CN103118549A - 充气式巧克力组合物及其制备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充气式巧克力组合物，其膨胀率为40%-200%，优选大于50%，更优选大于60%，其中该充气式巧克力组合物含有1-10%，更优选1-5%w/w的至少一种HLB值低于9的蔗糖酯。

Description

充气式巧克力组合物及其制备
本发明涉及充气式巧克力组合物及其制备，尤其是稳定的巧克力泡沫组合物及其制备。
发明背景
令人愉悦的口味和优良的质地是巧克力的两个主要特征。在室温下巧克力必须为固体，而在37℃下快速融化在口中以给出柔滑的口感。黑巧克力、牛奶巧克力和白巧克力是三种主要口味。
在食品工业中，巧克力通常用作包衣。发明人已经研究了用于降低巧克力热值但不减弱由巧克力包衣提供的感觉体验的方式。
充气或泡沫巧克力是市场上熟知的产品。实例为雀巢滑板（aero）和Mars Skye棒。制备充气式巧克力的主要方法为（1）通过溶解或在高压下将气体混入其中，之后将巧克力固化，然后快速释放的气池（gas cell）能够锁闭在固体巧克力母体中；（2）将熔融的巧克力连续搅拌成泡沫，然后冷却，所以称为搅打式巧克力（EP 1 166 639 A1）。
在第一种方法中，在高压下，可以借助于或不借助于搅拌将气体如空气或二氧化碳溶于熔融的巧克力中。在卸压之后，溶解的气体将流出以在巧克力中形成气池，并且在卸压过程期间，如果温度快速冷却至低于巧克力融化温度的话，这些气池将锁闭在巧克力母体中。所述固化的巧克力将保持气池并使制成的巧克力泡沫稳定。然而，所述气池通常是大的，并且充气不容易控制。如果巧克力高于其融化温度，则巧克力泡沫不稳定，并因此通常用于巧克力应用的涂覆、浸涂和滚涂（rolling）不能应用于由这种方法制备的巧克力泡沫。
在第二种方法中，将熔融的巧克力搅拌成泡沫，并且将通常需要额外的乳化剂和起酥剂。
目前已经发现，在某些条件下，通过仔细挑选乳化剂和充气条件可以将巧克力充气。而且，如果稍后使巧克力融化并再固化，则充气特征在很大程度上保持不受影响。
目前已经发现，在高于40˚C的温度下，某些蔗糖酯能够将巧克力充气。所得到的充气式巧克力能够在巧克力融化的温度下保持稳定。所制成的巧克力泡沫具有肉眼不可见的气泡，其能够为质地、口感、热量降低等添加额外的好处。在融化和再固化之后，它们也应该具有出乎意料地好的稳定性。
测试和定义
蔗糖酯
通过将蔗糖分子的一个或多个羟基与脂肪酸酯化能够获得脂肪酸的蔗糖酯。所述脂肪酸与一个或多个羟基反应以形成单、二、三或多脂肪酸酯或其混合物。优选地，所述蔗糖酯乳化剂包含混合酯或单一酯（homo-ester）。所述脂肪酸优选选自月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸及其混合物。
包括L-195 (蔗糖月硅酸酯)、S070 (蔗糖硬脂酸酯)、S-170、S270、S370、S570、S770、S970、S1670、P170 (蔗糖棕榈酸酯)、O170 (蔗糖油酸酯)和B370 (蔗糖山嵛酸酯)等的蔗糖酯由日本东京的三菱化学食品公司（Mitsubishi-Kagaku Foods Corporation）获得。也使用来自Cisterna的SP10和SP50。
巧克力
对于术语“巧克力”，是指黑巧克力、牛奶巧克力、白巧克力、调味巧克力、糖皮巧克力、配混巧克力（其由可可固体、非可可脂植物油脂和甜味剂的组合制成）及其混合物。所述巧克力还可以包含内含物如坚果或其片、干水果如葡萄干或其片、饼干及其混合物。然而，巧克力必须保持基本无水。对于术语“基本无水”，是指包含不多于5%，优选不多于3%，更优选不多有1% w/w的水。
HLB值
通过等式HLB = 20*Mh/M给出HLB值，其中Mh为分子亲水部分的分子量，并且M为整个分子的分子量，因此给出0-20的任意标度值。
对于脂肪酸酯，HLB = 20 (1-S/A)，其中
S =皂化值
A =脂肪酸的酸数
因此，HLB值0对应于完全疏水分子，HLB值20对应于完全亲水分子。通常的HLB值为：
0-3 消泡剂
4-6 油包水型乳化剂
7-9 润湿剂
8-18 水包油型乳化剂
13-15 清洁剂
10-18 增溶剂或助水溶物。
膨胀率
“膨胀率”是在冰激凌工业中通常使用的充气量度，并以百分比术语定义如下：
