CN108347961A - 散装糖替代品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含糖、膨松剂940和表面活性剂的无定形多孔颗粒，所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度至少介于0.8和1之间的球形度。在另一方面，本发明涉及制备所述无定形多孔颗粒的方法，以及该无定形多孔颗粒在食物产品诸如基于脂肪的甜食产品例如巧克力中用作散装糖替代品的用途。

Description

散装糖替代品
技术领域
本发明涉及糖替代品领域，具体地讲涉及包含无定形多孔颗粒的新型散装糖替代品，以及制备该无定形多孔颗粒的方法。本发明还涉及无定形多孔颗粒在食物产品，尤其是甜食产品中的用途。
背景技术
本说明书中对现有技术的任何论述绝不应被视为承认此现有技术是广泛已知的或构成本领域公知常识的一部分。
有健康意识的消费者对降低饮食中糖的摄入量的日益关注，推动了对低糖食物产品的强烈需求。然而，糖是一种重要的食物成分，除了赋予食物产品天然甜味之外，还起到提供膨松的作用，因此在食物产品成品的结构、体积和口感方面起着重要的作用。
糖是一种天然存在的甜味剂，如前所述向食物产品中提供消费者喜爱的甜味，但也含有很高的热量，因此非常需要更健康、无热量或低热量甜味剂替代品。在本领域中有许多熟知的方法，这些方法涉及替代或减少食物产品中的糖，诸如使用人造甜味剂来替代天然糖。更具体地讲，例如，对于基于脂肪的甜食产品诸如巧克力，已经做出很多尝试，使用还原糖醇或多元醇提供糖的替代品。包括使用膨松剂诸如，无热量或低热量纤维来替代巧克力组合物中的糖的其它方法。然而，这些方法存在相关联的缺点，举例来说，众所周知多元醇具有不期望的轻泻效应，此外，此类人造甜味剂不是偏爱“清洁标签”产品的消费者乐于接受的。还存在与使用膨松剂替代食物产品中的糖有关的某些缺点，这些缺点主要是对甜度的相关不期望影响，通常是甜度降低。
因此，食品制造领域的技术人员通常熟知，替代或减少食物组合物中的糖通常对调味剂和其它味道组分产生不利影响。举例来说，与天然糖相比，糖替代品可能较慢地开始感知甜味，但甜味持续时间较长，因此改变食物组合物的味道平衡。
此外，糖替代品可能不产生和天然糖一样甜的味道，并且在甜味之后还可呈现生硬、清凉味、涩味、甘草类味和苦味。
在另一个示例中，应用前述用于基于脂肪的甜食产品的现有技术解决方案也可导致出现类似的缺点。举例来说，使用膨松剂诸如巧克力组合物中的纤维导致苦味余味并将不期望的膨松添加到混合物中，从而导致该混合物的粘度增大。这继而使得难以执行混合物的标准后加工诸如涂衣成型和浇模成型，这些是朝向供应巧克力产品成品的必要步骤。
因此，仍然存在为天然糖提供低热量或低糖替代品的问题，这些替代品可用于食物产品或甜食产品中，而不对甜味感知产生有害影响并且/或者不存在现有技术解决方案的任何上述相关联问题。
因此，仍然需要寻找低热量糖替代品，这些糖替代品可用于食物产品或甜食组合物诸如巧克力中，这些糖替代品避免了甜味消失或减弱、苦味余味和异味的问题。
因此，仍然需要提供具有清洁标签并且消费者更喜爱的低热量糖替代品。
因此希望提供天然糖的更健康、低热量或低糖替代品，其可用于食物产品或甜食产品中，在其中对甜味感知几乎没有或没有负面影响。
因此，需要解决上述问题中的一者或多者。
本发明的目的是改善前面热量降低或低热量糖替代品(诸如人造甜味剂)和/或散装糖替代品(诸如纤维)的前述现有技术的至少一个缺点。
发明内容
因此该需求通过独立权利要求的特征得以解决。从属权利要求进一步拓展本发明的中心思想。
因此，在第一方面，本发明涉及包含糖、膨松剂和表面活性剂的无定形多孔颗粒，其中所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度，并且其特征还在于所述无定形颗粒具有至少介于0.8和1之间的球形度。
在另一个方面，本发明的无定形多孔颗粒具有小于60微米，例如优选介于微米30至60微米之间的D90粒度(例如通过数字图像分析测量)。
在另一个实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒具有从30微米至140微米的D90粒度(例如通过数字图像分析测量)。
本发明人意外发现，本发明的无定形多孔颗粒可用于替代例如食物产品中的糖(例如蔗糖)，而不对食物产品的甜度产生有害影响。
还令人惊讶的是，已发现，本发明的无定形多孔颗粒克服通常与处理基于糖的无定形粉末材料相关联的问题，并且例如与已知的基于糖的无定形材料相反，可用于巧克力组合物中。因此，例如由于吸湿性及因此其含水量，无定形糖通常不用于巧克力组合物中。无定形糖不期望地从环境和其它巧克力成分中吸收水，在加工和储存期间产生潜在的困难。此外，无定形状态可能不稳定，并且无定形糖(诸如蔗糖、右旋糖)往往在水分的存在下快速结晶和/或从结晶中释放水分。
有利的是，已令人惊讶地发现，在等同体积下，本发明的充气无定形多孔颗粒赋予更全致密的晶体糖至少等同或更大的甜度。
在另一方面，提供了包含本发明的无定形多孔颗粒的食物产品。
在另一方面，根据本发明的食物产品是甜食产品、烹饪产品、乳制品、营养配方产品、早餐谷类食物或冰淇淋。
在本发明的另一个方面，食物产品是基于脂肪的甜食产品，例如巧克力。
有利的是，本发明使制备食物产品(诸如基于脂肪的甜食产品)变成可能，该食物产品中的高热量天然糖可完全和/或部分地由本发明的低热量无定形多孔颗粒替代。
有利的是，本发明的无定形多孔颗粒更易于分散在基于脂肪的连续相内，并且例如在制备基于脂肪的甜食产品例如巧克力中需要最少量的载液。
