CN106998720A - 压缩固体奶片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于营养学领域,涉及压缩固体奶片、其制备方法以及用于实施所述方法的模块化系统。制备压缩固体奶片的方法包括以下步骤:(a)将乳粉压缩,获得机械强度为10kPa‑300kPa的压缩固体乳单位,(b)将压缩固体乳单位在加湿室中暴露于相对湿度大于95%、温度为60‑90℃的湿空气中来加湿所述单位,其中所述湿空气包含冷凝的水蒸气,以及(c)将经加湿并压缩的固体乳单位干燥,获得压缩固体奶片。通过该方法获得的片具有20kPa‑1000kPa的机械强度、核/壳结构以及小于5%的脆碎度,其中所述壳包含乳颗粒或由乳颗粒构成,所述乳颗粒被固化并融合在相对于所述片表面平行和垂直的平面内。

Description

压缩固体奶片及其制备方法
技术领域
本发明属于营养学领域,涉及压缩固体奶片、其制备方法以及用于实施所述方法的模块化系统。更具体而言,本公开内容涉及用于喂养婴儿的压缩固体奶片。通常,固体奶片包含选自以下的以干乳为基本成分的营养组合物:婴儿配方物、后续乳(follow-onmilk)、成长乳(growing-up milk)等。
背景技术
在食品工业中,需要不断地增加食品产品的便利性。特别地,含乳产品需要特殊保护以防止早期由微生物引起的腐坏。长期以来,以乳为基本成分的婴儿配方物被制备成干粉形式,因为与液体乳产品相比,这种干的产品能更长时间地保持良好品质。然而,乳粉不是很方便,因为在溶解粉末以得到即饮液体时,需要某种测量工具来测量正确的剂量。
为解决配量问题,人们提出使用固体奶片,固体奶片是通过将乳粉压实或压缩而制备的片。通常将固体奶片提供或描述为立方体、丸、球体或小圆片,固体奶片可具有任何合适的形式或形状,例如为矩形、正方形或球形。可选择每个固体奶片所含的干乳粉的量,使得用每个固体乳单位所需的预定量的水复原之后,获得含有所需量的宏量营养素、微量营养素、维生素和矿物质的即饮液体。
在制备能满足消费者需求的固体奶片时,要考虑的因素包括片的硬度(加工过程中和加工后)、脆碎度、复原和溶解度性质。足够的硬度主要是对工厂的加工和操作目的以及固体乳单位的安全运输至关重要。此外,为满足消费者的需求,固体乳单位在液体基质中应能足够好地复原并具有较好溶解性。此外,固体乳单位应具有足够的保存期。
WO 2006/004190 A1和WO 2007/077970 A1描述了固体奶片,其体积为1cm3-50cm3,孔隙率为30%-60%,脂肪含量等于或大于5重量%、含水量为1重量%-4重量%。还公开了制备所述片的方法,包括某种压缩、加湿和干燥步骤。由于该方法的三个步骤中的每一个均具有较长的持续时间,使工序的总持续时间很长,导致不可能获得令人满意的生产率。
WO 2010/073724描述了另一种固体乳,其制备方法同样包括压缩成型、加湿和干燥这三个步骤,并包括额外的分级步骤。
EP 1048216公开了又一种方法,其中在压缩步骤之前使粉末润湿并团聚。这带来若干负面影响,包括:粉末再也不可自由流动,变得难以进入压片机;此外,由于片的内部仍然潮湿,使压缩片的干燥困难得多;而且,会干燥得更慢,带来不可接受的微生物生长的风险。
将乳粉或含乳的粉末加工成片时,足够高的加工能力至关重要。例如,生产婴儿配方物时,应可实现每天生产数吨压缩婴儿配方物的能力。如果平均片重约为4-5克,则20万片相当于约1吨压缩粉末。例如,每分钟750片的压片速度将实现每吨粉末约4.5小时的生产速度。因此,高速加工很有必要。WO 2007/077970、WO 2010/073724和EP 1048216都没有公开生产能力足够高的固体乳制备方法。
WO 2012/099472公开了一种制备固体奶片的方法,使用该方法每时间单位可以制备大量的片。它公开的方法包括压缩步骤、润湿步骤和干燥步骤。在润湿步骤中,将水喷洒在所述压缩的固体乳单位的外表面,润湿步骤的持续时间小于1秒。结果得到具有所定义的核/壳结构的固体奶片。
尽管存在现有技术和市售的固体奶片,仍然需要获得更符合消费者需求的改进的固体乳单位。
发明内容
本发明的一个目的是提供固体奶片,其具有改进的性质,特别是包括脆碎度、保存期、机械强度和/或感官质量方面的性质。更具体而言,本发明的一个目的是提供固体奶片,其综合了这些改进的性质,同时所保持的复原性质的水平超出需要制备液态即食营养配方物的目标消费者可接受的水平。
另外,本发明的一个目的是提供制备所述固体奶片的方法,其中所述方法允许以高生产能力在高速度下运行,所述高速度是:对单个的固体奶片进行的本发明的加工步骤不超过10分钟,优选不超过5分钟甚至更短。将乳颗粒快速加工成单个固体奶片的优点尤其包括:发生微生物污染的可能性更小,微生物生长、产品腐坏的风险降低,以及制备固体奶片时及制备过程中使用的干乳颗粒减少变色或基本上不变色。加工时间短的另一个益处是:固体奶片的质量保持在足够高水平的同时,对单个片的操作被最大程度地减化。
此外,本发明的一个目的是提供一种固体奶片制备方法,其中加湿时间保持在零点几分钟内,与几分钟相比,这减少发生微生物污染和/或由微生物引起腐坏的机会。
根据所附权利要求,本发明完全地或部分地实现了这个目的或这些目的。
更具体而言,本发明涉及一种制备压缩固体奶片的方法,其包括以下步骤:
a)将乳粉压缩,获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位,
b)将压缩固体乳单位在加湿室中暴露于相对湿度大于95%且温度为60-90℃的湿空气来加湿所述单位,其中所述湿空气包含冷凝的水蒸气,
c)将经加湿的乳单位干燥,获得压缩固体奶片。
优选地,将固体乳单位在加湿室中暴露于该优势条件下的暴露时间小于5秒,优选为1-4秒。
优选地,在步骤b)中,固体乳单位吸收的水的量为0.3-4mg水每cm2固体乳单位的表面积,优选0.5mg-3mg每cm2,更优选0.7mg-2.0
mg/cm2
优选地,在步骤b)中,将相对湿度大于95%(例如99%或100%)、温度大于60℃且包含冷凝水蒸气的湿空气注入或输送到加湿室中。
优选地,在步骤b)中,压缩固体乳单位进入加湿室时的温度为4-30℃,优选为10-25℃。使用温度远低于选定的加湿室操作温度的固体乳单位有助于在固体乳单位的表面发生水冷凝。
此外,如下文更详细描述的,本发明涉及可通过本发明的方法获得的压缩固体奶片。可通过本发明方法获得的压缩固体奶片优选具有以下性质:核/壳结构,其中优选壳的平均厚度为150μm-1500μm,并且优选壳的厚度相当于至少两排颗粒的厚度;脆碎度小于5%,如用本文提及的脆碎度测试方法测得的;表面孔隙率为6-22%,如用本文提及的测试方法测得的;YI E313白-黄指数(YI E313white-yellow index)在40以下和/或机械强度为20kPa-1000kPa。
意欲使本发明的固体奶片成为(婴儿)干乳配方物的替代品,因此意指及旨在使其在被消耗之前,被吸收和溶解到液体(优选温水)中。不意图使本发明的固体奶片用作咀嚼片,且不意图使其在受试者的口腔中复原或溶解。因此,在开始消耗之前的准备中,包括复原成液相的步骤。
在第一个优选实施方案中,本发明涉及具有核/壳结构的压缩固体奶片,其中优选所述壳的平均厚度为150μm-1500μm,且其中所述片的脆碎度小于5%,如用本文提及的脆碎度测试方法测得的。优选所述壳的厚度相当于至少两排颗粒的厚度。
在第二个优选实施方案中,本发明涉及YI E313白-黄指数在40以下、更优选在35以下、最优选在15-35且脆碎度小于5%的压缩固体奶片,如用本文提及的脆碎度测试方法测得的。
在第三个优选实施方案中,本发明涉及具有核/壳结构的压缩固体奶片,其中优选所述壳的平均厚度为150μm-1500μm,并且其中所述片的表面孔隙率为6-22%,如用本文提及的测试方法测得的。优选所述壳的厚度相当于至少两排颗粒的厚度。
在第四个优选实施方案中,本发明涉及YI E313白-黄指数在40以下、更优选在35以下、最优选在15-35且脆碎度小于5%的压缩固体奶片,如用本文提及的脆碎度测试方法测得的。
在另一个优选实施方案中,所述第一、第二、第三和第四个优选实施方案中的每一个的固体奶片的机械强度为20kPa-1000kPa,更优选40kPa-800kPa,甚至更优选60kPa-700kPa,最优选80kPa-600kPa。
在一个优选的实施方案中,可通过本发明的方法获得或直接通过本发明的方法获得的压缩固体奶片是即用型的,这意指它们可以在水性液体(例如水)中复原。优选地,不需要对压缩固体奶片进行其他加工步骤,所述其他加工步骤例如会改变所得片的完整性、其物理外观或其感官性质。在一个优选的实施方案中,压缩固体奶片是即用型且带包装的,因此它们可被运输并出售给消费者。
本发明还涉及一种制备压缩固体奶片的方法,其中包括这样的步骤:将固体乳单位在加湿室中暴露于相对湿度大于95%且温度为60-90℃的湿空气,其中所述湿空气包含冷凝的水蒸气。
