料流中存在的水合蛋白质来有效乳化原料中存在的脂肪小球被使得产生的粉状挤出产品具有低的游离脂肪水平，较不容易氧化和腐败并能被复原而没有显著脂肪分离。

Description

用于制备粉状营养产品的超声辅助挤出法
公开领域
本公开涉及用于制备粉状营养产品的超声辅助挤出法。更具体地，本公开涉及使用超声辅助挤出法制备粉状营养产品的方法，所述粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品二者。
公开背景
粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品二者是可广泛商购的，且其用途多年以来稳定增长。这些产品通常包含脂肪、碳水化合物、蛋白质、维生素和矿物质，以及潜在其它营养有益组分。在使用之前，粉状配方或产品以预定比例在水中复原以产生立即可饮的液体。
粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品二者通常包含约0.5%至约35% (以重量计)的脂肪。为了成品包装稳定 (即，不进行显著氧化和腐败)并且当复原时不具有显著脂肪分离，通常在制备过程中将脂肪组分修剪为具有约0.1-20微米大小的小球而同时用水合蛋白质以及其它附加乳化剂乳化所述修剪的脂肪小球。
通常，通过制备高固体水浆料 (即，30%至60%的总固体)并泵送所述浆料通过具有2000-4500 psig的均质压力的高压均质器完成该剪切和乳化。然后，通常将浆料蒸发至约45%至60%的总固体并喷雾干燥。这通常产生在储存过程中不进行显著氧化并容易复原的稳定的脂肪。
尽管挤出法被称为显著最小化水的量和所需能量并且能够制备能被干燥和研磨成粉状物质的颗粒的高效方法，但通常挤出法至今不用于制备粉状婴儿配方和粉状成人营养产品，因为挤出法不能产生具有稳定脂肪乳的完成粉末。通常，挤出法不能使蛋白质被挤出过程中可得的有限量的水充分水合以使脂肪小球被水合蛋白质充分乳化。在挤出之前不适当乳化脂肪小球，则脂肪在储存过程中易进行氧化和腐败，并在复原过程中进行脂肪分离。
因此，本领域亟需用于制备粉状营养产品的有效挤出法。如果粉状营养产品包含充分乳化的脂肪以抵抗储存过程中的氧化和腐败并且抵抗复原过程中的脂肪分离，这是有利的。
公开概述
本公开涉及用于制备具有少于5重量%的游离脂肪水平的挤出粉状婴儿配方的方法。所述方法包括将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器，将包含水和脂肪的液体引入至所述预调节器，使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料，输送所述浆料进入超声辅助挤出机以用水合蛋白质使所述脂肪乳化，挤出所述浆料以产生颗粒，以及干燥和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方。所述粉状婴儿配方包含约10%至约35%的脂肪、约5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约3%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
本公开还涉及用于制备以粉状成人营养产品重量计具有小于5%的游离脂肪水平的粉状成人营养产品的方法。所述方法包括将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器，将包含水和脂肪的液体引入至所述预调节器，使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料，输送所述浆料进入超声辅助挤出机以用水合蛋白质使所述脂肪乳化，挤出所述浆料以产生颗粒，以及干燥和研磨所述颗粒以产生粉状成人营养产品。所述粉状成人营养产品包含约0.5%至约25%的脂肪、约10%至约90%的蛋白质、约5%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状成人营养产品的重量计。
出人意料地发现，在挤出机中使用结合超声能量的挤出法能制备具有充分乳化的脂肪的粉状婴儿配方和粉状成人营养产品，其在储存过程中具有优异的复原和氧化稳定性。超声辅助挤出机提供了挤出装置内的恰当能量以使用低水分水平使脂肪组分被充足水合蛋白质充分乳化而仍允许挤出机内充分的背压以用于混合和提供充足的内部热产生以实现挤出物期望的巴氏杀菌作用。