在本发明的另一方面，提供了制备无定形多孔颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
a)使包含糖、膨松剂和表面活性剂的混合物经受优选50巴至300巴、更优选100巴至200巴的高压
b)向该加压混合物中添加气体，以及
c)喷雾并干燥混合物以形成无定形多孔颗粒。
在另一方面，提供了本发明的无定形多孔蔗糖颗粒在食物产品中用作糖替代品的用途。
令人惊讶地发现，使用本发明的无定形多孔颗粒来替代，可以从食料中除去至多30％、优选65％、更优选至多70％的通常需要的甜味剂(诸如糖)，同时仍实现相同期望水平的甜度感知。
在本发明的另一方面，提供了基于脂肪的甜食组合物，该甜食组合物包含：
a)可可粉或可可液块或可可脂或可可脂等同物或其任何组合，以及
b)5重量％至60重量％的根据本发明的无定形多孔颗粒
其中所述无定形多孔颗粒包含糖、膨松剂和表面活性剂，并且其中所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度，并且其特征还在于所述无定形颗粒具有至少介于0.8和1之间的球形度。
在另一方面，提供了本发明的无定形多孔颗粒在食物产品中用作散装糖替代品的用途。
在本发明的另一方面，食物产品为甜食产品、烹饪产品、乳制品、营养配方产品、早餐谷类食物或冰淇淋。
在本发明的另一方面，提供了包含无定形多孔颗粒的糖替代组合物或甜味剂组合物，该无定形多孔颗粒包含糖、膨松剂和表面活性剂，其中所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度，并且其特征还在于所述无定形颗粒具有至少介于0.8和1之间的球形度，例如介于0.8和1之间的球形度。
令人惊讶的是，本发明的无定形多孔颗粒克服了与处理无定形粉末相关联的常见问题诸如吸湿性。
有利的是，本发明的无定形多孔颗粒更加稳定并且不太可能重结晶至较不期望的晶体形式。
此外，有利的是，本发明使制备食物产品具体地讲，掺入本发明的无定形多孔颗粒、具有更好稳定性(诸如不太可能出现不期望的糖再结晶，并因此导致此类产品具有较长的保质期)的基于脂肪的甜食食物产品变成可能。
有利的是，与常规糖相比，本发明的无定形多孔颗粒更容易处理食物配方(例如巧克力配方)。
有利的是，本发明的无定形多孔颗粒的充气或多孔结构即使在经历深度加工(例如混合搅拌和/或精制，作为标准巧克力制造的一部分)时仍保持其结构完整性。
本发明人意外发现，本发明的大多数无定形多孔颗粒继续存在，更具体地讲，几乎超过90％保持完整，并且不被巧克力制造的苛刻精制步骤破坏。
不受理论的束缚，据信无定形形式的糖与膨松剂在通气情况下的组合允许与膨松剂结合的材料(由于较大表面积，其比晶体糖分散更均匀)提供低热量糖替代品而减少糖(这抑制了糖的重新结晶，并进一步允许基于体积替代糖)，使得本发明在相同体积下实现较少糖而不对甜度感知产生任何有害影响。据信包含无定形状态的糖并具有一定孔隙度(尤其内部闭合孔隙度)的颗粒提供比相似尺寸的晶体糖颗粒更快溶解的材料。当食用时，在口腔中的这种快速溶解导致甜度感知增强，并且确保更多的糖溶解并到达舌部而不是未经辨味而吞咽。
在本发明的另一方面，提供了适于部分或全部替代食料中的糖的糖替代组合物。
有利的是，本发明提供了食料中糖的替代组合物，同时仍达到相同的甜度水平。本发明使得用本发明的无定形多孔颗粒完全替代食料(例如巧克力产品)中的糖成为可能，在本发明的一个方面实现糖减少至少65％。
有利的是，本发明的无定形多孔颗粒可用作天然低热量糖替代品。因此，本发明的无定形多孔颗粒实现食物产品中的糖的减少，而无需使用人造甜味剂和/或通常已知的膨松剂。
附图说明
本发明的附加特征和优点在下文参照附图给出的目前优选实施方案的说明中有所描述，并且这些特征和优点将从该说明中显而易见，其中：
图1a至图1c示出了现有技术基于脂肪的甜食产品的常规状态的内部结构的冷冻扫描电子显微镜图像。微结构标记(1)是奶粉，微结构标记(2)是蔗糖晶体，并且微结构标记(3)是可可脂固体。
图2a至图2c示出了使用本发明的方法得到的基于脂肪的甜食产品的内部结构的冷冻扫描电子显微镜图像。微结构标记(4)表示根据本发明的无定形多孔颗粒，这些颗粒裂开示出根据本发明得到的内部充气结构。本领域的技术人员可容易地检测常规产品与根据本发明方法制备的产品之间的差异。
图1a、图1b、图1c为表示常规基于脂肪的甜食组合物的微结构的冷冻扫描电子显微镜图像，分别放大500倍、1000倍和2000倍。奶粉颗粒用(1)表示，蔗糖晶体用(2)表示，并且可可脂固体用(3)表示。
图2a、图2b、图2c为表示根据本发明得到的基于脂肪的甜食样品的微结构的冷冻扫描电子显微镜图像，分别放大500倍、1000倍和2000倍。根据本发明的裂开示出内部充气结构的无定形多孔颗粒用(4)表示。
图3是蔗糖和脱脂奶粉的无定形多孔颗粒在25℃和0.1的水活度下的玻璃化转变温度(Tg/℃)相对于蔗糖含量的曲线图。
图4为具有不同组成的多孔无定形粉末的溶解度(％)(纵轴)相对于时间(s)(横轴)的曲线图。
图5为具有不同闭合孔隙度水平的无定形粉末的溶解度(％)(纵轴)相对于时间(s)(横轴)的曲线图。
图6a、图6b、图6c、图6d为无定形粉末的同步辐射x射线断层摄影显微镜图像。比例尺为50μm。
具体实施方式和优选的实施方案
根据本发明，如本文所用的术语“无定形”被定义为基本上不含晶体材料，并且应当按照术语的常规理解来解释。
根据本发明，如本文所用的术语玻璃化转变温度(Tg)应当被解释为通常理解的无定形固体在加热时变得柔软或在冷却时变得易碎的温度。玻璃化转变温度总是低于材料的结晶状态的熔融温度(Tm)。因此，无定形材料一般可通过玻璃化转变温度(表示为Tg)来表征。