膨胀率=（充气之前和之后的重量两者都差/充气后重量）×100
其中，充气前后的样品重量是对于给出的相同的固定体积而言。
光学显微镜
将光学显微镜用于测量充气式巧克力中的气泡形态。将样品置于载玻片上并用盖玻片覆盖。在Polyvar显微镜（Reichert-Jung有限公司）上获取光学图像。对于泡沫的形态研究，在载玻片和盖玻片之间使用200 µm的垫片以防止气泡变形。
扫描电子显微镜
制备充气式巧克力，通过在制成后将其立即冷却至50℃并将其置于钻有5mm直径凹槽的10mm直径的铝样品架上以用于低温扫描电子显微镜。然后，将所述样品架立即投入氮浆（nitrogen slush）中，转移至Gatan Alto 2500低温制备室并温热至-90℃以致破裂并涂覆2nm Au/Pd。然后，将所涂覆的样品转移至配置Gatan冷台的Jeol 6301F场发射扫描电子显微镜并在-150℃下检测。在5kV下获得图像。
充气式巧克力的稳定性
通过将充气式巧克力样品保持在45℃来研究充气式巧克力在温暖的温度下的稳定性，并在确定的时间点测量固定体积下的重量以获得其膨胀率随时间的变化。还将显微镜图像与充气式巧克力中的气泡的形态变化比较。
一般制备条件
含有乳化剂的巧克力的制备
在温暖的温度下，将具有高融化温度的蔗糖硬脂酸酯(Ryoto S370, S270, S570)与少量熔融的巧克力以大致上1:2左右的重量比充分混合，以制备然后用其他巧克力稀释成最高达总重量500g的淤浆。混合物中Ryoto S370的浓度为0.5重量%-5重量%的范围。在充气之前，将混合物保持在炉中65℃下达至少一小时，以确保所有乳化剂已经溶于巧克力中。
对于低融化乳化剂，如L195 (Tm=22℃)，将测定重量的乳化剂加入熔融的巧克力中并很好地搅拌。将混合物保持在炉中45℃左右的温度下，直到乳化剂已经完全溶解。
巧克力的充气
在65℃的温度下，以不同的速度（从最低速度1到最高速度7），使用Kenwood KMX50混合机为蔗糖硬脂酸酯（S270、S370和S570）进行充气一定时间（5 min-20 min）。将充气混合物保持在温暖的温度(40-50℃)下或冷却至室温。对于L195，在30℃-45℃的温度下将含有L195的巧克力混合物充气。
还将搅乳器（whisk）法（Krupp手动搅乳器）应用于将巧克力充气。在搅乳法中，在炉中的烧杯(400ml)中制备100ml的巧克力混合物。在确定的温度下，将最大速度用于将巧克力充气5分钟以获得充气式巧克力。
发明概述
在本发明的第一方面，提供了充气式巧克力组合物，该充气式巧克力组合物的膨胀率为40%-200%，优选大于50%，更优选大于60%，其含有1-10%，更优选1-5% w/w的至少一种HLB值最高达9的蔗糖酯。更优选地，HLB值大于1，甚至更优选地，HLB为3-8。甚至更优选地，HLB值为4-8。
优选地，80%的累积面积加权的尺寸分布（cumulative area weighted size distribution）为低于100 μm，优选低于90 μm，更优选低于80 μm，最优选低于60 μm。
优选地，95%的累积面积加权的尺寸分布为低于125 μm，优选低于100 μm。
优选地，99%的累积面积加权的尺寸分布为低于150 μm。
优选地，所述巧克力组合物为基本无水。
优选地，充气式巧克力组合物的膨胀率是稳定的。意味着当将所述组合物保持在至少40℃的温度下时，在24小时的时间内，该组合物的膨胀率降低不多于20%，优选不多于10%，最优选不多于5%。例如，当将稳定的膨胀率定义为降低不多于20%的那种时，200%的初始膨胀率仅能够降低至180%，超过降低至180%是不稳定的。
因此，目前已经提供了巧克力组合物，以体积计，其热值低于未充气式巧克力组合物，因为一定比例体积的充气式巧克力组合物含有气体。
这样的巧克力组合物的进一步的优点为不同的感觉效果，即由于存在气泡这样的组合物优于未充气式巧克力组合物，气泡在食用该组合物时在舌头上爆裂。
稳定的巧克力泡沫组合物的特定优点是气泡对于人肉眼不可见，并因此不会从该巧克力组合物的可视外观消失。当将所述组合物用于提供包衣时尤为重要。
另一个重要的优点是在再融化后保持该膨胀率。由于巧克力组合物通常以固体形式供应并在使用之前即再融化，因此是重要的。这个优点排除了使用者恰在使用之前将巧克力组合物充气的需要，节省了设备成本和时间。通常，再融化过程中的膨胀率损失小于10%。