使用超声辅助挤出机制备的粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品二者具有优异的保质期 (即，稳定性)并且抵抗导致腐败的脂肪氧化。此外，粉末容易在水中复原，伴随不期望的脂肪分离。此外，容易控制超声辅助挤出机使得蛋白质组分不显著变性而使产生的粉末在1至6的等级上具有不超过4的颗粒水平。
附图简述
图1是适用于本公开方法的超声辅助挤出装置的示意图。
公开详述
本公开的粉状婴儿配方和粉状成人营养产品以及相应的制备方法涉及使用结合超声能量的挤出法以充分水合蛋白质组分并乳化脂肪组分而制备的粉末。下文详细描述本公开的粉末和方法的这些和其它基本的或任选元素或限制因素。
本文使用的术语“粉状营养产品”包括粉状婴儿配方、粉状成人营养产品二者以及通常的粉状营养产品 。
本文使用的术语“粉状婴儿配方”包括粉状婴儿配方和粉状幼儿配方奶粉二者，其中婴儿配方意图用于直至约1岁的婴儿且幼儿配方奶粉意图用于约1岁至约10岁的儿童。
本文使用的术语“粉状成人营养产品”包括通常用于维持或提高成人健康的配方，并且包括设计用于需要控制他们的血糖的成人的那些配方。
本文使用的术语“游离脂肪水平”是指以非乳化形式的粉状婴儿配方或粉状成人营养产品的重量计的脂肪的量。
本文使用的术语“保质期”是指产品的商业可行寿命，此后产品不适合或不可销售和/或消费。
除非另外规定，本文使用的所有百分比、份和比例都以总配方的重量计。除非另外规定，当它们涉及列出的原料时所有这样的重量都基于活性水平，因此不包括商购物质中可能包含的溶剂或副产品。
本文使用的数值范围意图包括所述范围内的每个数字和数字的子集，不论是否具体公开。此外，这些数值范围应解释为提供涉及所述范围内的任何数字或数字的子集的权利要求的支持。例如，1至10的公开应解释为支持2至8、3至7、5至6、1至9、3.6至4.6、3.5至9.9等的范围。
除非其中进行引用的上下文另外规定或清楚地暗示相反的情况，对本公开单数特征或限制的所有引用应包括相应的复数特征或限制，并且反之亦然。
除非其中进行引用组合的上下文另外规定或清楚地暗示相反的情况，本文使用的方法或加工步骤的所有组合能以任何顺序进行。
本公开粉末的各个实施方案还可基本上没有本文描述的任何任选的或选定的必需成分或特征，条件是剩余的粉末仍包含所有本文描述的所需成分或特征。在该上下文中，并且除非另外规定，术语“基本上没有”是指选定的粉末包含少于功能量的任选成分，通常少于0.1重量%，并且还包括零重量%的这种任选的或选定的必需成分。
本公开的粉状营养产品和相应的制备方法可包括本文描述的本公开的必需元素和限制因素以及本文描述的或另外用于粉状营养应用的任何附加或任选成分、组分或限制因素，由本文描述的本公开的必需元素和限制因素以及本文描述的或另外用于粉状营养应用的任何附加或任选成分、组分或限制因素组成，或基本上由本公开的必需元素和限制因素以及本文描述的或另外用于粉状营养应用的任何附加或任选成分、组分或限制因素组成。
产品形式
使用本公开的超声辅助挤出法制备的产品是粉状营养产品。在使用之前，通常将这些产品与水或另外的液体混合并复原。
本公开的产品通常具有约2%至约5% (以重量计)，或甚至约2%至约4% (以重量计)，或甚至约2%至约3% (以重量计)，或甚至约2.5%至约3% (以重量计)的水分含量。
本公开的粉状产品具有少于约5%，包括约1%至约5%，或甚至约1%至约3%，或甚至约1%至约2%的游离脂肪水平，以粉状营养产品的重量计。通过限制粉状产品的游离脂肪水平，保质期延长，因为产品不太容易腐败。此外，通过限制粉状产品的游离脂肪水平，产品能被容易地复原而没有显著脂肪分离。
本公开的产品通常具有至少约3个月，或甚至至少约4个月，或甚至至少约5个月或甚至12个月，或甚至18个月，包括6个月至18个月的保质期。
还可用足够种类和量的营养物配制本公开的产品以提供特有的、主要的或补充的营养来源，或提供用于患有特殊疾病或疾病状态的个体的专门的营养配方。
大量营养素
本公开的粉状产品至少包含脂肪、蛋白质和碳水化合物。通常，已知或另外适用于粉状营养产品的脂肪、蛋白质和碳水化合物的任何来源还可适用于本文的用途，条件是这类大量营养素也与本文定义的营养配方的必需元素相容。
尽管脂肪、蛋白质和碳水化合物的总浓度或量可依赖预期使用者的营养需要而变化，但这样的浓度或量最通常落入下面呈现的范围之一，包括本文描述的任何其它必需脂肪、蛋白质和或碳水化合物成分。