现已惊奇地发现,本发明的方法允许以高生产能力在尽可能地防止微生物污染的条件下制备压缩固体奶片,所述压缩固体奶片在压实之后但在干燥之前具有足够高的硬度/机械强度——这允许使制备过程中下游处理中的影响最少,同时使所述单位的即用型形式具有优选的高硬度/机械强度。这允许将这种固体奶片以令人满意的质量状态从制备和处理场所最终安全输送到消费者。这也最大限度地减少了原本需要额外采取以防止运输过程中固体单位破损的预防措施——例如使用缓冲元件或将固体单位包装在用于支撑的密封真空包装中——的必要性。此外,所述单位显示出符合消费者需求——例如期望能够获得极少形成或不形成团块的用于喂养婴儿的液体营养组合物,能够顺利通过婴儿奶瓶的奶嘴——的优异的复原行为。此外,所述片在长时间内保持这些复原性质。
优选实施方案列表
1.一种制备压缩固体奶片的方法,其包括以下步骤:
a)将乳粉压缩,获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位,
b)将压缩固体乳单位在加湿室中暴露于相对湿度大于95%且温度为60-90℃的湿空气来加湿所述单位,其中所述湿空气包含冷凝的水蒸气,
c)将经加湿并压缩的固体乳单位干燥,获得压缩固体奶片。
2.1所述的方法,其中在步骤a)中获得的压缩固体乳单位的压实比(compactionratio)为0.30-0.65,优选0.40-0.62,更优选0.47-0.60。
3.1和/或2所述的方法,其中所述乳粉包含颗粒,所述颗粒的平均粒径为30μm-700μm,优选60μm-400μm,更优选75μm-300μm。
4.1-3中任一项所述的方法,其中所述压缩固体乳单位的总表面积为10-50cm2,优选15-40cm2,更优选18-35cm2,最优选20-25cm2
5.1-4中任一项所述的方法,其中所述固体乳单位的总重量为1-10克,优选2-8克,更优选4-6克或约5克。
6.1-5中任一项所述的方法,其中在步骤b)中所述压缩固体乳单位在进入加湿室时的温度为4-30℃,优选10-25℃。
7.1-6中任一项所述的方法,其中在加湿室中的暴露时间小于5秒,优选为1-4秒。
8.1-7中任一项所述的方法,其中向加湿室提供湿空气,所述湿空气通过使水在这样的温度下沸腾或将水保持在该温度下而产生:其高于固体乳单位在加湿室中被暴露的温度,以允许发生水蒸气的冷凝。
9.1-8中任一项所述的方法,其中向加湿室提供空气,所述空气通过使水在这样的温度下沸腾或将水保持在该温度下而产生:其比压缩固体单位在加湿室中被暴露的温度至少高50℃,以允许发生水蒸气的冷凝。
10.1-9中任一项所述的方法,其中,在步骤b)中,所述固体乳单位吸收的水的量为0.3-4mg水每cm2固体乳单位的表面积,优选0.5mg-3mg/cm2,更优选0.7mg-2.0mg/cm2
11.1-10中任一项所述的方法,其中在步骤b)中,在加湿过程中固体乳单位吸收的水的量为0.10-2.0重量%,优选0.2-1.50重量%,更优选0.25-1.25重量%,最优选0.25-0.45重量%。
12.1-11中任一项所述的方法,其中在步骤b)中,将固体乳单位输送通过加湿室。
13.1-12中任一项所述的方法,其中所述干燥步骤通过红外辐射进行。
14.1-13中任一项所述的方法,其中所述干燥步骤使所述固体奶片的水分含量约为所述乳粉的初始水分含量的+/-0.2%。
15.1-14中任一项所述的方法,其中在干燥之后包括包装步骤,在包装步骤中将固体奶片包装在密封包装中,优选包装在包含替换气体如氮气和/或二氧化碳的密封包装中。
16.1-15中任一项所述的方法,其中在步骤b)中,所述固体乳单位吸收的水的量为5-100mg每单位,优选10-75mg每单位,更优选为15-55mg每单位。
17.1-16中任一项所述的方法,其中在加湿步骤之后的小于5分钟内、优选小于1分钟内、更优选小于30秒内、更优选小于5秒内进行干燥步骤。
18.1-17中任一项所述的方法,其中步骤c)中的干燥短于5分钟,优选短于2分钟,更优选干燥时间为10-60秒。
19.1-18中任一项所述的方法,其中在干燥步骤之后包括冷却步骤,在冷却步骤中将固体奶片冷却至低于30℃的温度,优选0℃-30℃的温度,最优选15℃-25℃的温度。
20.1-19中任一项所述的方法,其中所得固体奶片的脆碎度小于5%。
21.1-20中任一项所述的方法,其中步骤a)中使用的乳粉为婴儿乳粉配方物或包含婴儿乳粉配方物。
22.一种可通过1至21中任一项所述的方法获得的(压缩固体奶)片。
23.一种(压缩)固体奶片,特征在于其机械强度为20kPa-1000kPa,具有核/壳结构,其中所述壳包含乳颗粒或由乳颗粒构成,所述乳颗粒被固化并融合在相对于所述片表面平行和垂直的平面内,且所述固体奶片的脆碎度小于5%,优选其中所述壳的平均厚度为150μm-1.5mm。
24.23所述的(压缩)固体奶片,其核的密度低于壳的密度。
25.23或24所述的(压缩)固体奶片,其中所述壳的平均厚度至少为两排如固体奶片的核中可见的乳颗粒的厚度或用于制备固体奶片的乳粉中包含的乳颗粒的厚度。
26.23-25中任一项所述的(压缩)固体奶片,其压实比为0.30-0.65,优选0.40-0.62,更优选0.47-0.60。
27.23-26中任一项所述的(压缩)固体奶片,其总表面积为10-50cm2,优选15-40cm2,更优选18-35cm2,最优选20-25cm2
28.23-27中任一项所述的(压缩)固体奶片,其总重量为1-10克,优选2-8克,更优选4-6克或约5克。
29.一种用于实施1-21所述的方法或用于制备22-28中任一项所述的片的模块化系统,其包括:
-用于压缩乳粉以获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位的装置,
-加湿系统,包括用于加湿压缩固体乳单位的加湿室和用于在加湿室中产生潮湿环境的工具,所述环境包括相对湿度大于95%,温度为60-90℃以及冷凝的水蒸气,
-用于干燥经加湿的压缩固体乳单位的干燥装置,以及
-用于将固体乳单位从压缩装置输送或提供到加湿系统以及随后到用于干燥的干燥装置的工具。
30.29所述的模块化系统,其中所述加湿室和用于产生潮湿环境的工具为流体连接,允许湿空气从所述工具通入加湿室,所述用于产生潮湿环境的工具优选水沸腾装置。
31.29或30所述的模块化系统,其包括用于将所述固体奶片包装在密封包装中的包装装置,优选所述密封包装包含替换气体如氮气和/或二氧化碳。
32.29-31中任一项所述的模块化系统,其中所述模块化系统被放置在高度保护的环境中或高度保护的区域中。
33.29-32中任一项所述的模块化系统,其中将固体乳单位输送至并通过加湿室,优选使用输送带。
34.29-33中任一项所述的模块化系统,其中所述干燥装置包括红外灯以获得90-180℃的干燥温度。
具体实施方式
现在将在附图的支持下根据几个优选实施方案详细描述本发明,所述附图代表本发明的可能的和非限制性的实现。
制备压缩固体乳单位的方法
本发明涉及一种制备压缩固体奶片的方法,其包括以下步骤:
a)将干乳颗粒压缩,获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位,
b)将压缩固体乳单位在加湿室中暴露于相对湿度大于95%且温度为60-90℃的湿空气来加湿所述单位,其中所述湿空气包含冷凝的水蒸气,
c)将经加湿的乳单位干燥,获得压缩固体奶片。
压缩步骤A)
步骤a)包括将干乳颗粒压缩以获得机械强度为10kPa-300kPa、优选20-200kPa、更优选25-150kPa的压缩固体乳单位。最优选地,所述机械强度为25-125kPa。
在压缩步骤过程中,将乳粉压缩,获得压缩的固体乳单位。优选压缩速度为110mm/s-200mm/s,更优选125mm/s-170mm/s。
有利地,压缩以0.40-0.65的压实比且以1-40MPa、优选1-20MPa、更优选1-10MPa或1-6MPa的压实压强进行。或者,将本发明的步骤a)表述为在0.40-0.65的压实比和/或在1-40MPa的压实压强下将干乳颗粒压缩,以优选获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位。
优选地,步骤a)中获得的压缩固体乳单位的压实比为0.40-0.65,更优选0.47-0.62,甚至更优选0.50-0.60。这样的压实比使得能够获得具有合适溶解性和复原性质的固体奶片来制备即食型液体(婴儿)配方物。更有利的是,压实比为0.50-0.58的固体乳单位相比压实比更高(例如0.60)的固体乳可经受更宽的吸水量范围。在所述更高的压实比下,固体奶片的硬度可能变得不合适地高,从而损害片的复原性质,此时在加湿过程中允许固体乳单位吸收较大量水分。
有利地,具有指定压实比和机械强度的固体乳单位具有优选的开孔型多孔结构(open,porous structure),该结构允许本文所述的湿空气(即具有相对高的湿度及冷凝的水蒸气)在短加湿时间内在一定程度上渗入固体乳单位中。这是为了产生具有更均匀的壳结构的固体奶片,以及产生相比例如通过喷洒来加湿的片更不易碎的片。
从方便消费者的角度看,优选制备可用作粉状(婴儿)营养物的完全替代品的固体奶片。优选地,形成这样的固体奶片:一个片相当于一勺粉状(婴儿)营养物。为达到这一目的,优选压缩固体乳具有与用于制备固体奶片的一勺营养粉相同的营养价值。考虑到本发明的压缩过程,优选片的总重量为1-15克,优选2-10克,更优选3-8克,最优选4-6克。因此,在压缩步骤中使用相应量的乳粉来制备本发明的固体奶片。