在本发明的第二方面，提供了用于制备稳定的巧克力充气组合物的方法，该方法包括以下步骤：
（a）提供了本发明第一方面的巧克力组合物，其中含有至少一种蔗糖酯的的巧克力组合物在该至少一种蔗糖酯的融化温度与高于该至少一种蔗糖酯融化温度30℃、优选20℃、更优选15℃、最优选10℃之间的温度下融化；然后
（b）在40℃与高于所述至少一种蔗糖酯的融化温度30℃、优选20℃、更优选15℃、最优选10℃之间的温度下将所述巧克力组合物机械充气到期望的膨胀率，从而制备充气式巧克力组合物；并然后
（c）任选冷却所述充气式巧克力组合物。
术语“机械充气”排除了使用推进剂如一氧化二氮的充气方式。优选地，使用高速搅拌器、高速搅乳器或匀浆器将巧克力组合物机械充气。
发明的具体描述
在下文的实施例中将进一步描述本发明。
实施例 1 和 2
在65℃下，将蔗糖硬脂酸酯(可购自日本东京三菱化学公司的Ryoto S370(70%蔗糖硬脂酸酯；融化温度51℃，并且HLB=3))与50 g巧克力(由Barry Callebaut (UK)有限公司提供的黑巧克力)充分混合以制备淤浆，然后用其他巧克力将该淤浆稀释成最高达总重量500g。混合物中Ryoto S370的浓度为1.5重量%或3重量%。在65℃下，将该混合物搅拌一小时，之后在65℃的温度下，以最大速度（速度7）使用Kenwood KMX50混合机进行充气5分钟。然后，将该充气混合物冷却至室温，并在再融化之前和之后，在室温下测量它们的膨胀率。观察到，在再融化之后保持了膨胀率。将结果总结于表1中。
表1：在黑巧克力中，1.5重量%-3.0重量%的Ryoto S370（蔗糖硬脂酸酯）。
实施例 1 2
浓度(重量%) 3.0 1.5
膨胀率(%) 79.0 49.0
再融化膨胀率(%) 78.5 49.0
结果显示，在较高浓度的乳化剂下获得了较大的膨胀率。此外，再融化后的膨胀率与再融化之前相同，因此在再融化后膨胀率非常稳定。
实施例 3-10
在表2中所示的温度下，使用蔗糖硬脂酸酯（Ryoto S270 (融化温度52℃；并且HLB=2)，S570 (融化温度50℃；并且HLB=5)，全部可购自日本东京的三菱化学公司），如上文所述制备500g各实施例并将其充气。将充气混合物冷却至室温，并在再融化之前和之后，在室温下测量它们的膨胀率。将结果总结于表2中。
结果示出，使用HLB值为1-9的各种乳化剂，可以获得具有满意膨胀率的巧克力泡沫组合物。而且，再融化后的膨胀率与再融化之前相同，因此在再融化后膨胀率非常稳定。
表2：在黑巧克力中包含各种乳化剂的实施例的膨胀率(%)和再融化膨胀率(%)（给出的乳化剂浓度为%商业供应的乳化剂）。
实施例 3 4 1 5 7 9
乳化剂 S270 S270 S370 S570 L195 S570
充气温度(℃) 65 65 65 65 40 65
浓度(重量%) 3 5 3 3 3 5
膨胀率(%) 54.9 89.5 79.0 70.0 63.5 136
再融化膨胀率(%) 53.0 - 78.5 69.0 63.6
将归一化面积加权的累积直径的频率分布总结于下表中。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例 11
如上所述但以55℃的温度制备包含3重量%的Ryoto S370（蔗糖硬脂酸酯）的另外的实施例（实施例11）。将充气混合物冷却至室温并测量其膨胀率。在表3中给出结果，并示出使用Ryoto S370可以获得在各种充气温度下具有满意膨胀率的巧克力泡沫组合物。
表3：在不同的温度下制备的包含3重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯)的实施例。
实施例 11 1
充气温度(℃) 55 65
膨胀率(%) 39.2 79.0
实施例 12
如上文所述但以70℃的温度制备包含3重量%的Ryoto S970（蔗糖硬脂酸酯）的另外的实施例（实施例12）。将充气混合物冷却至室温，并在再融化之前和之后，在室温下测量其膨胀率。结果总结于表4中并重复了实施例11的结论但使用了不同的乳化剂。此外，再融化后的膨胀率与再融化之前相同，因此在再融化后膨胀率非常稳定。