碳水化合物
本公开的粉状营养产品可包含碳水化合物来源。
当超声辅助挤出产品为粉状婴儿配方时，碳水化合物组分以约30%至约85%，包括约45%至约60%，包括约50%至约55%的量存在，以粉状婴儿配方的重量计。碳水化合物来源可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
当超声辅助挤出产品为粉状成人营养产品时，碳水化合物组分以约5%至约60%，包括约7%至约30%，包括约10%至约25%的量存在，以粉状成人营养产品的重量计。碳水化合物来源可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
用于粉状营养产品的合适的一种或多种碳水化合物来源包括甘油、蔗糖、糊精、麦芽糊精、木薯麦芽糊精、玉米糖浆、木薯糖浆、异麦芽酮糖、乳糖、果糖，均未水解的、部分水解的树胶，阿拉伯胶(gum Arabic)（还称为金合欢胶 (gum acacia)）、黄原胶、黄芪胶和瓜尔豆胶，甘油、植物纤维、葡萄糖、麦芽糖、煮熟和未煮熟的蜡状和非蜡状玉米淀粉、煮熟和未煮熟的蜡状和非蜡状木薯淀粉、煮熟和未煮熟的蜡状和非蜡状大米淀粉、塔格糖、低聚半乳糖 (GOS)、低聚果糖 (FOS)包括短链低聚果糖、中等长度链低聚果糖和长链低聚果糖，α-乳糖、β-乳糖、聚葡萄糖、及其组合。
其它合适的碳水化合物包括任何膳食纤维或纤维来源，其非限制性实例包括不溶膳食纤维来源，例如燕麦壳纤维、豌豆壳纤维、大豆壳纤维、大豆子叶纤维、甜菜纤维、纤维素、玉米糠及其组合。
因此，用于营养配方的碳水化合物可包含可溶和/或不溶纤维，或其它复合碳水化合物，优选具有少于约40，包括少于20并还包括1至10的DE (葡萄糖当量)值。
脂肪
本公开的粉状营养产品可包含脂肪或脂肪来源。
当超声辅助挤出产品为粉状婴儿配方时，脂肪组分以约10%至约35%，包括约25%至约30%，且包括约26%至约28%的量存在，以粉状婴儿配方的重量计。脂肪可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
当超声辅助挤出产品为粉状成人营养产品时，脂肪组分以约0.5%至约20%，包括约1%至约10%，且还包括约2%至约5%的量存在，以粉状成人营养产品的重量计。脂肪可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
合适的脂肪或脂肪来源包括椰子油、豆油、高油酸红花油或葵花油、红花油、葵花油、玉米油、棕榈油、棕榈仁油、菜籽油、三庚酸甘油酯、乳脂包括黄油、任何动物脂肪或其馏分、包含二十二碳六烯酸 (DHA) 和/或二十碳五烯酸 (EPA)的鱼油或甲壳动物油、来自包含二十二碳六烯酸 (DHA) 和/或二十碳五烯酸 (EPA)的鱼油或甲壳动物油的磷脂、来自海洋、植物或真菌来源的DHA和/或EPA的浓缩物、来自真菌或其它来源的花生四烯酸 (ARA)浓缩物、α-亚麻酸浓缩物 (ALA)、亚麻籽油、磷脂及其馏分包括大豆卵磷脂和蛋卵磷脂、来自植物来源和动物来源的部分水解和未水解的单甘油酯和/或双甘油酯，以及植物甾醇和包含植物甾醇的化合物、二乙酰酒石酸单和双甘油酯(DATEM)及其组合。
蛋白质
本公开的粉状营养产品可包含蛋白质或蛋白质来源。
当超声辅助挤出产品为粉状婴儿配方时，蛋白质组分以约5%至约35%，包括约8%至约12%并且包括约10%至约12%的量存在，以粉状婴儿配方的重量计。蛋白质可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
当超声辅助挤出产品为粉状成人营养产品时，蛋白质组分以约10%至约90%，包括约30%至约80%并且还包括约40%至约75%的量存在，以粉状成人营养产品的重量计。蛋白质可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
合适的蛋白质或蛋白质来源包括完整的、部分水解的或完全水解的或其组合的乳糖酶处理的脱脂奶粉、乳蛋白分离物、乳蛋白浓缩物、乳清蛋白浓缩物、糖巨肽(glycomacropeptides)、乳清蛋白分离物、牛奶酪蛋白酸盐(milk caseinate)如酪蛋白酸钠、酪蛋白酸钙或任意矿物质的酪蛋白酸盐的任意组合、大豆蛋白浓缩物、大豆蛋白分离物、大豆蛋白粉、豌豆蛋白分离物、豌豆蛋白浓缩物、任何单子叶或双子叶蛋白分离物或蛋白浓缩物、动物胶原蛋白、明胶、所有氨基酸、牛磺酸、乳蛋白肽、乳清蛋白肽、牛初乳、人初乳、其它哺乳动物初乳、在初乳和哺乳动物乳中发现的基因通讯蛋白(genetic communication protein)，例如但不限于白介素蛋白、水解的动物胶原蛋白、水解的酵母，及其组合。