可通过步骤a)获得的固体乳单位的总体积可以为2-30cm3,优选4-20cm3,更优选6-12cm3。特别地,重量为3-8克且体积为5-12cm3的单位尤其适合溶解于预定量——15-60ml,优选20-50ml,更优选25-40ml每单位——的水中,因此非常方便消费者使用。
在一个优选的实施方案中,压缩固体乳单位或固体奶片的总表面积为10-50cm2,优选15-40cm2,更优选18-35cm2
在一个优选的实施方案中,待压缩或压实的乳粉包含平均粒径为30μm-700μm、优选75μm-600μm、更优选150μm-300μm的颗粒。在一个优选的实施方案中,干乳颗粒的尺寸为30μm-700μm且粒径分布是:小于5%的颗粒的尺寸小于30μm且小于5%的颗粒的尺寸大于700μm,优选所述干乳颗粒的粒径分布是:大于25%的所述颗粒的尺寸为100μm-600μm,更优选大于50%的所述颗粒的尺寸为100μm-600μm。
在另一个优选的实施方案中,用于制备压缩固体奶片的乳颗粒的水分含量为乳的总重量的0.5-5重量%,优选1-3重量%。
在一个优选的实施方案中,乳粉选自全脂乳粉、脱脂乳粉、半脱脂乳粉和婴儿乳粉,优选婴儿乳粉。在一个更优选的实施方案中,在步骤a)中超过95%、98%乃至100%的待压缩乳粉由婴儿乳粉组成。优选地,步骤a)中使用的婴儿乳粉不包含通常在其他技术领域(例如药物领域或制备可能包含乳粉的可咀嚼的糖果样组合物的领域中)中制备的片剂或丸剂中添加的成分(如赋形剂、载体、甜味剂、润滑剂或其它这样的成分)。
通常将压缩装置(例如压缩模具)构建为在制备固体乳单位时允许一定的灵活性,使用相同装置制备的固体乳单位的尺寸略微不同。这可通过仅改变将所述单位压实所用的压缩力来实现,或通过仅改变压缩室中将要包含的粉末颗粒的量来实现。通常,结果是仅改变块或砖形单位或片的一个尺寸(高度、宽度或长度)。根据一个可能的实施方案,根据本发明的条件使用由EUROTAB TECHNOLOGIES公司制造和销售的旋转压机(rotary press)进行压缩步骤。
在压缩步骤结束时,获得具有低初始硬度/低机械强度的压缩或压实乳粉的压缩固体乳单位。这样的单位通常未呈现出足以被包装并运送至消费者的硬度/机械强度和脆碎度。发明人已经证明,如本文所述的压缩步骤a)的条件使得可以获得具有足够内聚力以经受本发明方法的后续步骤的压缩固体乳单位。
加湿步骤B)
步骤b)包括将实施步骤a)所获得的压缩固体乳单位在加湿室中暴露于相对湿度大于95%且温度为60-90℃的湿空气来加湿所述单位,其中所述湿空气包含冷凝的水蒸气。这样高湿度的空气可通过在比加湿室操作温度更高的温度下使水沸腾而获得。处于饱和蒸气密度(即露点)的湿空气的冷却导致水蒸气的冷凝结出,因为在降低的温度下多余的水蒸气不能被空气以蒸气的形式容纳。使用具有这种大量水和这种高温度的湿空气具有以下优点:可以使用短的加湿时间,继而减少发生由微生物引起的腐坏或微生物污染的机会。
不受理论的约束,认为如加湿室中维持的指定的高温范围与非常高的湿度的特定组合——这意味着(几乎)饱和的相对湿度(>95RH%,但优选100RH%)且存在由水蒸气冷凝获得的冷凝的水滴——允许固体乳单位的外面部分或外层在相对短的暴露时间内吸收一定量的水,使得乳颗粒的外层在一定程度上变成流体从而使这些位于外部的颗粒合并/融合成统一的整体。此外,可溶的成膜成分的溶解得以发生。另外,还认为,与乳单位的表面接触的冷凝的水蒸气(以细分散的水滴存在)与固体乳单位可用作允许水蒸气在固体乳表面直接冷凝的冷凝表面的构思相结合,允许在短的加湿时间内在固体乳单位的表面上实现高速率的湿气吸收、水沉积和水扩散。在随后的干燥步骤中,形成的结合物再次固化/干燥,从而产生融合乳颗粒的固体外壳。湿气对固体乳单位的外部乳颗粒层的水合效果比对更内部的颗粒更强,因此固体乳的核几乎保持其多孔/低密度结构,在扫描电子显微镜检查(SEM)图像上可容易地识别出核中的单个干乳颗粒。发明人注意到,在本文所述的加湿时间内,相比用水喷洒固体乳,相对湿度(几乎)饱和且还包含冷凝水滴的湿空气具有更好的在一定程度上渗入开孔型多孔乳单位的能力。令人惊讶的是,使用这些加湿条件获得脆碎度特别好、机械强度性能高及复原评分高的压缩固体奶片。此外,这些固体奶片的保存期长。
由于加湿室中的优势条件,优选步骤b)中固体乳单位的暴露时间小于10秒,优选小于5秒或4.5秒,更优选小于4秒或3.5秒,且优选大于1秒。更优选地,所述加湿时间为1-4秒,甚至更优选2-4秒。如上所述,高温度和非常高的湿度条件允许暴露时间小于5秒而仍然能形成本发明的固体奶片。更长的暴露时间可能导致所述单位吸收过多的水分,这可能使固体乳产生粘性,进而会妨碍进一步加工,因为所述单位可能粘附到输送带或所使用的其他设备上。此外,吸收过多的水还可能损害固体乳的目标形状,因为可能发生一定百分比的固体乳单位的一定程度的崩解,这从工业生产规模的角度来看是不可接受的。从降低由微生物引起腐坏或污染的风险来看,短的加湿时间——意指是在几秒而不是几分钟或几小时的时间范围内操作——是有利的。
在一个优选的实施方案中,将温度大于60℃、相对湿度大于95%且包含冷凝水蒸气的湿空气注入或输送到加湿室中。间歇地但优选连续地注入或输送所述湿空气使得能够在加湿室中维持指定的湿度和温度条件。优选地,湿空气的温度为60℃-90℃,且相对湿度大于95%,例如99%或100%。
在一个优选实施方案中,在步骤b)中注入或输送的湿气是通过使水在比固体乳单位被暴露的温度(暴露温度)高的温度(产生温度)下沸腾或将水保持在该温度下而产生的。如实施例部分所证明的,当将水在3巴压力(对应约133℃的温度)下煮沸,将该湿空气从煮沸器输送至加湿室并将该湿空气输入操作温度为60-90℃的加湿室时,获得很好的结果。这种温度下降确保水蒸气冷凝成细小的水滴,从而促成加湿室中非常高的湿度条件。
更优选地,在步骤b)中注入或输送的湿空气是通过使水在100℃以上、更优选110℃以上、甚至更优选120℃以上、最优选130℃以上(例如最高至150℃)的温度下沸腾而产生。换言之,在步骤b)中注入或输送的湿空气优选通过使水在比压缩固体单位在加湿室中被暴露的温度高至少50℃、更优选至少30℃、甚至更优选至少20℃或最优选至少10℃的温度下沸腾而产生。这使得湿空气从水沸腾装置输送至加湿室的过程中发生水蒸气的冷凝,同时由于湿空气会放热而使得在操作加湿室时可减少加热或不加热。
在另一个优选实施方案中,在步骤b)中注入或输送的湿空气是通过使水在1巴以上、更优选2巴以上、甚至更优选约3巴或甚至超过3巴如最高达5巴的压力下沸腾而产生。
在一个优选的实施方案中,冷凝的水蒸气包含直径为0.01-50微米、更优选0.1-40微米的水滴。这种小的冷凝水滴是空气传播的并且足够小,能够渗入压缩固体乳单位至比乳颗粒的最外层更深入的部分。
在一个优选的实施方案中,(冷凝)水的吸收量表示为在步骤b)中暴露的固体乳单位的每平方表面积吸收的量。每表面积的吸水量有重要意义,因为每表面积吸水过多可导致固体乳单位有粘性或固体乳的形状受损。因此,在一个优选的实施方案中,固体乳单位吸收的水的量为0.3-4mg水每cm2,优选0.5mg-3mg每cm2,更优选0.7mg-2.0mg/cm2固体乳单位的表面积。加湿室中冷凝水滴和水蒸气的存在允许固体乳单位以更均匀的方式吸收水,与例如将水以一定角度喷洒到固体乳上的方法相比,具有减小的阴影效应(shadow effect)。用由于加湿步骤而增加的重量除以处理的固体乳的外表面积,可以容易地确定固体乳单位每表面积吸收的水的量。在这些条件下,不会严重损害所选择的固体乳单位的形状,并且所述单位不会粘附在运载或输送它们的基底的表面上,使得生产过程不因此受到阻碍。
在另一个优选的实施方案中,固体乳单位吸收的水的量的范围为5-100mg水每单位,优选10-75mg每单位,更优选15-55mg每单位。在另一个与固体乳单位吸收水相关的优选实施方案中,所述固体乳单位在加湿过程中吸收的水的量的范围为0.10-2.0重量%,优选0.2-1.50重量%,更优选0.25-1.25重量%,最优选0.25-0.45重量%。令人惊讶的是,甚至当使固体乳单位吸收相对于所述单位的总重量计低于0.5重量%的水量时,依然获得了具有足够硬度的片。
在一个优选的实施方案中,允许机械强度为10kPa-300kPa且总重量为3-8克的固体乳单位吸收0.5-3mg/cm2固体乳单位表面积的水量。
更有利的是,允许机械强度为10kPa-60kPa的固体乳单位吸收10-60mg水每单位的水量。优选允许机械强度为50kPa-100kPa的固体乳单位吸收较少量的水(例如10-40mg水每单位的水量)以防止所得的固体奶片变得太硬或在优选的短时间范围内不能复原。
在一个优选的实施方案中,加湿室中的湿空气的(暴露)温度为约60℃-约80℃,更优选65-75℃。
在一个优选的实施方案中,加湿室中的湿空气的相对湿度大于95%,优选大于99%,最优选为100%。
在一个优选的实施方案中,使所述压缩固体乳单位维持在加湿室中的环境(暴露)压力条件下。优选地,本文中的环境压力是指等同于在海平面遇到的压力,其约为100kPa,或者当本发明方法在不同海拔下进行时,等同于该位置处的优势压力条件。