表4：在不同的温度下制备的包含3重量%Ryoto S970 (蔗糖硬脂酸酯)的实施例。
实施例 6 12
充气温度(℃) 65 70
膨胀率(%) 35.0 60.0
再融化膨胀率(%) 34.1 57.0
实施例 17
按照上文的实施例1所述，但使用手动搅乳器(Krupp)代替以最大速度运行的Kenwood KMX50混合机来制备包含3重量%的Ryoto S370（蔗糖硬脂酸酯）的另外的实施例（实施例17）。将充气混合物冷却至室温并测量其膨胀率。结果总结于表7中并示出在将空气搅打进入巧克力组合物中方面，混合机比手动搅乳器更有效。
表7：使用可选择的搅乳器或以最大速度运行的Kenwood KMX50混合机来制备的包含3重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯)的实施例。
实施例 17 1
充气方式 搅乳器 混合机
膨胀率(%) 43.0 79.0
实施例 18-21
如实施例1所描述的但以混合机速度1 (实施例18)、3 (实施例19)、4 (实施例20)和5 (实施例21)制备包含3重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯)的另外的实施例。将充气混合物冷却至室温并测量它们的膨胀率。结果总结于表8中并示出在将空气搅打进入巧克力组合物中方面，混合机的有效性取决于混合机速度。
表8：以不同的混合机速度制备的包含3重量%Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯)的实施例。
实施例 18 19 20 21 1
混合机速度 1 3 4 5 7
膨胀率(%) 20.3 106.3 107.1 94.4 79.0
实施例 22-26
如实施例1所描述的制备包含3重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯)的另外的实施例，并在45℃（即液态）下存放1 (实施例22)、2 (实施例23)、4 (实施例24)、6 (实施例25)和72 (实施例26)小时，之后将充气混合物冷却至室温并测量它们的膨胀率。结果总结于表9中并示出巧克力泡沫组合物稳定了数天。
表9：在45℃下存放后的包含3重量%Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯)的实施例。
实施例 1 22 23 24 25 26
存放时间(小时) 0 1 2 4 6 96
膨胀率(%) 79.0 79.0 74.0 74.0 74.0 72.0
实施例 27-28 （对比例）
根据实施例1所述及的方法制备该实施例，其含有3重量%的Ryoto S1170(蔗糖脂肪酸酯；融化温度49℃；并且HLB=11)) (实施例27)和Ryoto S1670 (蔗糖硬脂酸酯；融化温度49℃；并且HLB=16)) (实施例28)，之后将充气混合物冷却至室温并测量它们的膨胀率。结果总结于表10中，并示出充气对于HLB大于9的蔗糖酯乳化剂不可行。由实施例28获得的非常低水平的膨胀率不稳定，并为非常大的气泡形式，并因此在本质上与本发明的巧克力泡沫组合物的膨胀率相当不同。
表10：在黑巧克力中包含3重量%的Ryoto S1170或S1670（蔗糖硬脂酸酯）的实施例（对比例）。
实施例 27 28
乳化剂 S1170 S1670
膨胀率 (%) 0.0 4.8
实施例 29
按照实施例1所述，使用3重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯(融化温度51℃；并且HLB=3))制备500g实施例。将充气混合物冷却至室温并测得其膨胀率为79.0%。
然后制备样品，通过在制成后将其立即冷却至50℃并将其置于钻有5mm直径凹槽的10mm直径的铝样品架上以用于扫描电子显微镜。然后，将所述样品架立即投入氮浆中，转移至Gatan Alto 2500低温制备室并温热至-90℃以致破裂并涂覆2nm Au/Pd。然后，将所涂覆的样品转移至配置Gatan冷台的Jeol 6301F场发射扫描电子显微镜并在-150℃下检测。在5kV、x100的放大率下和在5kV、x300的放大率获得图像。通过显示气泡的图像，使用Matlab软件进行图像分析以获得气泡的基于数字的尺寸分布。数均尺寸（直径）为20.8μm，其比肉眼可见的尺寸低得多。事实上，如果不是全部气泡的话，也是绝大多数气泡对于肉眼不可见。