可以使用几种技术来测量玻璃化转变温度，并且可以使用任何可用或合适的技术，包括差示扫描量热法(DSC)和动态力学热分析(DMTA)。
在本发明的优选实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒的特征为具有至少40℃或更高、优选至少50℃或更高、并且更优选至少60℃或更高的玻璃化转变温度。
有利的是，与现有技术解决方案相比，本发明的无定形多孔颗粒的吸湿性较弱，使得此类材料更容易处理和掺入食料的常规制备诸如例如巧克力制造中。如附图所示，与包含通过晶体结构的存在描述的正常糖的巧克力产品的参照样品相比，在例如根据本发明制备的巧克力组合物中可以观察到无定形微结构。
根据本发明，如本文所用的术语多孔被定义为允许空气或液体穿过的多个非互连的小孔或空隙或裂缝。在本发明的上下文中，多孔还用于描述本发明的无定形颗粒的充气性质。
在本发明中，如本文所用的术语孔隙度被定义为材料中空白空间(或空隙或孔)的量度，并且是介于0和l之间的空隙体积与材料料团的总体积之比，或作为介于0和100％之间的百分比。
孔隙度可通过本领域已知的方法测量。举例来说，颗粒孔隙度可通过以下公式来测量：
孔隙度＝Vp-Vcm/Vp×100，其中Vp为颗粒的体积，并且Vcm为基质或膨松材料的体积。
根据本发明，如本文所用的术语闭合孔隙度或内部孔隙度一般是指捕集在固体内的空隙或空间的总量。如从附图中可以看出，本发明的破裂无定形多孔颗粒示出了内部微结构，其中空隙或孔未连接到所述颗粒的外表面。在本发明中，术语闭合孔隙度另外被定义为闭合空隙或孔的体积与颗粒体积之比。
增大无定形颗粒的孔隙度加快无定形颗粒在水中的溶解速度(参见实施例5)。这种加快的溶解速度增大了颗粒的甜度影响。但是，增大颗粒的孔隙度也增加了颗粒的脆性。有利的是，本发明的多孔无定形颗粒表现出一定的闭合孔隙度。具有一定闭合孔隙度的颗粒，尤其是那些具有许多小球形孔的颗粒比具有开孔的颗粒更坚固，因为具有完整壁的球形形状均匀地分布任何施加的负荷。当添加到基于脂肪的甜食材料中时，闭合孔隙度具有优于开孔孔隙度的其它优势，即脂肪不渗透到颗粒内部。颗粒内部的这种渗透将减少可用于涂覆基于脂肪的甜食材料中所有颗粒的“游离”脂肪并导致粘度增加。
在本发明的优选实施方案中，无定形多孔颗粒具有介于15％至80％、优选20％至70％、更优选20％至60％之间的闭合孔隙度。
在另一个优选的实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒具有介于40％至60％、更优选50％至60％之间的闭合孔隙度。
本发明的无定形多孔颗粒可具有介于0.10m-1和0.18m-1之间，例如介于0.12m-1和0.17m-1之间的归一化比表面。本发明的无定形多孔颗粒可具有介于0.10m-1和0.18m-1之间(例如介于0.12m-1和0.17m-1之间)的归一化比表面和介于30和60μm之间的粒度分布D90。
根据本发明，如本文所用的术语密度在一般通用术语中被定义为物质的体积质量密度，并且该物质的体积质量密度是每单位体积材料的质量。密度应当按照术语的常规理解来解释。
在本发明的上下文中，如本文所用的术语“体积密度”在一般通用术语中是指单位体积的松散材料(诸如粉末)的重量与相同体积的水的重量之比，并且通常以千克/立方米(kg/m3)或g/cm3表示。
在本发明的优选实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒具有介于0.3g/cm3至1.5g/cm3、优选0.5g/cm3至1.0g/cm3、更优选0.6g/cm3至0.9g/cm3之间的密度。
根据本发明，如本文所用的术语球形度在一般通用术语中是指物体的球形(圆形)的量度。在本发明的上下文中，球形度是指颗粒的球形度并且被定义为
球形度＝4πA/P2，其中A被定义为由颗粒投影所覆盖的实测面积，并且P被定义为颗粒投影的实测周长。
举例来说，理想球体将具有预期为1的球形度。然而，通常应当理解，小于1的数值仍然可以实现高度的球形度。例如，认为值介于0.6和1之间的物体或颗粒是基本上球形的。
在本发明的优选实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒具有介于0.6和1之间、优选至少0.7或更优选至少0.8、最优选至少0.9或更高的球形度。
在优选的实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒具有介于0.8和1之间的球形度。
有利的是，本发明颗粒的高度多孔性和球形性质促使甜度增强并在食料(尤其基于脂肪的甜食产品)中更均匀地分散，在这种情况下与用常规膨松剂替代糖相关联的现有技术缺点通常导致感官品质差，诸如脆性和甜度不够。
相比于具有角边缘的颗粒，球形颗粒较不容易被舌头检测到，因此可以将较大的球形颗粒掺入诸如基于脂肪的甜食的材料中，而不产生砂质口感。球形也使颗粒的外表面面积最小化，因此需要更少的脂肪来涂覆它们。在诸如基于脂肪的甜食的材料中，这导致相同脂肪含量下粘度较低，或允许在较低的脂肪含量下实现相同的粘度。
根据本发明，如本文所用的术语粒度被定义为D90。D90值是表示粒度分布的常用方法。D90是指这样的直径，其中样品中占其质量90％的颗粒的具有小于该值的直径。在本发明的范围中，按质量计的D90值等同于按体积计的D90值。D90值可例如通过激光散射粒度分析仪测量。可以根据样品的性质使用粒度分布的其它测量技术。例如，粉末的D90值通常可通过数字图像分析(诸如使用Camsizer XT)来测量，而包含在脂肪连续材料(诸如巧克力)内的颗粒的D90值可通过激光散射来测量。
本发明的无定形多孔颗粒可具有小于150微米，例如小于90微米、优选小于80微米、更优选小于70微米、或甚至更优选小于60微米的直径D90。