本发明的加湿步骤中使用的加湿室被设计成可以接收压缩固体乳单位并且具有入口以允许注入或输送包含冷凝水蒸气的湿空气。优选所述加湿室由能够长时间经受步骤b)的加湿条件的材料制成,以允许以高生产量的方式连续不断地加湿固体奶片。为了这个目的,优选所述加湿室由金属或耐温塑料制成。
便利地,使用与加湿室流体连接的水沸腾或水加热装置操作所述室。优选将湿空气从水加热/沸腾装置通入到加湿室来操作所述室,在通入的过程中允许湿空气的温度降低,从而使水蒸气冷凝。也可使用用于注入或输送相对湿度大于95%(例如98%或100%)的湿空气的入口,该湿空气中水蒸气尚未冷凝。在这种情况下,由于加湿室内的温度较低,冷凝几乎或仅仅发生在湿空气进入所述室时。从实践的角度来看,优选冷凝发生在水加热/沸腾装置和加湿室之间的流体连接中。重要的是,加湿室提供高温(60-90℃)和高湿度(相对湿度大于95%且补充有冷凝的水蒸气)的环境,可将压缩固体乳单位以优选的加湿时间维持并暴露于优选的温度和湿度条件。
在一个优选的实施方案中,将包含冷凝水蒸气的湿空气输入加湿室,所述加湿室具有用于将固体乳单位输送通过所述室的两个开口及用于注入/输送或接收含有冷凝水蒸气的湿空气的一个开口。加湿室可能有各种其他结构和具体实施方案,包括这样的结构和实施方案:将固体乳单位以分批的方式输入可完全封闭的室中,所述室在接收一批所述单位后以密封方式封闭并允许固体乳单位暴露于本发明的优选条件。在该实施方案中,加湿室可在比环境压力低的压力下加压或操作。
在一个优选的实施方案中,在步骤b)中,压缩固体乳单位在进入加湿室时的温度为4-30℃,优选10-25℃。当所述单位具有指定温度时,所述单位与加湿室内部环境之间存在明显的温差,促使水蒸气直接在固体乳单位的表面冷凝。随后该温差有助于加快固体乳从加湿室内的湿空气吸收水分的吸收速率。
在一个优选的实施方案中,使压缩固体乳单位不断地(优选以恒定速度)或间歇地移动通过加湿室。在另一个实施方案中,使压缩固体乳单位在加湿室中以分批的方式维持不动并暴露于高湿度条件。
在一个优选的实施方案中,本发明的方法在高度保护的环境中实施,如本文的下文进一步详述的,所述高度保护的环境包括空气干燥系统,以使相对湿度控制在20-60%,更优选30-50%。
在本发明的方法中包括加湿步骤的一个原因是使存在于固体乳单位外层中的乳粉所含的干乳颗粒变成暂时性的液体状态,使得干燥之后在这些层之内以及这些层之间形成由乳颗粒(或壳)制成的永久性桥。
干燥步骤C)
步骤c)包括干燥经加湿的压缩固体乳单位以获得压缩固体奶片。
优选干燥步骤通过红外线(IR)进行,优选借助于红外线通道进行。优选使用发射短波长的红外灯,以避免固体乳表面上的美拉德(Maillard)反应。
干燥步骤的一个目的是获得具有一定水分含量的固体奶片,所述含量为起始乳粉材料的初始水分含量的约0.2%的波动范围内、优选约0.1%、更优选约0.05%,乃至与起始乳粉材料的初始水分含量相同的含量。
在加湿步骤期间,固体乳单位的核中的水分含量与固体乳的外部相比保持更接近起始干乳颗粒材料的水分含量。为避免固体乳外层中存在的大量湿气渗透到其核,在加湿步骤之后的小于10秒内、优选小于5秒内进行干燥步骤。在一个优选的实施方案中,干燥步骤本身的持续时间小于2分钟,更优选小于60秒或小于30秒,更优选干燥时间为10-60秒。
在这些干燥条件下,将固体乳干燥至较浅的深度。由此在短时间范围内除去加湿步骤过程中由表面和外层吸收的水。此外,恢复加湿之前固体乳的初始重量,并且形成永久的壳,直到固体奶片预备使用而将其溶解在水中时。
其他方法步骤
在一个优选的实施方案中,本发明的方法在干燥步骤之后可包括冷却步骤,在冷却步骤中将压缩固体奶片冷却至30℃以下的温度,优选0℃-30℃,甚至更优选15℃-25℃或环境温度。由于在较高温度下固体奶片中存在的脂肪在一定程度上可能仍是流动的,考虑到冷却步骤能降低固体奶片可能具有的粘性,该冷却步骤可能是有利的,所述粘性会妨碍固体乳的输送或其包装。当固体奶片存在于单个包装(其含有多于一个片)中可互相接触时,包括冷却步骤是特别有利的。
在一个优选的实施方案中,所述方法在干燥步骤之后或在任选的冷却步骤之后包括包装步骤,在包装步骤中将固体奶片包装在不漏气和/或不透水的包装中,优选使用替换气体以防止或减少腐坏和发生酸败的可能性。预期使用诸如氮气和/或二氧化碳的替换气体。二氧化碳是有利的,因为它被固体奶片部分地吸收,从而在密封后产生轻微的低压,从而产生真空状的外观。
在一个优选的实施方案中,本发明的方法以750-2000个固体奶片每分钟的生产速率进行。更具体地,压缩步骤以及随后的步骤(例如加湿、干燥、任选的冷却和包装步骤)可以以至少750个固体乳/分钟、优选1000个固体乳/分钟至2000个固体乳/分钟的高生产速率进行。
压缩固体奶片
此外,如下文更详细描述的,本发明涉及可通过本发明的方法获得的片。优选地,可通过本发明的方法获得的片(特别是压缩固体奶片)的特征在于其具有以下特征的一个、多个或全部:机械强度为20kPa-1000kPa;核/壳结构,其中所述壳包含乳颗粒或由乳颗粒构成,所述乳颗粒被固化并融合在相对于所述片表面平行的平面内和相对于所述片表面垂直的平面内;并且所述固体奶片的脆碎度小于5%。优选地,所述壳的平均厚度至少为150μm,或者为150μm-2mm。
此外,优选所述片的表面孔隙率为6-22%且YI E313白-黄指数在40以下,表面孔隙率和YI E313白-黄指数均可使用本文提及的测试方法测定。
本发明还涉及一种压缩固体奶片,其特征在于其机械强度为20kPa-1000kPa;具有核/壳结构,其中所述壳包含乳颗粒或由乳颗粒构成,所述乳颗粒被固化并融合在相对于所述片表面平行的平面内和相对于所述片表面垂直的平面内;且所述固体奶片的脆碎度小于5%。优选地,所述壳的平均厚度至少为150μm,或者为150μm-2mm。
优选地,本发明的固体奶片的机械强度为20kPa-1000kPa,更优选40kPa-800kPa,甚至更优选60-700kPa,最优选80-600kPa。换言之,根据用于确定机械强度的表面积,固体奶片的硬度优选为50N-400N,更优选100N-300N,甚至更优选100N-250N。
在一个优选的实施方案中,压缩固体乳单位/奶片的压实比为0.30-0.65,优选0.40-0.62,更优选0.47-0.60。具有这些压实比的固体奶片足够硬,能经受运输和搬运,并且仍能很好地复原为即饮型液体(婴儿)配方物。
在一个优选的实施方案中,压缩固体乳单位/奶片的总表面积为10-50cm2,优选15-40cm2,更优选18-35cm2,最优选20-25cm2。表面积落在该范围内的固体奶片足够小,适合装入婴儿奶瓶。
在一个优选的实施方案中,固体乳单位/奶片的总重量为1-10克,优选2-8克,更优选4-6克或约5克。总重量落在该范围内的固体奶片,特别是重量在4-6克的固体奶片,可以容易地用于准备婴儿喂养奶瓶,以代替现在使用的测量勺。根据要喂养的婴儿的确切年龄,营养学家可以(基于管理机构设立的现有营养指南,如国际公认的与此有关的CODEX或EU指南)确定所需配方物的量以满足要喂养的婴儿的营养需求,从而确定所需的固体奶片的重量。
在一个优选的实施方案中,固体乳单位/奶片的总体积为2-30cm3,优选4-20cm3,更优选6-12cm3。体积落在此范围内的固体奶片足够小,适合装入婴儿奶瓶。
在一个优选的实施方案中,固体乳单位/奶片的核的密度低于壳的密度。在另一个优选的实施方案中,壳的平均厚度至少为两排固体奶片的核中可见的乳颗粒的厚度或用于制备固体奶片的乳粉所包含的乳颗粒的厚度。这种布置就这个意义而言是有利的:固体乳的壳提供良好的脆碎度并保护内部更多孔且易碎的核避免再破碎成小颗粒。同样
在一个优选的实施方案中,可通过本发明的方法获得或直接通过本发明的方法获得的压缩固体奶片是即用型的。优选地,不需要对压缩固体奶片进行其他加工步骤,其他加工步骤例如会改变所得片的完整性、其物理外观或其感官性质。在一个优选的实施方案中,压缩固体奶片是即用型且带包装的,以将它们出售给消费者。
在一个优选的实施方案中,本发明的固体奶片具有核/壳结构。固体乳的外部部分(包括其外表面)是具有明显厚度的层状的壳,而包裹在壳内的内部部分被认为是奶片的核。壳和核除了在固体奶片中的各自位置不同之外,它们的物理结构和视觉外观也明显不同,如使用扫描电子显微镜在片表面和内核上观察到的。
壳的结构从乳颗粒彼此不再能够通过机械分离或彼此区分这个意义上来说基本上是连续的,这是由于乳颗粒在加湿过程中转变为液态,使得离散的乳颗粒融化或融合在一起,并使得在随后的干燥步骤中形成完全包裹所述片的核部分的壳结构。然而,固体乳单位的表面的连续结构具有一定的有限的表面多孔性,其多孔性是可见的,为以一定的空间间隔完全穿过壳的孔。优选地,壳表面的特征在于,固体乳单位的总表面积的孔隙率为6%-25%。
核的结构从乳颗粒彼此接触、但其之间却具有大的间隙空隙这个意义上来说基本上是不连续且多孔的。乳颗粒本身在核中是仍然可辨别的,其具有与初始乳粉的颗粒几乎相同的形状和尺寸,与外壳的结构形成鲜明的对比。因此,本发明的固体奶片的特征是其核的密度低于壳的密度。
此外,壳和核都是多孔的,然而,在一个优选的实施方案中,壳的孔隙率水平低于核的孔隙率水平。在另一个优选的实施方案中,所述核的特征在于其含有视觉可辨别的干乳颗粒。