实施例 30
按照实施例1所述，使用1.5重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯(融化温度51℃；并且HLB=3))制备500g实施例。将充气混合物冷却至室温并测得其膨胀率为50.0%。
然后制备样品以用于扫描电子显微镜并以与实施例29所述及的同样的方式获得图像。通过这些图像，使用Matlab软件获取图像分析以得到气泡的基于数字的尺寸分布。数均尺寸（直径）为24.2μm，其比肉眼可见的尺寸低得多。事实上，如果不是全部气泡的话，也是绝大多数气泡对于肉眼不可见。因此气泡的数均尺寸没有明显地受到将巧克力组合物的乳化剂的量从3重量%减半到1.5重量%的影响。
实施例 31
在-20℃下将实施例29的样品存放一个月并再融化并置于载玻片上，该载玻片具有使载玻片与盖玻片分开的200μm厚的垫片。在室温下，在Polyvar显微镜(Reichert-Jung有限公司)上获取光学图像，当同时将样品仍为液体。气泡是对于肉眼不可见的尺寸。因此，在存放一个月后，气泡尺寸保持为对肉眼不可见的大小。
实施例 32
在制备实施例29中，将样品冷却到45℃（即液态）下并存放，在存放1、2、6和96小时后使用实施例31所述及的方法获取光学图像。图像示出气泡是对于肉眼不可见的尺寸。因此，在45℃下存放96小时后，气泡尺寸保持为肉眼不可见的大小。
实施例 33-35
按照实施例1所述，使用3重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯(融化温度51℃；并且HLB=3))但使用白巧克力（实施例33）、牛奶巧克力（实施例34）和糖皮巧克力（实施例35）（全部可购自Barry Callebaut (UK)有限公司）代替由Barry-Callebaut有限公司提供的黑巧克力来制备500 g样品。将充气混合物冷却至室温，并在再融化之前和之后，在室温下测量它们的膨胀率。各实施例的初始和再融化的膨胀率在表11中述及，并示出当使用含有Ryoto S370的不同类型的巧克力时可以获得具有满意膨胀率的巧克力泡沫组合物。此外，再融化后的膨胀率与再融化之前相同，因此在再融化后膨胀率非常稳定。
表11：在牛奶巧克力、白巧克力和糖皮巧克力中包含3重量%的Ryoto S370 (蔗糖硬脂酸酯)的实施例。
实施例 33 34 35
巧克力类型 白 牛奶 糖皮
膨胀率(%) 70.8 69.0 87.0
再融化膨胀率(%) 70.0 68.0 85.0
使用实施例31中所述及的方法分别获取实施例33、34和35的光学显微照片。通过与200μm标示物比较，图片示出对肉眼不可见的尺寸的气泡。因此，本发明适用于各种不同类型的巧克力。

Claims (7)

1.充气式巧克力组合物，其膨胀率为40%-200%，优选大于50%，更优选大于60%，其中该充气式巧克力组合物含有1-10%，更优选1-5% w/w的至少一种HLB值低于9的蔗糖酯。
2.根据权利要求1的充气式巧克力组合物，其中HLB值大于1。
3.根据权利要求2的充气式巧克力组合物，其中HLB值为3-8，优选4-8。
4.根据任一上述权利要求的充气式巧克力组合物，其中80%的累积面积加权的尺寸分布为低于100 μm，优选低于90 μm，更优选低于80 μm，最优选低于60 μm。
5.根据权利要求4的充气式巧克力组合物，其中95%的累积面积加权的尺寸分布为低于125 μm，优选低于100 μm。
6.根据权利要求5的充气式巧克力组合物，其中99%的累积面积加权的尺寸分布为低于150 μm。
7.制备根据任一上述权利要求的充气式巧克力组合物的方法，其包括以下步骤：
a. 提供了巧克力组合物，其中含有至少一种蔗糖酯的的巧克力组合物在该至少一种蔗糖酯的融化温度与高于该至少一种蔗糖酯融化温度20℃、优选15℃、更优选10℃之间的温度下融化；然后
b. 在至少40℃并高于所述至少一种蔗糖酯的融化温度的温度下，将所述巧克力组合物机械充气至期望的膨胀率，从而制成充气式巧克力组合物；并然后
c. 任选冷却所述充气式巧克力组合物。
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