大量营养素特性
本公开的粉状婴儿配方或粉状成人营养产品中的脂肪、碳水化合物和蛋白质的总量或浓度能依赖预期使用者的选定配方和饮食或医疗需求而显著变化。大量营养素浓度的另外合适的实例在下文进行阐述。在该上下文中，总量或浓度是指粉状产品中的所有脂肪、碳水化合物和蛋白质来源。对于粉状婴儿配方，最通常并优选地，在下列表格中描述的任何具体范围内配制这样的总量或浓度 (所有数字在它们的前面具有“约”)：
营养物 (%卡路里) 实施方案A 实施方案B 实施方案C
碳水化合物 20-85 30-60 35-55
脂肪 5-70 20-60 25-50
蛋白质 2-75 5-50 7-40
 
对于粉状成人营养产品，最通常并优选地，在下列表格中描述的任何具体范围内配制这样的总量或浓度 (所有数字在它们的前面具有“约”)：
营养物 (%卡路里) 实施方案A 实施方案B 实施方案C
碳水化合物 1-98 10-75 30-50
脂肪 1-98 20-85 35-55
蛋白质 1-98 5-70 15-35
 
任选成分
本公开的粉状营养产品还可包含可改变产品的物理、化学、美学或加工特性或当用于目标人群时充当药物组分或附加营养组分的其它任选组分。许多这样的任选成分是已知的或另外适用于医药食品或其它营养产品或药物剂型并且还可用于本文的配方，条件是这样的任选成分针对口服给药是安全和有效的并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
这样的任选成分的非限制性实例包括防腐剂、抗氧化剂、乳化剂、缓冲剂、药物活性物、本文描述的另外的营养物、维生素、矿物质、甜味剂包括人造甜味剂(例如，糖精、阿斯巴甜、安赛蜜、甜叶菊提取物和三氯蔗糖)着色剂、除了本文描述的那些之外的调味剂、增稠剂和稳定剂、乳化剂、润滑剂、益生菌 (例如嗜酸菌和/或双歧杆菌(bifidus bacteria)，存活和非存活的二者)、益生元、β-羟基β-丁酸甲酯 (HMB)、精氨酸、谷氨酰胺等。
用于本文的合适的矿物质的非限制性实例包括磷、钠、氯、镁、锰、铁、铜、锌、碘、钙、钾、铬、钼、硒及其组合。
用于本文的合适的维生素的非限制性实例包括类胡萝卜素 (例如，β-胡萝卜素、玉米黄素、叶黄素、番茄红素)、生物素、胆碱、肌醇、叶酸、泛酸、胆碱、维生素A、硫胺素 (维生素B1)、核黄素 (维生素B2)、烟酸 (维生素B3)、吡哆醇 (维生素B6)、氰钴胺素 (维生素B12)、抗坏血酸 (维生素C)、维生素D、维生素E、维生素K及其各种盐、酯或其它衍生物及其组合。
制备
只要在本文描述的制备方法过程中用于形成挤出物的挤出机进行超声能量，则可通过任何已知或另外有效的挤出法制备本公开的粉状营养产品。
在挤出机中结合超声能量的本公开的方法提供了脂肪组分改进的乳化并提供引入至挤出机的原料中蛋白质组分改进的水合。通过增加蛋白质组分的水合，蛋白质能够充分乳化脂肪组分使得产生的产品显著地不易氧化并能提供优异的复原而没有脂肪分离。
本文描述的包含超声能量的任何合适的挤出机可适用于本公开，包括例如，单螺杆、多螺杆、环形螺杆、行星齿轮式挤出机等。通常，在至少约70℃并包括约70℃至约120℃的温度下进行挤出。
现在参考图1，示出的是适用于本公开方法的挤出装置1。挤出装置1包括用于干燥成分的进料机3 (其内部任选包括一个或多个搅拌器，未示出)、输送螺杆4和用于液体原料的液体添加开口5。进料机3和液体添加开口5都供料至预调节器7，其包括混合臂9、11、13和15。预调节器7提供了用于挤出进入包括螺杆19 (还可使用多螺杆，未示出)的挤出机17并通过成形模具21的干燥成分和液体成分的混合物。连接至挤出机17的是变幅器(horn)23，其向挤出机17提供超声能量。变幅器23连接至升压器25，其连接至变压器27用于引发超声能量。还示出超声电源29和瓦特计31。