根据本发明的一个实施方案,壳的平均厚度至少为150μm,或者为150μm-1.5mm。在一个优选的实施方案中,壳的厚度为200μm-1,000μm。在一个更优选的实施方案中,壳的厚度为250μm-500μm。
根据本发明的一个实施方案,壳的平均厚度至少为两排、三排或四排如固体奶片的核中可见的或由用于制备固体奶片的乳粉所包含的乳颗粒的厚度。为了确定固体奶片中存在的乳颗粒的厚度,可以对固体奶片的区域制作SEM照片,所述区域为距表面区域最远的区域以尽可能避免加湿步骤对乳颗粒外观的任何影响。根据一个实施方案,所述壳包含至少两排、至少三排或至少四排的乳颗粒。
本发明的固体奶片显示出良好的复原评分,如用本文提及的测试确定的。优选地,固体乳在不到1分钟、优选不到30秒的时间内在温度为20℃-80℃的水性基质中复原。更优选地,固体奶片在本文提及的手摇法复原测试中显示出2以下的复原评分。
固体奶片的组成和成分
优选本发明的固体奶片包含蛋白质、碳水化合物和脂质。优选固体奶片包含的蛋白质的量为7-25重量%,(消化性)碳水化合物的量为30-70重量%,脂质的量为10-40重量%,均相对于固体奶片的总重量计。优选地,本发明的片的组合物包含8-15重量%的蛋白质、50-65重量%的碳水化合物和15-30重量%的脂肪,基于片的总重量计。
优选地,脂肪提供片形式的组合物总卡路里的30-60%,蛋白质提供总卡路里的5-15%,消化性碳水化合物提供总卡路里的30-60%。优选地,片形式的本发明组合物包含提供所述组合物总卡路里的40-50%的脂质、提供总卡路里的6-12%的蛋白质和提供总卡路里的40-60%的消化性碳水化合物。总卡路里的量通过来自蛋白质、脂质和消化性碳水化合物的卡路里之和来确定。
片形式的本发明组合物是营养组合物,优选包含消化性碳水化合物。优选的消化性碳水化合物是乳糖、葡萄糖、蔗糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、淀粉和麦芽糖糊精。乳糖是人乳中存在的主要的消化性碳水化合物。片形式的本发明组合物优选包含乳糖。优选片形式的本发明组合物包含30-70重量%,更优选40-65重量%的消化性碳水化合物。优选片形式的本发明营养组合物包含消化性碳水化合物,其中至少35重量%、更优选至少50重量%、更优选至少70重量%的消化性碳水化合物是乳糖。优选片形式的本发明组合物包含至少30重量%的乳糖,优选至少40重量%。基于总卡路里计,优选所述组合物包含的30-60%,更优选40-60%的卡路里来自消化性碳水化合物。
优选地,所述组合物基本上不含人造甜味剂或人造风味添加剂,例如木糖醇、聚葡萄糖等,因为管理机构认为这类成分不合适被人类婴儿消耗。
片形式的本发明组合物包含脂肪。优选地,片形式的本发明组合物的脂肪提供组合物总卡路里的35-60%,优选脂肪提供总卡路里的40-50%。优选片形式的本发明组合物包含10-40重量%的脂肪,优选12.5-30重量%,更优选15-25重量%,或更优选19-25重量%。
优选地,脂肪包含必需脂肪酸α-亚麻酸(ALA)、亚油酸(LA)和/或长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA,意指20或22个碳原子)。LC-PUFA、LA和/或ALA可以作为游离脂肪酸、以甘油三酯形式、甘油二酯形式、单酸甘油酯形式、磷脂形式或上述的一种或多种的混合物的形式提供。优选地,片形式的本发明组合物包含至少一种、优选至少两种脂质来源,所述脂质来源选自油菜籽油(如菜籽油(colza oil)、低芥酸油菜籽油和芥花油(canola oil))、高油酸葵花油、高油酸红花油、橄榄油、海洋石油、微生物油、椰子油、棕榈仁油和乳脂。
优选地,固体奶片包含的n-3LC-PUFA的量不超过总脂肪含量的4重量%,更优选不超过2乃至不超过1重量%。优选地,固体奶片包含的n-6LC-PUFA的量不超过总脂肪含量的8重量%,更优选不超过6重量%乃至不超过2重量%。此外,优选固体奶片的二十碳五烯酸(EPA,20:5n-3)的含量不超过二十二碳六烯酸(DHA,22:6n-3)的含量。优选地,固体奶片的DHA含量也不应该超过总n-6LC-PUFA水平。
优选片形式的本发明组合物包含其它组分,例如维生素、矿物质、痕量元素和其它微量营养素,以使其成为完全营养组合物。优选地,片形式的组合物选自婴儿配方物、后续配方物、幼儿(toddler)乳或幼儿配方物及成长乳,更优选选自婴儿配方物和后续配方物。根据国际指南,婴儿配方物和后续配方物包含维生素、矿物质、痕量元素和其他微量营养素。
优选地,碳水化合物还包括非消化性碳水化合物,在本发明的上下文中也称为非消化性寡糖。优选地,本发明组合物包含聚合度(DP)为2-250、更优选3-60的非消化性寡糖。优选地,存在于固体奶片中的非消化性寡糖的总量为固体奶片重量的1重量%-5重量%。优选地,非消化性寡糖包括至少一种选自以下的寡糖:低聚果糖(例如菊糖)、低聚半乳糖(例如反式低聚半乳糖或β-低聚半乳糖)、低聚葡萄糖(例如低聚龙胆糖、黑曲霉寡糖和环糊精寡糖)、阿拉伯寡糖、甘露寡糖、木寡糖、果寡糖(fuco-oligosaccharides)、阿拉伯半乳寡糖、葡萄甘露寡糖、半乳甘露寡糖、唾液酸寡糖和糖醛酸寡糖,更优选选自低聚果糖、低聚半乳糖和糖醛酸寡糖,最优选选自低聚果糖、低聚半乳糖。优选地,所述营养组合物包含低聚半乳糖,更优选反式低聚半乳糖。在一个优选的实施方案中,所述组合物包含低聚半乳糖和低聚果糖的混合物。在本文中,不意图将乳糖包括在术语非消化性寡糖内。
优选低聚半乳糖的DP为2-10。优选地,低聚半乳糖的平均DP在6以下。优选低聚半乳糖选自反式低聚半乳糖、乳糖-N-四糖(LNT)、乳糖-N-新四糖(neo-LNT)、岩藻糖基乳糖、岩藻糖基化的LNT和岩藻糖基化的neo-LNT。例如,反式低聚半乳糖(TOS)以商标VivinalTM(Borculo Domo Ingredients,荷兰)出售。优选地,反式低聚半乳糖的糖是β-连接的。优选低聚果糖的DP 5为2-250,更优选2-100,最优选5-60。优选地,低聚果糖的平均DP在10以上。低聚果糖包括菊糖、果聚糖和/或混合型多果聚糖。特别优选的低聚果糖是菊糖。适用于组合物的低聚果糖可商购,例如,为(Orafti)。优选地,本发明的营养组合物包含低聚半乳糖和低聚果糖,低聚半乳糖和低聚果糖的重量比为99:1-1:99,更优选20:1-1:1,最优选12:1-7:1。
模块化系统
本发明还涉及一种用于实施本发明的方法的模块化系统。本发明的模块化系统包括:
-用于压缩乳粉以获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位的装置,
-加湿系统,包括用于加湿压缩固体乳单位的加湿室和用于在加湿室中产生潮湿环境的工具,所述环境的相对湿度大于95%,温度为60-90℃,且包含冷凝的水蒸气,
-用于干燥经加湿的压缩固体乳单位的干燥装置,以及
-用于将固体乳单位从压缩装置输送或提供到加湿系统并随后到用于干燥的干燥装置的工具。
在一个优选的实施方案中,加湿室和用于产生潮湿环境的工具(优选水沸腾装置)为流体连接,允许湿空气从所述工具通入加湿室。优选地,所述流体连接是不漏气的,以防止湿空气以不期望的方式从模块化系统泄漏出。
在一个优选的实施方案中,将固体乳单位输送至(优选通过)加湿室,优选使用输送带。可使用一个或多个输送带将固体乳从压缩装置移送至加湿室,并随后将所述固体乳从加湿室移送至干燥装置。用输送带操作模块化系统可减少用手接触乳单位的需要,或者减少在加工过程中处理固体乳单位的装置的使用,这允许以更卫生的方式进行操作。此外,使用输送带意味着固体乳在输送带上的位置是相对静止的,因此仅与一个表面接触,而不是与非必需的多个装置或更多设备接触。考虑到减少由微生物引起的腐坏/污染,这具有重要意义。
优选地,模块化系统还包括用于将(即用型)固体奶片包装在密封包装中的包装装置。优选密封包装不漏气和/或不透水并且填充有替换气体以替换含氧气氛,所述替换气体例如是二氧化碳和/或氮气。如果将模块化系统放置在高度保护区域(见下文),则在含有固体乳的密封包装中引入微生物污染或异物的风险将进一步降低。
在一个优选的实施方案中,将模块化系统放置在高度保护的环境中或高度保护的区域中。在上下文中,高度保护是指在环境或区域中采取措施来降低固体奶片中微生物污染和/或引入异物的风险。在一个优选的实施方案中,实现高度保护的措施选自:空气过滤系统,例如HEPA过滤器;温度控制系统,以确保温度可控制在10-30℃、优选15-25℃;空气干燥系统,以将相对湿度控制在20-60%,更优选30-50%;以及用于维持超压的系统。
在一个优选的实施方案中,加湿步骤中使用的水是无菌水和/或去矿物质水。
在另一个优选实施方案中,模块化系统还包括允许定性检查包含固体奶片的包装的内容物的装置。优选的是允许看见和(如果需要)自动识别包装内的异物的X射线机。
将本发明的加湿步骤中使用的加湿室设计成能够接收压缩固体乳单位并具有允许含有冷凝水蒸气的湿空气注入或输送的入口。优选加湿室由能够长时间经受步骤b)的加湿条件的材料制成,允许以高生产量的方式连续不断地加湿固体奶片。为达到这个目的,加湿室最好由金属或耐高温塑料制成。