在最优选的实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒的D90尺寸(例如通过数字图像分析测量)介于15和90微米、优选20和70微米、更优选30和65微米之间、甚至更优选介于35和55微米之间。
在本说明书中，除非另外指明，否则所有百分比均按重量(wt％)表示。
根据本发明，如本文所用的术语糖如通常理解是指从各种植物(尤其甘蔗和甜菜)中获得的甜味晶体物质，并用作食品和饮料中的甜味剂。在本发明的上下文中，糖被定义为并包括所有单糖、二糖和寡糖，例如蔗糖、果糖、葡萄糖、右旋糖、半乳糖、阿洛酮糖、麦芽糖、高右旋糖当量水解淀粉糖浆、木糖及其组合。
在优选的实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒包含量为5％至70％、优选10％至50％、甚至更优选20％至40％的糖。
在一个优选的实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒包含至少70％的糖。
根据本发明，如本文所用的术语膨松剂如通常理解的那样是指食品添加剂，食品添加剂增加食品体积或重量而不影响食品的效用或功能性。在本发明的特别优选的实施方案中，本发明的膨松剂为低热量或无热量添加剂，这些添加剂赋予膨松并有利地提供例如糖的更健康替代品。
根据通常理解，膨松剂可用于部分或完全替代高热量成分诸如糖，以便制备热量降低的可食用制剂。此外，膨松剂可用作待掺入食品中的可溶性纤维源，与糖不同，它是不生龋齿的。
在实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒包含量为5％至70％，例如10％至40％，又如10％至30％，再如40％至70％的膨松剂。
在一个实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒包含10％至25％的膨松剂。
根据本发明，膨松剂可选自多元醇(糖醇，例如益寿糖、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、木糖醇、赤藓糖醇和氢化淀粉水解物)、瓜尔豆胶、车前子壳、烧焦蜡、甘油、β葡聚糖、多糖(诸如例如淀粉或果胶)、膳食纤维(包括不溶性纤维和可溶性纤维两种)、聚右旋糖、甲基纤维素、麦芽糖糊精、菊粉、奶粉(例如脱脂奶粉)、乳清、脱盐乳清粉、糊精诸如可溶性小麦或玉米糊精(例如)、可溶性纤维(诸如)及其任何组合。
在本发明的优选实施方案中，膨松剂可选自麦芽糖糊精、奶粉(例如脱脂奶粉(SMP))、脱盐乳清粉(DWP)、可溶性小麦或玉米糊精(例如)、聚右旋糖、可溶性纤维(诸如)及其任何组合。
本发明的无定形多孔颗粒可包含蔗糖和脱脂乳(例如，以干物质形式由蔗糖和脱脂乳组成)，颗粒中蔗糖存在的含量为至少30％。蔗糖与脱脂乳的比值按干重计可介于0.5至1和2.5至1之间，例如按干重计介于0.6至1和1.5至1之间。脱脂乳按干重计可具有低于1.5％，例如低于1.2％的脂肪含量。脱脂乳的组分可单独提供，并且与蔗糖组合，例如本发明的无定形多孔颗粒可包含蔗糖、乳糖、酪蛋白和乳清蛋白。蔗糖和脱脂乳提供在无需添加还原糖或聚合物的情况下具有良好的抗再结晶稳定性的无定形多孔颗粒。例如，本发明的无定形多孔颗粒可不含还原糖(例如果糖、葡萄糖或其它具有右旋糖当量值的糖类)。右旋糖当量值例如通过Lane-Eynon方法来测量。又如，本发明的无定形多孔颗粒可不含具有三个或更多个糖单元的寡糖或多糖(例如麦芽糖糊精或淀粉)。
本发明的无定形多孔颗粒可具有介于0.5％和6％之间，例如介于1％和5％之间，又如介于1.5％和3％之间的含水量。
在本发明的一个另选的实施方案中，无定形多孔颗粒可包含100％的膨松剂，不含糖。
根据本发明，在优选的实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒包含获得具有闭合孔的本发明颗粒可能所必需的表面活性剂或稳定剂。
本发明的无定形多孔颗粒可包含糖、膨松剂和表面活性剂，这些成分全部分布在颗粒的整个连续相中。较高浓度的表面活性剂可存在于气体交界面处，而不是存在于连续相的其余部分中，但是表面活性剂可存在于颗粒内部的连续相中，而不仅涂覆到外部上。
在优选的实施方案中，本发明的无定形多孔颗粒包含量为0.5％至15％、优选1％至10％、更优选1％至5％、甚至更优选1％至3％的表面活性剂。
根据本发明，表面活性剂可选自卵磷脂、乳清蛋白、乳蛋白质、酪蛋白酸钠、溶血卵磷脂、脂肪酸盐、溶菌酶、硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙、月桂酰精氨酸、蔗糖单油酸酯、蔗糖单硬脂酸酯、蔗糖单棕榈酸酯、蔗糖单月桂酸酯、蔗糖二硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单棕榈酸酯、山梨醇酐月桂酸酯、山梨糖醇三硬脂酸酯、PGPR、PGE及其任何组合。
在本发明的优选实施方案中，表面活性剂可以是酪蛋白酸钠或卵磷脂。
在本领域熟知的是，在根据本发明的实施方案中，其中膨松剂来源于奶粉(诸如脱脂奶粉)或脱盐乳清粉，酪蛋白酸钠(例如是固有存在的)。
可以涂覆本发明的无定形多孔颗粒，例如无定形多孔颗粒可以涂覆有一薄层脂肪诸如可可脂。一薄层脂肪进一步增强了颗粒在运输和储存期间的稳定性。
本发明的无定形颗粒的多孔性质可致使无定形颗粒具有比固态晶体材料(如蔗糖晶体)浅的颜色。本发明的无定形多孔颗粒可包含有色成分，例如焦糖化糖或经批准的食用色素，例如天然食用色素。