在本公开的一个实施方案中，首先通过将所述“干燥”成分混合在一起并将干燥成分混合物引入至进料机3制备粉状营养产品。所述“干燥”成分可包括例如，蛋白质、碳水化合物、矿物质、维生素、加工助剂、任选干燥组分等。可使用间歇干燥混合器制备干燥混合的进料使得干燥成分混合物被分批引入至进料机3，或可使用连续混合器连续制备干燥成分混合物并将其连续进料至进料机3。向液体添加开口5引入脂肪和水混合物 (水通常以约10%至约25%，或约10%至约20%，或约10%至约15%的量存在，以所有原料的重量计)，其可任选包含期望结合在最终挤出粉状物质中的其它液体成分。在预调节器7中来自进料机3的干燥成分混合物和来自液体添加开口5的脂肪/水液体混合物聚集在一起、接触并混合，所述预调节器7将混合的干燥成分混合物和液体混合物 (通常称为浆料)供给进入挤出机9，其通过升压器25和变压器27而由变幅器23进行超声辅助。
通过成形模具21挤出形成的颗粒 (未示出)。颗粒能为片、块、层或任何其它形式的挤出物。在通过模具21挤出之后，可使用常规干燥和研磨方法将颗粒干燥并任选研磨至期望大小。
基于本公开，本领域技术人员公知，设置具有输送螺杆4的进料机3和液体添加开口5从而以期望的量提供连续的原料流 (即，干燥成分混合物和液体水/脂肪混合物)进入预调节器7以产生期望的粉状产品。尽管本文一般地描述为具有进料机3和液体添加开口5，但是具有进料机3用于“干燥”成分并具有在预调节器7的长度上的一个或多个端口 (未示出)处或在挤出机17的开端处加入至预调节器7的水/脂肪混合物也在本发明的范围内。不论如何将水/脂肪混合物引入至预调节器7或挤出机17，均期望建立所有原料 (即，浆料)进入挤出机的恒定流速以产生基本上均匀的挤出颗粒。在一些优选的实施方案中，使用流量计 (未示出)控制水/脂肪混合物和/或干燥成分的流速。
在本公开的一些实施方案中，包含超声能量的挤出装置可包括两个或多个预调节器和/或两个或多个超声挤出机，这依赖于装置的精确设置。在一些实施方案中，产品可为多层挤出产品，即通过挤出装置制备的最终产品可被超声能量挤出两次、三次、四次或更多次，其中在各个连续挤出之前添加附加组分。
在多次挤出的一个具体实例中，在挤出之前可以不同量将总碳水化合物组分加入至多个浆料；即可将一部分碳水化合物组分加入至被挤出的浆料，然后可将另外的碳水化合物组分加入至挤出物质并随后第二次挤出以产生最终的挤出物。在一些实施方案中，本文描述的碳水化合物组分用于控制被挤出的浆料的粘度使其不太粘稠以通过挤出移动也不太薄或松软使得适当的挤出不发生。在包括两个超声挤出步骤的具体实施方案中，进行超声挤出的第一浆料可包含（以总碳水化合物组分的重量计）约0%至约80%，包括约5%至约70%，包括约10%至约50%的碳水化合物并且进行第二超声挤出的浆料可包含（以总碳水化合物组分的重量计）约20%至约100%，包括约30%至约95%，包括约50%至约90%的碳水化合物。
在本公开的一些实施方案中，在挤出后，可使用连续混合器或相当的混合设备将一种或多种热敏 (即，在高温下经历降解、氧化和/或破坏)的粉状营养产品混合至挤出的颗粒。例如，在挤出后，通过连续混合或类似设备可将在一些实施方案中在挤出机的高温下能被降解或破坏的热敏组分例如某些维生素、益生菌和/或油混合至颗粒。
用于本文描述的挤出法的超声能量的频率可少于约30 kHz，或少于约20 kHz，或甚至少于约10 kHz，并且在一些实施方案中，可为约16 kHz至约24 kHz。能量密度为约0.0001 W/cm3至约30 W/ cm3。超声能量的振幅可为约0.1微米至约150微米。用于挤出的合适的超声能量装置例如，在WO 2010/012032和U.S. 2007/0172559中示出，其二者均并入本文作为参考。
基于本公开，本领域技术人员公知，可考虑被输送至用于挤出进入颗粒的挤出机的浆料的体积 (即，流速)和在期望的能量密度下浆料暴露于超声能量的时间从而使所述方法适用于可扩增性和再现性。如上所述，通常期望维持浆料进入挤出机的恒定流速。浆料进入挤出机的合适流速可为，例如，约0.1 kg/min至约10 kg/min，包括约1 kg/min至约7 kg/min，包括约2 kg/min至约5 kg/min。超声能量的恒定流速和一致的应用使得处理给定量的浆料的强度保持恒定从而能制备可再现的样品并根据需要规模化。
在本公开的一些实施方案中，设置引入至挤出机的超声能量水平处于使得待挤出的物质中存在的蛋白质基本上不变性的水平；即，设置超声能量水平处于使得待挤出的物质中的蛋白质保持基本上不变性的水平。通常，设置超声能量处于使得当复原完成的粉末时颗粒水平在1至6的等级上不超过4的水平。颗粒等级是由于具有差的溶解度或包含变性的蛋白质而为未溶解粉末的可视化表示。当将干净的载玻片浸入在烧杯中的适当混合的粉末-水溶液中时，等级为1具有较少或没有未溶解的粉末。当将干净的载玻片浸入具有适当混合的粉末-水溶液的烧杯中时，随着等级增加，观察到越来越多的未溶解的粉末。当将干净的载玻片浸入包含适当混合的粉末-水溶液的烧杯中时，认为5或6的颗粒值是不可接受的并且包含显著量的未溶解的粉末。