在一个优选的实施方案中,将包含冷凝水蒸气的湿空气输入加湿室,该加湿室具有用于将固体乳单位输送通过所述室的两个开口和用于注入/输送或接收含有冷凝水蒸气的湿空气的一个开口。加湿室可能有各种其他结构和具体实施方案,包括这样的结构和具体实施方案:将固体乳单位以分批的方式输入可完全封闭的室中,所述室在接收一批所述单位后以密封方式封闭并允许固体乳单位暴露于本发明的优选条件。在该实施方案中,加湿室可在比环境压力低的压力下加压或操作。
在一个优选的实施方案中,干燥装置包括红外灯,以获得90-180℃的干燥温度和20-60RH%、优选30-50RH%的相对湿度。
定义
本发明必须按照以下术语和定义来理解。
固体乳的“硬度”(F)在本文中的含义是施加在单位的表面上使其破裂的力,以牛顿表示。优选地,将固体乳单位放置在8M DR.SCHLEUNIGER硬度计中,并按照制造商的说明书用标准出厂设置操作,以确定所述片的硬度。所述力施加在与压缩方向垂直的方向上、在两个相对的平整表面上。如果是矩形的非立方体的固体乳,所述力施加在两个平整表面的最长距离上。
“机械强度”(MS)反映了固体乳的硬度,以kPa表示,以比率2F/S计算,其中F是如上所述测定的硬度,S表示所述力F施加在固体乳上的面积。将硬度F转换为压强以独立于力施加的接触表面。例如,对于圆柱体单位,以kPa表示的破裂时的压强或机械强度等于以N表示的破裂力F的两倍除以以mm2表示的圆柱体的所涉及的冠表面积。
本文中使用的“乳粉”意指在本发明的压缩步骤中使用以获得压缩固体乳单位和压缩固体奶片的以乳为基本成分的粉末组合物。所述乳粉可通过(喷雾)干燥液体乳(例如鲜乳、脱脂乳、半脱脂乳、牛乳,优选牛乳)来获得。在将液体乳工业加工成用于人类消耗的乳粉的过程中,根据预期用途添加或去除一定量的宏量营养素(蛋白质、碳水化合物和脂肪)和微量营养素(例如维生素和矿物质)。在一个优选的实施方案中,将液体乳加工成用于人类婴儿消耗的乳粉。在一个优选的实施方案中,使用本发明的方法由市售的(干的)婴儿乳配方物制备固体乳单位或片。
本文中的“婴儿乳配方物”是指适合为年龄36个月以下的人、特别是24个月以下的婴儿、甚至更优选18个月以下的婴儿、最优选12个月以下的婴儿提供日常营养需求的乳配方物。本文中特别提及EU指南2006/141/EC,该指南意在必要时规定婴儿乳配方物的成分(及其水平)。根据所述针对婴儿乳的国际指南,优选本发明的组合物包含所有宏量营养素和微量营养素,例如维生素和矿物质。
与乳颗粒相关的“平均粒径”是指累积分布值为50%的乳颗粒的当量直径,通常称为直径d50。粉末的尺寸可以通过激光粒度分析仪测定。
本文中的术语“复原”意指以预定比例以一定量的水或其他合适液体溶解固体奶片以获得即饮型液体配方物。复原包括固体奶片在液体中崩解,随后溶解于液体基质中。本发明的片的复原性质通过本文提及的标准手摇试验来测定。
在本文中固体乳“单位”和固体奶“片”仅用于区分经历过本发明方法不同加工步骤的固体乳。第一个术语是指已在步骤a)和b)中被压缩和加湿的固体乳,而后者是指还已在步骤c)中被干燥并且已准备好用于包装和消费者使用的固体乳。固体乳单位和奶片都是指可以具有任何合适形状的压实的或压缩的固体乳形式。固体乳受限于外表面,通常以片、丸、球或小圆片的形式提供。根据压缩乳粉的模具的形状,固体乳可具有任何合适的形状,例如高度、宽度和深度(基本上)相同的立方体形状,或更常见地宽度和深度(基本上)相同但高度不同的矩形形状,宽度、深度和高度不同的块体或砖体形状,或圆柱形或球形。
与固体乳相关的“壳”意指固体乳的外部部分(包括外表面),其形状为具有明显厚度的层。所述壳的结构具有有限的多孔性并且从这个意义上来说基本上是连续的:乳颗粒或其团聚物不再能够通过机械彼此显著分离,并且不能被识别为离散的单个颗粒,而是变得融合/融化在一起成为固体层。
通过观察压缩固体乳单位表面的扫描电子显微镜照片,可以推断,使压缩固体乳单位经历本发明的加湿和干燥步骤,使得位于所述单位外部的颗粒层吸收一定量的水(所述水足够(部分地)溶解或水合所述外部颗粒层以使流动的乳颗粒混合),从而融合成与固体乳表面趋于平行和垂直的平面,例如融合成平均厚度相当于至少两个乳颗粒的尺寸的层。随后的干燥步骤将融合的外层的结构固定或稳固为本发明的固体干燥壳。
与固体乳相关的“核”意指包裹在壳内的固体乳的内部部分,乳颗粒或其团聚物彼此接触却在其间留下空隙,从这个意义上来说,这种核的结构基本上是不连续的(意味着多孔/较不密实)。与壳相反,压缩固体乳单位的核没有表现出任何已经暴露于水蒸气的明显迹象,并且没有表现出任何如在壳上观察到的固体乳颗粒已彼此融合或桥接的明显迹象。
壳和核由界面隔开,该界面是基本上连续的结构(壳)与基本上不连续的结构(核)之间的界线或过渡区域的中间线,其中不能在视觉上清楚地识别不同的乳颗粒或其团聚物,相反地,在SEM照片上能可视地清楚地识别固体乳的裂口或断口。因此,在裂口的图像上,可以绘制两条与片的外表面趋于垂直的平行线:一条在固体乳外表面上的壳的外部平均界限线和一条其中壳的固体的融合的性质可视地转变为可单个识别的乳颗粒的内部平均界限线。这两条线之间的距离定义了壳的厚度。壳的平均厚度意指在壳外表面上随机分布的10个不同点测得的壳的局部厚度的平均值。以微米(μm)或毫米(mm)表示壳的平均厚度。
“乳颗粒的排”意指乳颗粒彼此相邻地沿着与干乳粉压实后形成的片的表面趋于平行(平均来看)的线排列。两排乳颗粒的厚度指的是相当于在压缩步骤中使用的干乳粉所包含的乳颗粒的平均尺寸的两倍的厚度。
“压缩速度”意指移动式压缩冲头的移动速度,即所述冲头的位移距离/压缩持续时间的比例。以10mm/s表示。
“压实压强”意指施加至进入模具的乳粉以将其压缩的压强。所述压实压强以MPa表示。
“压实比”意指压缩固体乳的压实比,该比例根据下式计算:压实比=(固体乳的表观密度/乳粉的真实密度),其中乳粉的真实密度设定为1.25g/ml。
本文中意指的“脆碎度百分比”通过以下公式计算:(固体的初始质量-试验后固体的质量)/固体的初始质量×100%,并根据实施例5的脆碎度试验方法测定。
本文中的“表面孔隙率”定义为壳的连续表面与不连续表面相比的百分比,并且使用实施例6中所公开的方法来测定。例如,10%的表面孔隙率意指90%的固体乳单位的表面积被融合的固体乳颗粒占据,10%的表面积由孔或洞构成。
与乳粉或固体乳相关的“水分含量”或“水分的含量”表示为一种比例,以粉末或固体乳中水的重量/(粉末+水或固体乳+水)的总重量来计算。其以百分比(%)表示。
本文中使用的“包含冷凝水蒸气的湿空气”是指相对湿度大于95%或优选大于98%、最优选大于99%或100%的空气,所述空气还包含水滴,当将所述湿空气引至低温时在(气态)水蒸气由于冷凝而转变成液态水时形成所述水滴。优选地,该湿空气通过使水在比所述固体乳单位被暴露的温度(“暴露温度”)更高的温度(“产生温度”)下沸腾或将水保持在该温度下来产生。产生温度降低到暴露温度会导致水蒸气冷凝出来,从而产生包含冷凝水蒸气的湿空气。
说明书和权利要求书中使用的词语和表述必须根据上文的定义以及技术等同物来理解和解释。此外,任何范围都必须认为是包含范围的界限。本文所用的术语“约”应解释为与所指定值偏差5%、优选10%。除非有相反规定,词语“通过…获得”应解释为包括“可通过…获得的”。
附图说明
图1示出了表面孔隙率为10%的固体奶片的表面的SEM图。
图2示出了表面孔隙率为15%的固体奶片的表面的SEM图。
实施例
实施例1:压缩干乳颗粒以提供具有预定硬度的固体乳单位
使用喂养婴儿的三种代表性营养配方物的干乳粉来测试压片行为并建立校准曲线,所述干乳粉具有下述特征。除了这些宏量营养素外,还存在适量的维生素和矿物质。粉末的尺寸可以用激光衍射粒度分析仪(Malvern Mastersizer 2000,其具有Scirocco 2000干粉分配器)来测定。
表1.干乳颗粒的三种不同配方的特征。
P=以重量%计的蛋白质含量,F=以重量%计的脂肪含量,C=以重量%计的碳水化合物含量,M=以重量%计的水分含量,BD=以g/cm3计的堆积密度(bulk density)。
*粒径分布以颗粒总量中一定粒径等级(以μm表示)的份数(以体积%表示)示出。
使用旋转压机(Eurotab Technologies,法国)通过压缩4.8-5.0克干婴儿乳粉来实现压缩,以获得具有不同压实比和硬度/机械强度的固体乳单位。基于压缩模具的尺寸,获得的所述单位的尺寸为25×25mm。由于所选择的施加在干乳粉上的1-40MPa的压缩压强,片的高度略微变化(范围为9-13mm)。具有优选的硬度/机械强度的片的高度为10-12mm。
使用如本文中所提及的8M DR.硬度计根据制造商的说明书测定片的硬度。根据上文的术语和定义计算机械强度(以kPa计)和压实比。为了获得统计学上有意义的结果,除非另有说明,对于制成的各批次的片,测定总共至少20个片的硬度。
表2.标准量的压缩干乳粉在不同的压实高度下,观察到的三种代表性干婴儿乳粉配方的硬度(以N计)、机械强度(以kPa计)和压实比(CR)。
MS=机械强度(以kPa表示),CR=压实比,N=牛顿。