根据本发明，提供了用于制备本发明的无定形多孔颗粒的方法。
在优选的实施方案中，根据本文下面描述的常规喷雾干燥方法制备本发明的无定形多孔颗粒。
在本发明的优选方面，提供了制备本发明的无定形多孔颗粒的方法，该方法在广义方面包括以下步骤：
使包含糖、膨松剂和表面活性剂的混合物经受优选50巴至300巴、更优选100巴至200巴的高压；
向该混合物中添加气体；以及
喷雾并干燥该混合物以形成无定形多孔颗粒。
气体可以在对混合物加压之前添加。在这种情况下，气体可以在低压下添加到混合物中，然后在喷雾干燥之前的生产线中的后期加压，例如可以加压以使其溶解在混合物中。但是，压缩气体/液体混合物的方法可能难以控制，因此优选的是，在添加气体之前对混合物加压，换句话讲，可以将气体添加到加压混合物中。
因此，制备本发明的无定形多孔颗粒的方法可包括以下步骤：
a)使包含糖、膨松剂和表面活性剂的混合物经受优选50巴至300巴、更优选100巴至200巴的高压
b)向该加压混合物中添加气体，以及
c)喷雾并干燥混合物以形成无定形多孔颗粒。
在本发明的优选实施方案中，包含糖、膨松剂和表面活性剂的混合物可以与30％的水、优选40％的水、并且更优选50％的水混合，直到实现完全溶解。
在本发明的优选实施方案中，包含糖、膨松剂和表面活性剂的混合物经受高压，例如大于2巴、通常50巴至300巴、优选100巴至200巴、更优选100巴至150巴的压力。
气体优选在喷雾前溶解在混合物中，将包含溶解气体的混合物保持在高压下直至喷雾开始。气体通常选自氮气、二氧化碳、一氧化二氮和氩气。气体可为空气。优选的是，气体为氮气，并且只要在所述混合物中实现气体完全溶解需要就添加气体。例如，达到完全溶解的时间可为至少2分钟，例如至少4分钟，又如至少10分钟，又如至少20分钟，又如至少30分钟。
干燥可为喷雾干燥，例如喷雾并干燥可为喷雾干燥。可根据熟知的现有技术常规喷雾干燥技术对加压的混合物喷雾干燥。但是，有利的是选择使单个球形颗粒的形成最大化的喷雾干燥方法，例如可以使用单流封闭顶部喷雾干燥机使凝聚物的形成最小化。即使在优化喷雾干燥条件以减少凝聚物的形成后，一部分(例如小于30％)的颗粒仍可为凝聚物的形式。
在另选的实施方案中，可以使用其它已知的方法来实施本发明的过程例如，泡沫干燥、冷冻干燥、托盘干燥、流化床干燥等。
在另一方面，本发明还提供了通过本文所述的所述方法获得的无定形多孔颗粒。
根据本发明的一般方面，本发明的无定形多孔颗粒具有广泛的效用，包括在通常使用糖的干燥食品混合物中的全部应用。举例来说，本发明的所述颗粒可用于多种食物产品中，例如甜食产品、烹饪产品、乳制品、营养配方产品、早餐谷类食物或冰淇淋。本发明的一个优选方面致力于使用无定形多孔颗粒替代甜食产品中的糖(包括基于脂肪和基于糖的甜食产品两者)。
在本发明中，术语“甜食产品”或“基于脂肪的甜食产品”应当被理解为意指巧克力产品、巧克力类产品(例如包含可可脂替代品、可可脂等同物或替代物)、包衣巧克力、巧克力类包衣产品、冰淇淋的包衣巧克力、冰淇淋的巧克力类包衣、果仁糖、巧克力馅饼、软糖、巧克力奶油、挤出巧克力产品等。该产品可为充气产品、棒状或馅等形式。基于脂肪的甜食产品可为白巧克力；包含糖、奶粉和可可脂，但不含黑可可材料。巧克力产品或组合物可用作成品或最终食品或甜食产品中的包衣、馅、涂层组合物或其它成分。本发明的甜食产品还可包含内含物诸如坚果、谷物等。
在另选的实施方案中，甜食产品还包括非基于脂肪的甜食产品，诸如常规糖甜食。
根据技术人员的知识，包含本发明的无定形多孔颗粒的甜食产品也可用作饼干(例如薄脆饼)之间的馅，用作包衣的一部分或用作包衣。其也可包含内含物诸如坚果、膨化谷物、巧克力碎、糖片、果片、焦糖片、饼干、薄脆饼、奶油等。
在本发明的另一实施方案中，提供了基于脂肪的甜食组合物，该甜食组合物包含：
a)可可粉或可可液块或可可脂或可可脂等同物或其任何组合，以及
b)5重量％至60重量％的根据本发明的无定形多孔颗粒。
在本发明的优选实施方案中，提供了基于脂肪的甜食组合物，该甜食组合物包含：
c)可可粉或可可液块或可可脂或可可脂等同物或其任何组合，以及
d)5重量％至60重量％的无定形多孔颗粒
其中所述无定形多孔颗粒包含糖、膨松剂和表面活性剂，并且其中所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度。所述无定形颗粒可具有介于0.8和1之间的球形度。
本发明可提供基于脂肪的甜食组合物，该甜食组合物包含：
a)可可粉或可可液块或可可脂或可可脂等同物或其任何组合，以及
b)5％至60％的根据本发明的无定形多孔颗粒。
其中所述无定形多孔颗粒包含蔗糖和脱脂乳，(例如，以干物质形式由蔗糖和脱脂乳组成)，颗粒中所存在的蔗糖含量为至少30％，蔗糖与脱脂乳的比值以干重计介于0.5∶1和2.5∶1之间，例如以干重计介于0.6∶1和1.5∶1之间。有利的是，基于脂肪的甜食组合物可仅包含常见于基于脂肪的甜食产品诸如巧克力中的成分。包含在基于脂肪的甜食中的无定形多孔颗粒可不含还原糖并且/或者不含具有三个或更多个糖单元的寡糖或多糖。
在本发明的优选实施方案中，基于脂肪的甜食产品包含5％至60％、优选10％至50％、更优选20％至40％的无定形多孔颗粒。
所有术语诸如无定形、多孔、糖、表面活性剂、膨松剂和球形度如前面所定义。
在优选的实施方案中，基于脂肪的甜食产品包含具有至少40℃或更高的玻璃化转变温度的无定形多孔颗粒。在另一个实施方案中，基于脂肪的甜食产品包含具有介于30微米至60微米之间，例如介于30微米和60微米之间的D90粒度的无定形多孔颗粒。
根据本发明，包含本发明的无定形多孔颗粒的基于脂肪的甜食产品是根据常规巧克力制备方法制备的，如本领域技术人员所熟知和显而易见的。