当然，只要使挤出机经受本文描述的超声能量，则可通过本文未具体描述或显示的其它已知或另外合适的挤出技术和超声装置制备本公开的粉状营养产品而不违背本公开的实质和范围。因此，本实施方案被认为在所有方面是示例性的而非限制性的，并且所有改变和等效物也在本公开描述的范围内。下列非限制性实施例将进一步例示本发明的配方和方法。
 
实施例
下列实施例说明本公开粉状营养产品的具体实施方案和/或特征。给出实施例仅用于例示的目的并且不应解释为本公开的限制，因为其在不违背本公开实质和范围内可能有许多变化。除非另外规定，所有例示的量均为基于配方总重量的重量百分比。
实施例1-5
实施例1-5例示了从本公开描述的包含超声能量的挤出法制备的粉状婴儿配方。实施例1-5的起始成分在下表中列举：
成分 (lbs每1000 lbs) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
干燥混合成分            
脱脂奶粉 148 0 0 0 111.6 100
乳清蛋白分离物 0 148 0 0 0 0
乳清蛋白浓缩物 0 0 188 0 45 41.5
大豆蛋白分离物 0 0 0 190 0 0
乳糖 500 475 430.2 455 380 358
维生素ADEK预混合料 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3
混合的类胡萝卜素 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3
维生素/矿物质预混合料 1.1 1.1 1.1 1.1 1.0 0.9
低聚半乳糖 60.2 60.2 60 60 58 55
低聚果糖 30 30 30 30 0 0
液体成分            
水 150 130 160 160.2 150 200
高油酸红花油 80 0 0 0 70 93
豆油 0 125 0 0 75 71
椰子油 0 0 100 80 75 71
ARA油 10 10 10 8 2.6 2.4
DHA油 15 15 15 10 17 1.6
琉璃苣油 5 5 5 5 5 5
可通过首先将所有干燥成分混合在一起以产生干燥的成分混合物，然后将所有液体成分混合在一起以产生液体成分混合物制备粉状婴儿配方。将干燥成分混合物进料至与图1相似的超声辅助挤出机装置的进料机并将液体成分混合物进料至液体添加开口并在预调节器中将干燥成分混合物和液体成分混合物聚集在一起，其中它们混合在一起并分配进入挤出机，并通过超声辅助挤出机挤出，并通过出口模具。超声能量的频率可为约20 kHz，能量密度可为约10 W/cm3，并且超声能量的振幅可为约100微米。挤出机的温度可为约100℃并且浆料流速可为约4.6 kg/min。将挤出颗粒干燥并通过常规干燥和研磨方法研磨以产生粉状婴儿配方。

Claims (33)

1.制备挤出粉状营养产品的方法，所述方法包括：
提供包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物以及包含水和脂肪的液体；
使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料；
输送所述浆料进入超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化；
挤出所述浆料以产生颗粒；以及
干燥和研磨所述颗粒以产生粉状营养产品，其中所述粉状营养产品包含小于5%的游离脂肪水平，以所述粉状营养产品的重量计。
2.如权利要求1所述的方法，其中使所述超声辅助挤出机经受具有选自小于约30千赫、小于约20千赫和小于约15千赫的频率的超声能量。
3.如权利要求1所述的方法，其中在干燥和研磨之前将一种或多种附加组分混合至所述挤出颗粒。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述一种或多种组分选自益生菌、益生元、维生素及其组合。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述干燥混合物另外包含矿物质。