使用增量压缩设置,可容易地获得所有三种配方的校准曲线,以能够获得机械强度范围为约10kPa-约300kPa的固体乳单位。从表2的结果可以看出,观察到每批粉末压缩比和所得机械强度之间的相关性的一些变化。然而,在批次内变化是不显著的,通过使用单一的直接校准曲线可以从单一粉末批次获得机械强度可预测且一致的固体乳单位。由于干乳粉通常可容易地以1000kg的大批次生产,所以技术人员通过使用增量压缩设置的单一压缩试验来预选择所需的固体乳单位的硬度/机械强度是非常方便的。便利地,观察到的不同干乳粉配方或生产批次所得的机械强度的任何变化,可通过选择适当的压缩设置来校正。这允许生产具有预选择的机械强度值/硬度的压缩固体乳单位,其随后可以被加湿和干燥。
实施例2:具有预选择的硬度的压实乳单位的湿润和干燥
将通过实施例1的方法获得的压缩固体乳单位用输送带从旋转压机输送通过加湿室(计算体积为7430cm3)。加湿室通过两个3cm×12cm的狭缝而开放,这两个狭缝位于所述室的两个垂直平面壁的相对两侧,以允许所述片在输送带上穿过所述室。将固体单位经22.5cm的加湿距离水平地输送通过加湿室,之后将经加湿的固体乳单位输送通过干燥室,所述干燥室中存在用于干燥固体乳的红外灯。加湿室是圆柱形的并以侧面放置,这是指圆筒的两个相对的平面壁以直立的垂直方式放置。
由于水分吸收而致的所述单位的重量的增加与通过加湿室的输送速度之间的函数关系这样测定:将所述单位以预选择的速度输送通过加湿室并从经加湿的单位的重量中减去未经加湿的单位的重量。由片吸收的水的量对等于在加湿室中花费的时间,该时间由输送带的速度控制。这允许使用预选择的输送带速度来控制所述单位的水吸收。
使用高压锅炉(意大利S.p.A.的Vaporettino LUX)来制备用于输入加湿室中的包含冷凝水蒸气的湿空气,所述高压锅炉根据制造商的说明书进行操作。在将任何包含冷凝水蒸气的湿空气从锅炉输入加湿室中之前,该装置由“蒸汽就绪”指示器指示已完全加热。在这些操作条件下,可以发现高压锅炉内的水在所述装置的3巴容量下沸腾。将包含冷凝水蒸气的湿空气通过所包含的管(即软管)从所述装置不断地输入加湿室中。在初始的15-30分钟时间向加湿室输入包含冷凝水蒸气的湿空气使所述室平衡,在此期间室内的温度稳定在约70-72℃,之后含有冷凝水蒸气的湿空气连续地并明显地从所述室泄露出。
通过将20片一批的8个不同批次各自输送通过加湿室来研究所述室的性能和所得结果的重复性。在3.5m/min的带速下片平均吸收40.65mg水。由于标准偏差为1.31mg水,所以认为加湿室提供良好的性能并提供可重复的结果。结论是加湿室提供了一种向压缩固体乳添加受控且一致的水量的稳固手段。使用长度增加的加湿室在相应增加的输送带速度下操作获得类似的结果(结果未示出)。
因此通过改变输送带的速度,使用这种机制可容易地控制所述单位吸收的水量。测试了不同的输送机速度,发现可以实现每个单位15-55mg水的吸收量,从而获得合适的固体奶片。考虑到所述片的尺寸,计算每cm2固体单位的表面积吸收的水的总量。
干燥步骤是通过将固体奶片从加湿室立即输送通过一个通道来实施,所述通道装备有8盏2KW的红外灯,这样放置这些灯:使得实现固体乳的所有面的均匀干燥。恢复到加湿之前固体乳的初始水分含量所需的干燥时间约为10-60秒。
实施例3:水/水分吸收对增加硬度/机械强度的影响。
根据实施例1的方法获得硬度为20N-50N的固体乳单位。使用如实施例2所述的设备将这些单位加湿,以使所述单位吸收一定量的水,如表3所示,吸收的水量为每单位20-50mg。
表3.加湿并干燥后硬度的增加。
H.A.P.=压缩之后的硬度,意指尚未经受加湿和干燥的固体乳的硬度(以N计)或机械强度(MS)。H.A.D.=干燥后的硬度,意指经过加湿和干燥的片的硬度(以N计)。如上文详述的,相应的机械强度值用公式2F/S从硬度值计算。
从表3可看出,惊奇地发现,从这个意义上来看似乎存在相关性:在测试条件下,从H.A.P.至H.A.D.的硬度的增加在添加20mg水的情况下是2.5-3倍,在30mg的情况下约为4倍,在40mg的情况下约为5倍,在50mg的情况下约为9倍。
所获得的片的硬度/机械强度得分良好。观察到的HAP和HAD评分被认为分别非常适合制造过程中的处理和将片运输至消费者的目的。值得注意的是,吸收20mg水(其相当于不到固体奶片的0.5重量%)的固体奶片显示出良好的硬度/机械强度评分,特别是较高的预选择的H.A.P.设置。
实施例4:所制备的固体奶片的保存期
评估使用本发明方法制备的固体奶片随时间变化的硬度变化和复原行为。具体而言,测试接受约20、30、40或50mg水的HAP值为约30N(27-30N)和约50N(46N-53N)的片的保存期。
如实施例1所述测定硬度/机械强度。评估固体奶片的硬度/机械强度随时间的变化,以了解固体奶片的保存期性质。为了确保准确反映现实生活中消费者情况的适当的保存期评估,制备出固体奶片后立即将其包装在包含惰性气体的密封的不漏气的包装中,并在环境温度条件下储存。将如此包装的固体奶片储存1、3和6个月。打破密封,将片从其保护环境中取出,然后测定硬度值。所测试的片的硬度/机械强度值在指定的时间段内没有以统计学显著的方式改变。
通过标准化方法评估复原行为,该方法代表了消费者准备即食型婴儿奶瓶的方式。为此目的,将如上所述的6个具有指定HAP值及水添加的固体奶片放入具有180mL的40℃水的婴儿奶瓶中,然后让一位受试者进行30秒的标准手动摇动。摇动30秒后,将婴儿奶瓶的内容物倒入筛孔量度为630μm的筛子中。视觉上评估结块的存在。通过视觉评估来确定复原评分的评价,考虑剩余结块的大小。在没有结块的情况下,复原评分为0。在存在结块的情况下,根据在筛子上观察到的结块的大小,判定1-10的复原评分。评分10对应于几乎所有固体乳都保留在筛上。结块越大且它们与固体的初始尺寸越接近,评分越高。如果评分小于或等于2,则复原是可接受的。显然,1乃至0的评分是更优选的。
使用上述手摇法在40℃下测定储存的片的复原行为。表3中提到的HAP值约为30N(27-30N)且HAD值为82-269N的固体奶片均表现出对于储存最高达6个月的片比可接受的复原值更好的0或1的复原值。还在短期(一周或更短)储存后测定了这些固体奶片的复原行为,发现在0-1。
表3中提到的HAP值约为50N(46-53N)且HAD值为121-348N的固体乳均表现出对于储存最高达6个月的片可接受的1或2的复原值。还在短期(一周或更短)储存后测定了这些固体奶片的复原行为,发现在0-2。
对于表3中的HAP约为20N(16-19N)和约40N(39-41N)的固体乳储存三个月,发现了类似的复原结果。储存一周或最高达三个月的这些片的复原行为均具有0-1的评分。
总之,即使在长时间的储存后,所有测试的固体奶片仍然显示出可接受的和/或甚至很好的复原行为,这表明本发明的固体奶片在测试时间段内具有足够的储存稳定性。此外,复原行为在指定时间段内没有显著增加。
实施例5:固体奶片的脆碎度测量
测试表3的固体奶片的脆碎度。为此目的,将七个片放置在安装有直径200mm和高度50mm的600μm筛子(Retsch)的AS200振动筛分仪(Retsch)上并在选定的时间内在其上振动。在选定的振动时间间隔后,在筛上测定所述片的重量。
该方法如下进行:称量空筛,将七个片放在筛上,称量筛和片的总重,将筛放在直径200mm的铝盘(Retsch)上并放入振动筛分仪中,将叠放的盘筛(由筛子和铝盘构成)顶部的盖子固定,将振动筛分仪设定为振幅1.0mm/g、时间2分钟。在所述机器完成振动后,将带有片的筛子称重。此时,使用以下方程确定脱离片的粉末的份数:(固体的初始质量-测试后固体的质量)/固体的初始质量×100%。
结果
用上文所述的脆碎度试验方法测试表3中在压缩后具有预选择的硬度(20N、30N、40N或50N)并添加了预选择的水量(20mg、30mg、40mg或50mg)的固体奶片。从呈现的结果看,清楚的是,在这些测试条件下所有测试的片的脆碎度均在5%以下。没有示出添加了30mg和40mg水的片的脆碎度结果,但其值介于添加了20mg和50mg水的片的值的中间。
使用本文所述的方法测试由WO2012/1099472A1提到的方法获得的一系列代表性的固体奶片的脆碎度。这些片的脆碎度评分为10.5%至21.2%。
表4.一组代表性固体奶片的脆碎度测量结果
样品 脆碎度(%) 样品 脆碎度(%)
20N/20mg 3.4 40N/20mg 1.5
20N/50mg 0.2 40N/50mg 0.1
30N/20mg 1.6 50N/20mg 0.6
30N/50mg 0.2 50N/50mg 0.1
注意:例如,样品20N/20mg是指一种固体奶片,其已经以产生H.A.P.值约为20N的固体乳单位的压缩比制备,所述固体乳单位在加湿步骤中吸收的水量为20mg。
脆碎度是奶片的一个重要特征,因为期望制备这样的固体奶片:在消费者希望用它们来制备液体婴儿配方物时它们仍然是完整的。打开片的包装发现包装内有一层粉状乳,这不仅对消费者没有吸引力,而且使用易碎的片还可能因为没有使用规定量的婴儿配方物而导致对婴儿喂食不足。认为本文所示试验中的小于5%的脆碎度水平超过可接受的评分,可接受的评分允许片以适宜的状态到达消费者,而包装的底部不存在过多脱落的粉末。值得注意的是,吸收20mg水(其相当于不到固体奶片的0.5重量%)的固体奶片显示出非常好的脆碎度评分,特别是具有较高的预选择的
HAP设置的固体奶片。