在本发明的一个优选实施方案中，提供了制备包含无定形多孔颗粒的基于脂肪的甜食产品的方法，该方法包括以下步骤：a)将所述无定形多孔颗粒、任选奶粉、可可液块和一部分脂肪(例如可可脂)在优选介于35℃和55℃之间的温度下混合，保持优选2分钟至20分钟。在优选的实施方案中，在混合阶段使用15％至30％的液化后存在的总脂肪(例如可可脂)。b)精制所得混合物以得到薄片。c)将薄片与脂肪和卵磷脂的其余部分混合并液化。无定形多孔颗粒在混合阶段可具有介于30微米和60微米之间的D90粒度分布。可以使用辊式精制机来精制该混合物。在精制过程中最小辊隙越小，无定形颗粒越有可能被辊式精制过程破碎。无定形多孔颗粒可具有介于60％和120％的最小辊隙之间的D90粒度分布。
在优选的实施方案中，液化是通过本领域技术人员熟知的常规方法进行的，并且是指在巧克力制造中的混合搅拌标准过程。
有利的是，巧克力制备过程的苛刻加工条件(诸如精制)不破坏本发明的无定形多孔颗粒。令人惊讶的是，本发明人观察到，超过90％的本发明颗粒在精制过程之后继续存在。此外，令人惊讶地发现，本发明的破裂颗粒保留了它们的孔隙度，而不释放内部包含的气泡。这在食物产品中表现为，诸如包含本发明所述颗粒的示例性巧克力产品的颜色较浅。
成像实验清楚地表明，本发明的颗粒保持完好，并且不受巧克力制备步骤的影响。执行的感官评价显示出良好的口感品质，并且轻质奶油质地和口感表明轻质充气结构(作为气泡)在产品内保持完整。
本发明的无定形多孔颗粒可以在精制后，但在液化(例如通过混合搅拌液化)之前添加到基于脂肪的甜食产品诸如巧克力中。颗粒的无定形多孔性质使颗粒可比相同尺寸和形状的晶体糖更少地被口和调色板检测到。这使得本发明的无定形多孔颗粒在精制过程之后能够被添加到巧克力中而不产生粗糙的口感。例如，D90粒度介于30至80微米之间，例如介于30至60微米之间的根据本发明的无定形多孔颗粒可以在精制阶段之后，优选在液化(例如通过混合搅拌液化)之前添加到巧克力中。在本发明的另一个优选实施方案中，提供了制备包含无定形多孔颗粒的基于脂肪的甜食产品的方法，该方法包括以下步骤：a)将晶体蔗糖、可可脂和任选奶粉和/或可可液块在优选介于35和55℃之间的温度下混合，保持优选2至20分钟，b)精制所得混合物以得到薄片，c)添加所述无定形多孔颗粒，以及d)将薄片与其它可可脂和任选卵磷脂混合并液化(例如在混合搅拌中)。在优选的实施方案中，在混合阶段使用液化后存在15％至30％的总可可脂。
根据本发明，无定形多孔颗粒在一个实施方案中为粉末形式。在另选的实施方案中，本发明的所述无定形多孔颗粒也可通过本领域已知的方法凝聚以获得具有进一步改善的处理特性(诸如流动性和较低含尘量)的材料。优选的是，在凝聚物保持主要圆形表面的情况下，有助于凝聚物在基于脂肪的材料诸如巧克力中的流动特性。还优选的是，在凝聚物不是太大的情况下，可造成它们在食用时的砂质感质地。凝聚颗粒可具有由各个球形颗粒的表面构成的圆凸表面。凝聚颗粒的至少70％的表面可为凸形的。凝聚颗粒可包含20个以下(例如10个以下)的球形颗粒。凝聚颗粒可具有介于80μm和500μm之间，例如介于120μm和450μm之间，又如介于150um和250μm之间的粒度分布D90。
在下面的描述中，参考本发明的无定形多孔颗粒在基于脂肪的甜食产品中用作散装糖替代品的用途，作为优选的实施方案。但是，本发明的无定形多孔颗粒也可用于前述多种食物产品中。
在本发明中，如本文所用的术语“散装糖替代品”是指可以按重量：重量和/或体积：体积计取代糖的低热量或无热量糖替代物。如前所述，无定形高度多孔糖颗粒与膨松剂的组合提供协同效应，由此通过充气实现进一步的膨松效应。在本发明的一个方面，这有利地实现食物产品(例如基于脂肪的甜食产品)中最高达至少70％的糖减少。优选的是，可以从食物产品诸如基于脂肪的甜食产品中减少至少65％的糖。
优选的是，可以从食物产品诸如基于脂肪的甜食产品中减少或去除介于5％至少70％之间的糖。
在本发明的实施方案中，其中无定形多孔颗粒包含在基于脂肪的甜食组合物中并且这些颗粒包含蔗糖和脱脂乳(例如，以干物质形式由蔗糖和脱脂乳组成)，增加脱脂乳与蔗糖的比例降低了基于脂肪的总甜食组合物中蔗糖的量。这可能是有利的，因为许多消费者会欢迎美味低糖的基于脂肪的甜食，并且喜爱高乳含量。降低颗粒中蔗糖的比例直接降低了颗粒的甜度，但也降低了颗粒的溶解速度，这进一步降低了口中的甜度影响。然而，本发明人已发现，通过增加颗粒的孔隙度，尤其是颗粒的闭合孔隙度，颗粒可加快溶解速度，并因此抵消甜度的降低。因此，本发明可提供基于脂肪的甜食组合物，该甜食组合物包含：
a)可可粉或可可液块或可可脂或可可脂等同物或其任何组合，以及
b)5％至60％(例如20％至55％)的根据本发明的无定形多孔颗粒。其中所述无定形多孔颗粒具有介于1％和5％之间(例如介于2％和3％之间)的含水量，以干重计在至少95％(例如至少98％)颗粒的水平下包含蔗糖和脱脂乳，具有介于0.5：1和0.6：1之间的蔗糖与脱脂乳的比值，并且具有介于20％和60％之间，例如介于30％和60％之间、又如介于40％和50％之间的闭合孔隙度。本发明人已经研究了改变蔗糖与脱脂奶粉的比值对无定形多孔颗粒稳定性的影响(参见实施例5)。当蔗糖与脱脂奶粉的比值超过0.6∶1时，稳定性显著降低。因此，当试图通过用包含蔗糖和脱脂乳的本发明的无定形多孔颗粒替代晶体蔗糖来降低食物产品中的蔗糖含量时，使用的最佳比值为约0.66∶1。
在本发明的优选实施方案中，本发明的无定形多孔糖颗粒可在食物产品中用作散装糖替代品。本发明的无定形多孔糖颗粒可用于降低食物产品的糖含量。例如，无定形多孔糖颗粒可用于将基于脂肪的甜食产品的糖含量(例如蔗糖含量)减少以体积计介于50％和70％之间，或将基于脂肪的甜食产品的糖含量(例如蔗糖含量)减少以质量计介于10％和35％之间。