6.制备具有小于5%的游离脂肪水平的挤出粉状婴儿配方的方法，以粉状婴儿配方的重量计，所述方法包括： 
将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器；
将包含水和脂肪的液体引入至所述预调节器；
使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料；
输送所述浆料进入超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化；
挤出所述浆料以产生颗粒；以及 
干燥和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方，其中所述粉状婴儿配方包含约10%至约35%的脂肪、约5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述粉状婴儿配方中游离脂肪水平为约1%至约3%，以粉状婴儿配方的重量计。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述粉状婴儿配方包含约25%至约30%的脂肪、约8%至约12%的蛋白质、约45%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
9.如权利要求6所述的方法，其中使所述超声辅助挤出机经受具有选自小于约30千赫、小于约20千赫和小于约15千赫的频率的超声能量。
10.如权利要求6所述的方法，其中在干燥和研磨后将一种或多种附加组分混合至所述挤出颗粒。
11.如权利要求6所述的方法，其中所述粉状婴儿配方在1至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
12.制备具有小于5%的游离脂肪水平的粉状成人营养产品的方法，以所述粉状成人营养产品的重量计，所述方法包括： 
将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器；
将包含水和脂肪的液体引入至所述预调节器；
使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料；
输送所述浆料进入超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化；
挤出所述浆料以产生颗粒；以及 
干燥和研磨所述颗粒以产生粉状成人营养产品，其中所述粉状成人营养产品包含约0.5%至约20%的脂肪、约10%至约90%的蛋白质、约5%至约40%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状成人营养产品的重量计。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述粉状成人营养产品中的游离脂肪水平为约1%至约2%，以所述粉状成人营养产品的重量计。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述粉状成人营养产品包含约2%至约5%的脂肪、约40%至约75%的蛋白质、约10%至约25%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状成人营养产品的重量计。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述粉状成人营养产品在1至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
16.制备具有小于5%的游离脂肪水平的挤出粉状婴儿配方的方法，以所述粉状婴儿配方的重量计，所述方法包括：
将蛋白质和水引入至预调节器；
将脂肪引入至所述预调节器；
将0至约80 wt.%的碳水化合物引入至所述预调节器；
使所述蛋白质、水、脂肪和碳水化合物接触以产生浆料；
将所述浆料输送至第一超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化；
将剩余的碳水化合物、维生素和矿物质引入至输送所述第一超声辅助挤出机的排出物的第二预调节器以产生第二浆料；
超声挤出所述第二浆料以产生颗粒；以及 