总之,通过本发明的方法获得的固体奶片的硬度/机械强度以及脆碎度、复原及片的储存期都被认为是良好的。
实施例6:SEM图和表面孔隙率
当由婴儿乳配方物制备片时,片的总孔隙率可以通过确定表观密度和真密度(例如通过使用立体比重瓶(stereopyncometer))来测量。为了更好地解释片的复原,测定固体乳单位的表面孔隙率。所述方法将给出水可容易渗透从而促进片复原的表面孔的量的值。简而言之,该方法包括获得片表面的扫描电子显微镜照片并计算片表面中孔开口的百分比。
将表3中提到的固体奶片外表面预备用于SEM分析,将片仔细地切成片并选择合适的片的壳部分用于分析其外表面。将壳部分粘贴到合适的SEM电镜座上并镀金,以允许使用SEM JEOL JSM-5610进行SEM成像。使用70倍放大倍率获得质量良好的明锐的SEM图片。将获得的图片以TIFF文件格式保存以进行进一步的软件处理。
对于进一步的软件处理,如下使用ImageJ软件套件1.46R(美国国立卫生研究院提供的免费软件)。在ImageJ中加载合适的片表面图像。在“图像”下,调节阈值,使能够清楚地区分孔和固体片表面。在“分析”下,选择“测量”,之后所得片被显示为二进制的黑白图像。之后,记录面积值,其代表被分析表面的孔的百分比,即表面孔隙率(以%计)。
使用该程序,可清楚并可再现地区分片的表面孔(洞,由黑色区域表示)和固化的表面(由白色区域表示)。结果表明,通过本发明方法得到的固体奶片的表面孔隙率为6%-21%。
表5.表面孔隙率数据。
使用本文提及的方法,测定WO 2012/1099472 A1的图2中所示的片表面的表面孔隙率作为对照。测得其表面孔隙率为5%。
实施例7:固体乳单位上的颜色测量
使用用于测定黄色表面着色的标准指数YI E313黄色指数来确定表3的固体奶片的白/黄着色。黄色指数从0至100,其中0对应白色,100对应黄色。将固体奶片放在配有D65光源的美能达色度计(Minolta Chroma Meter)CR-410中。对于每次测量,将九个片以3×3矩形方式彼此相邻地放置,以产生一个足够大的连续的矩形表面,其允许用所述设备装配进行颜色测量。在测量样品之前,使用白色校准瓦(S.No.17333015 D65(Y 92.7,x 0.3150,y 0.3208))校准该装置,以获得绝对颜色值。
接下来,将色度计放置在连续的矩形固体奶片表面的顶部,并且对每个样品进行三次颜色测量,当拉动触发器时,机器发出三次闪烁。表6示出了平均结果。结果表明,从这个意义上来说似乎有一种趋势:所有片的着色均在32.97以下,随着添加的水的增加,着色增加。
表6.本发明的固体奶片的白色-黄色着色。
与表6示出的结果相反,测得商购自Meiji的固体奶片(0段,Hohoemi Cube,每100g所含的宏量营养素:11.8g蛋白质、25.9g脂肪和57.2g碳水化合物)的YI E313黄色指数为44.08,这是比表6的任何固体奶片更大的黄色着色。通过目视观察所获得的其它固体奶片证实了该结果。
本发明的固体奶片的宏量营养素谱(表示为g/100g片)为9.3g蛋白质、20.6g脂肪和59.3g碳水化合物,与测试的Meiji片非常类似。通过本发明的压缩、加湿和干燥步骤获得的宏量营养素谱虽不同但也接近(9.7g蛋白质、24.7g脂肪和53.8g碳水化合物,表示为g/100g片)的固体奶片的白度与表6所示的结果接近(结果未示出)。
因此,令人惊奇的是,本发明的方法允许制备相比当前市售的固体奶片较不黄的固体奶片。由于消费者视白色着色为重要的乳的感官质量参数,所以认为本发明的奶片相比更黄的固体乳对消费者更具吸引力。

Claims (30)

1.一种制备压缩固体奶片的方法,其包括以下步骤:
a)将乳粉压缩,获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位,
b)将压缩固体乳单位在加湿室中暴露于相对湿度大于95%且温度为60-90℃的湿空气来加湿所述单位,其中所述湿空气包含冷凝的水蒸气,以及
c)将经加湿的压缩固体乳单位干燥,获得压缩固体奶片。
2.权利要求1所述的方法,其中步骤a)中获得的压缩固体乳单位的压实比为0.30-0.65,优选0.40-0.62,更优选0.47-0.60。
3.权利要求1-2中任一项所述的方法,其中所述乳粉包含平均粒径为30μm-700μm,优选60μm-400μm,更优选75μm-300μm的颗粒。
4.权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述压缩固体乳单位的总表面积为10-50cm2,优选15-40cm2,更优选18-35cm2,最优选20-25cm2
5.权利要求1-4中任一项所述的方法,其中所述固体乳单位的总重量为1-10克,优选2-8克,更优选4-6克或约5克。
6.权利要求1-5中任一项所述的方法,其中在步骤b)中压缩固体乳单位在进入加湿室时的温度为4-30℃,优选10-25℃。
7.权利要求1-6中任一项所述的方法,其中在所述加湿室中的暴露时间小于5秒,优选为1-4秒。
8.权利要求1-7中任一项所述的方法,其中向所述加湿室提供湿空气,所述湿空气通过使水在这样的温度下沸腾或将水保持在该温度下而产生:其高于固体乳单位在加湿室中被暴露的温度,以允许发生水蒸气的冷凝。
9.权利要求1-8中任一项所述的方法,其中向所述加湿室提供空气,所述空气通过使水在这样的温度下沸腾或将水保持在该温度下而产生:其比固体压缩单位在加湿室中被暴露的温度至少高50℃,以允许发生水蒸气的冷凝。
10.权利要求1-9中任一项所述的方法,其中在步骤b)中,固体乳单位吸收的水的量为0.3-4mg水每cm2固体乳单位的表面积,优选0.5mg-3mg/cm2,更优选0.7mg-2.0mg/cm2
11.权利要求1-10中任一项所述的方法,其中在步骤b)中,在加湿过程中固体乳单位吸收的水的量为0.10-2.0重量%,优选0.2-1.50重量%,更优选0.25-1.25重量%,最优选0.25-0.45重量%。
12.权利要求1-11中任一项所述的方法,其中在步骤b)中,将固体乳单位输送通过加湿室。
13.权利要求1-12中任一项所述的方法,其中所述干燥步骤通过红外辐射进行。
14.权利要求1-13中任一项所述的方法,其中所述干燥步骤使所述固体奶片的水分含量约为所述乳粉的初始水分含量+/-0.2%。
15.权利要求1-14中任一项所述的方法,其中在干燥之后包括包装步骤,在包装步骤中将固体奶片包装在密封包装中,优选所述密封包装包含替换气体如氮气和/或二氧化碳。
16.权利要求1-15中任一项所述的方法,其中所获得的固体奶片的脆碎度小于5%。
17.一种可通过权利要求1-16中任一项所述的方法获得的片。
18.一种压缩固体奶片,其特征在于,其机械强度为20kPa-1000kPa,具有核/壳结构,其中所述壳包含乳颗粒或由乳颗粒构成,所述乳颗粒被固化并融合在相对于所述片表面平行和垂直的平面内,且所述固体奶片的脆碎度小于5%。
19.权利要求18所述的压缩固体奶片,其中所述壳的平均厚度为150μm-1.5mm。
20.权利要求18或19所述的压缩固体奶片,其核的密度小于壳的密度。
21.权利要求18-20中任一项所述的压缩固体奶片,其中所述壳的平均厚度至少为两排如固体奶片的核中可见的乳颗粒的厚度或如用于制备固体奶片的乳粉所包含的乳颗粒的厚度。
22.权利要求18-21中任一项所述的压缩固体奶片,其压实比为0.30-0.65,优选0.40-0.62,更优选0.47-0.60。
23.权利要求18-22中任一项所述的压缩固体奶片,其总表面积为10-50cm2,优选15-40cm2,更优选18-35cm2,最优选20-25cm2
24.权利要求18-23中任一项所述的压缩固体奶片,其总重量为1-10克,优选2-8克,更优选4-6克或约5克。
25.一种用于实施权利要求1-16所述的方法或用于制备权利要求17-24中任一项所述的片的模块化系统,其包括:
-用于压缩乳粉以获得机械强度为10kPa-300kPa的压缩固体乳单位的装置,
-加湿系统,包括用于加湿压缩固体乳单位的加湿室和用于在加湿室中产生潮湿环境的工具,所述环境包括大于95%的相对湿度、60-90℃的温度及冷凝的水蒸气,
-用于干燥经加湿的压缩固体乳单位的干燥装置,以及
-用于将固体乳单位从压缩装置输送或提供到加湿系统并随后到用于干燥的干燥装置的工具。
26.权利要求25所述的模块化系统,其中所述加湿室和用于产生潮湿环境的工具为流体连接,允许湿空气从所述工具通入加湿室,优选所述用于产生潮湿环境的工具是水沸腾装置。
27.权利要求25或26所述的模块化系统,其包括用于将所述固体奶片包装在密封包装中的包装装置,优选所述密封包装包含替换气体如氮气和/或二氧化碳。
28.权利要求25-27中任一项所述的模块化系统,其中所述模块化系统被放置在高度保护的环境中或高度保护的区域中。
29.权利要求25-28中任一项所述的模块化系统,其中将固体乳单位输送至或通过加湿室,优选使用输送带。
30.权利要求25-29中任一项所述的模块化系统,其中所述干燥装置包括红外灯以获得90-180℃的干燥温度。
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