在本发明的另一个实施方案中，无定形多孔糖颗粒优选用于食物产品(诸如甜食产品、烹饪产品、乳制品、营养配方产品、早餐谷类食物或冰淇淋)中。
在本发明的另一个优选的实施方案中，提供了由包含糖、膨松剂和表面活性剂的无定形多孔颗粒组成的甜味剂组合物，其中所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度，并且其特征还在于所述无定形颗粒具有至少介于0.8和1之间的球形度。
范围
在本文对本发明的论述中，除非有相反的说明，否则对于参数的允许范围的上限和下限的备选值的公开，外加所述值中的一个值比另一个值更为优选这一指示，应解释为以下说明暗示：即所述参数处于更优选的和次优选的所述备选项之间的每个中间值，本身优选于所述次优选值，并且还优选于每个次优选值和所述中间值。
对于本文给出的任何参数的所有上限和/或下限，边界值均包括在每个参数的值中。还应当理解，在本发明的各种实施方案中，本文所述的参数的优选的、和/或中间的最小边界值和最大边界值的所有组合，也可用于限定本发明的各种其它实施方案和/或优选项的每个参数的备选范围，无论这些值的组合是否已经在本文中具体公开。
百分比
除非另外指明，否则本说明书中的％对应于wt％。
应当理解，本文中以百分比表示的任何量的总和不能(允许舍入误差)超过100％。例如，当表示为组合物(或其相同部分)的重量(或其它)百分比时，本发明组合物(或其部分)所包含的所有组分的总和可以总计为100％，允许舍入误差。然而，在组分列表是非穷举性的情况下，这些组分中的每个百分比的总和可以小于100％，以允许本文中未明确描述的任何额外组分的额外量的一定百分比。
基本上
如本文所用，术语“基本上”可以指表示大量或大部分的数量或实体。当在其使用的上下文中相关时，“基本上”可以理解为定量地表示(关于在说明书的上下文中其涉及的任何数量或实体)，其包括相关整体的至少80％、优选至少85％、更优选至少90％、最优选至少95％、特别是至少98％，例如约100％的比例。类似地，术语“基本上不含”可以类似地表示其所涉及的数量或实体包含不超过相关整体的20％、优选不超过15％、更优选不超过10％、最优选不超过5％、特别是不超过2％，例如约0％。
如本文使用的术语“包括”将被理解为，意指其后所列项是非穷尽性的，并且可以包括或可以不包括任何其它另外的合适项目，例如酌情而定的一个或多个另外的特征、组分、成分，和/或取代。因此，词语“包含”、“包括”等等应被理解为包括性含义，而非排他性或穷举性含义。也就是说，意思为“包括但不限于”。应当注意，在本发明的其中一个方面的上下文中描述的实施方案和特征也适用于本发明的其它方面。
实验部分
确定玻璃化转变温度
通过差示扫描量热法(TA仪器公司Q2000)测量玻璃化转变温度。使用双扫描程序消除松弛焓，并且更好地观察玻璃化转变。扫描速度为5℃/min。第一次扫描在高于Tg大约30℃时停止。然后以20℃/min冷却系统。玻璃化转变在第二次扫描期间检测到，并被定义为热容量的阶跃变化的开始。
使用冷冻扫描电子显微镜确定结构
使用冷冻扫描电子显微镜(冷冻-SEM)和X线断层摄影术(μCT)来研究在基于脂肪的食物基质内本发明的无定形多孔颗粒的微结构。
使用TissueTek将1cm3样品块粘到冷冻-SEM样品夹持器中。在转移到低温制备单元Gatan Alto 2500之前，它在-170℃下的浆氮中迅速冷冻。使用冷却刀将冷冻样品破裂，使得能够进入冷冻样品的内部结构。当分析巧克力的外表面时，不执行破裂操作。在-95℃下，在制备单元中对表层水进行轻度侵蚀，保持15min，然后在-120℃下进行样品稳定。通过将5nm铂层施涂到表面上来完成最终涂层。为了便于观察，使用8kV、高真空模式下的FEIQuanta 200 FEG。
球形度的确定
球形度通过Camsizer XT测量。Camsizer XT是一种光电仪器，允许测量粉末、乳液和悬浮液的尺寸和形状参数。数字图像分析技术基于对由两个不同相机以277幅图像/秒的帧速率同时拍摄的大量样品图片的计算机处理。在测量期间，样品被两个脉冲LED光源照亮。采用实时计算相应分布曲线的用户友好型软件来分析粒度和颗粒形状(包括球形度)。
测量颗粒投影的周边和所覆盖的面积以获得球形度。
无定形多孔颗粒(粉末) 球形度
蔗糖：Promitor 70∶30(+3％酪蛋白酸钠)(实施例2) 0.852
蔗糖：DWP 70∶30(实施例3) 0.877
蔗糖：SMP70∶30(实施例4) 0.880
粒度
本文给出的粒度值可通过Coulter LS230粒度分析仪(激光衍射)或本领域技术人员已知的任何其它类似机器来测量。在本发明中，如本文所用的术语粒度被定义为D90。D90值是表示粒度分布的常用方法。D90是指这样的直径：样品中占其质量90％的颗粒具有小于该值的直径。D90值可例如通过激光散射粒度分析仪测量。例如，包含在基于脂肪的甜食材料诸如巧克力内的颗粒的粒度可通过激光散射来测量。粉末的粒度值可通过数字图像分析，诸如通过使用Camsizer XT(德国莱驰科技有限责任公司(Retsch Technology GmbH))来测量。
现将在下面的非限制性实施例中进一步详细描述本发明。以下实施例仅提供用于说明目的，并且不应视为以任何方式限制本发明的范围。
应当理解，对本文所述的目前优选实施方案作出的各种改变和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。可在不脱离本发明的实质和范围并在不减少所伴随的优点的情况下作出这些变化和修改。因此，这些改变和修改旨在由所附权利要求书涵盖。