干燥和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方，其中所述粉状婴儿配方包含约10%至约35%的脂肪、约5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述粉状婴儿配方包含约25%至约30%的脂肪、约8%至约12%的蛋白质、约45%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述粉状婴儿配方在1至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述粉状婴儿配方包含维生素和矿物质。
20.制备挤出粉状营养产品的方法，所述方法包括：
提供包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物以及包含水和脂肪的液体；
使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料；
输送所述浆料进入超声辅助挤出机中以使所述脂肪被水合蛋白质乳化；
挤出所述浆料以产生颗粒；以及
干燥和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方，其中所述粉状营养产品包含小于5%的脂肪游离水平，以所述粉状营养产品的重量计。
21.如权利要求20所述的方法，其还包括将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器并将包含水和脂肪的液体引入至预调节器。
22.如权利要求20和21所述的方法，其中使所述超声辅助挤出机经受具有选自小于30千赫、小于20千赫和小于15千赫的频率的超声能量。
23.如权利要求20-22所述的方法，其中在干燥和研磨之前将一种或多种附加组分混合至所述挤出颗粒。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述一种或多种组分选自益生菌、益生元、维生素及其组合。
25.如权利要求20-24所述的方法，其中所述粉状营养产品在1至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
26.如权利要求20-25所述的方法，其中所述粉状营养产品中的脂肪游离水平为约1%至约5%，以所述粉状营养产品的重量计。
27.如权利要求20-26所述的方法，其中所述粉状营养产品中的脂肪游离水平为约1%至约3%，以所述粉状营养产品的重量计。
28.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约10%至约35%的脂肪、约5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
29.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约25%至约30%的脂肪、约8%至约12%的蛋白质、约45%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
30.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约26%至约28%的脂肪、约10%至约12%的蛋白质、约50%至约55%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
31.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约0.5%至约20%的脂肪、约10%至约90%的蛋白质、约5%至约40%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
32.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约1%至约10%的脂肪、约30%至约80%的蛋白质、约7%至约30%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
33.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约2%至约5%的脂肪、约40%至约75%的蛋白质、约10%至约25%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
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