应当理解，如果(例如在本文的实施例中)本文中的重量百分比不能加总为100％(例如由于四舍五入)，则它们也可被认为是配方，其中与每种成分的重量百分比相同的数字被视为相对重量份。
实施例
下面的实施例说明了属于本发明的范围内的产品及其制备方法。未将它们视为以任何方式限制本发明。可以对本发明进行改变和修改。也就是说，技术人员将认识到这些实施例的多种可能的变型形式，以涵盖各种各样的组合物、成分、加工方法和混合物，并且可以针对多种应用调整本发明化合物的天然存在水平。
实施例1
本发明的无定形多孔颗粒的制备
成分 用量(重量％)
水 50
蔗糖 24.25-38.8
膨松剂 11.8-24.25
酪蛋白酸钠 1.5
将所有成分分别称重，然后用polytron PT3000D搅拌器以介于6000和12000rpm之间的速率混合，直至在室温下完全溶解。将入口溶液在55℃的受控温度下转移到容器中，然后在100-130巴下泵送。以0.5-2NL/min注入高压氮气，保持至少10分钟或至少直到实现溶液中气体的完全溶解。在60摄氏度下预热之后，根据下表中列出的参数，使用单流封闭顶部喷雾干燥机将溶液喷雾干燥：
巧克力配方的标准参照制剂
成分 用量(重量％)
糖 46.47
全脂奶粉 23
可可液块 11
可可脂 19
卵磷脂 0.5
香草醛 0.03
采用巧克力的标准制备方法。将所有干燥成分和约26％的可可脂脂肪在45摄氏度下加热3分钟。混合后，将所得糊剂通过两辊式精制机和五辊式精制机，以得到粒度范围介于50和55微米之间的薄片。
精制后，将包含精制体的混合物与其余的脂肪和卵磷脂混合，以在45摄氏度下液化3分钟。
实施例2
按照与前述包含相同成分的标准配方相同的方式制备低糖巧克力组合物，不同的是使用无定形粉末形式的蔗糖：Promitor 70∶30和3％酪蛋白酸钠组合物替代糖。
成分 用量(重量％)
蔗糖：Promitor 70：30(+3％酪蛋白酸钠) 32
全脂奶粉 29
可可液块 14
可可脂 24
卵磷脂 1
香草醛 0
实施例3
按照如前述包含相同成分的实施例2相同的方式制备低糖巧克力组合物，不同的是使用无定形粉末形式的蔗糖：DWP 70：30组合物替代糖。
成分 用量(重量％)
蔗糖：DWP 70：30 27
全脂奶粉 31
可可液块 15
可可脂 26
卵磷脂 1
香草醛 0
实施例4
按照如前述包含相同成分的实施例2至3相同的方式制备低糖巧克力组合物，不同的是使用无定形粉末形式的蔗糖：SMP 70：30组合物替代糖。
成分 用量(重量％)
蔗糖：SMP 70：30 32
全脂奶粉 29
可可液块 14
可可脂 24
卵磷脂 1
香草醛 0
令人惊讶的是，已发现，通过在如上面实施例所述的巧克力配方中用100％本发明的无定形多孔颗粒替代糖提供了在质地、风味和甜度方面高度匹配参照样品的巧克力样品。对于基于脂肪的甜食馅配方例如薄脆馅饼配方，同样得到类似结果。
此外，根据本发明制备的并包含无定形多孔颗粒而不含糖的样品显示与其它期望的风味(诸如乳质、焦糖、香草和黄油)具有很强的相关性。
实施例5
研究对于不同比率的脱脂奶粉(SMP)和蔗糖，改变无定形基质组成的效应。无定形基质应当具有抗结晶稳定性，例如，在巧克力制造的情况下，基质应当在混合搅拌中经受的温度和湿度条件下保持无定形状态。如果加工或储存条件接近无定形材料通过玻璃化转变的那些条件，则可能将发生结晶，导致颗粒的塌缩，例如存在于脱脂奶粉和蔗糖的无定形多孔颗粒中的乳糖可能结晶。
制备了具有不同蔗糖：SMP比率(40∶60、50∶50、60∶40、70∶30)的无定形多孔颗粒，并与纯无定形蔗糖和SMP进行比较。将无定形SMP喷雾干燥。通过冷冻干燥(美国米尔洛克公司(Millrock))获得无定形蔗糖。制备包含10％(以重量计)蔗糖的溶液。将其在-40℃下冷冻6小时，从而允许形成冰晶。在150毫托下进行初级干燥。冰晶升华，并留下通向高度多孔结构的空隙。二次干燥包括温度以1℃/小时从-40℃上升至40℃。在此阶段期间，通过解吸除去结合到基质的残余水，导致非常低的含水量，通常1％-2％，如通过热重量分析所测量。
因为样品最初具有不同的水活度(aw)值，因此绘制等温吸附线以计算相同aw下的Tg。
1)等温吸附线是通过在短时间段(即通常超过48h)内收集保存在两种类型的干燥器(一类干燥器用于部分干燥，并且另一类干燥器用于加湿)中的样品而构建的。每个样品的Tg是通过在5℃/min的加热升温速率下使用DSC实验的第二次扫描获得的。第一次扫描应当止于超过Tg约30℃，以避免与Tg测量的松弛焓干扰。然后使用第二次扫描确定产品的起点Tg。在Tg+5℃下加热2h后，在25℃下测量aw。
2)对作为aw(0.08-0.35)函数的含水量数据进行BET拟合，并对作为aw(对应范围)的函数的Tg数据进行Gordon Taylor。
a.布鲁诺-埃梅特-特勒方程(BET)：
其中C为常数，并且Mm为BET单层含水量(以干重计)
b.Gordon Taylor方程(Gordon和Taylor，1952)：
其中w为以重量计的含水量，Tg，水为预估在-135℃下水的玻璃化转变温度，Tg，干为蔗糖的玻璃化转变温度，并且k为曲率常数。
图3中绘制了在0.1的水活度和25℃下，玻璃化转变温度(Tg)对于无定形颗粒的蔗糖含量的曲线图。可以看出，将蔗糖含量增大等于或大于40％(比率为0.66：1)，玻璃化转变温度显著降低。这意味着当包含蔗糖和脱脂奶粉的无定形基质中蔗糖的含量超过40％时，(抗结晶)稳定性显著降低。因此，当试图通过用包含蔗糖和脱脂乳的本发明的无定形多孔颗粒替代晶体蔗糖来降低食物产品中的蔗糖含量时，使用的最佳比例为约40％蔗糖和60％脱脂奶粉。
实施例6
研究了改变孔隙度和组成对溶解速度和甜度影响的效应。如实施例1中那样制备无定形多孔颗粒，其中入口溶液包含合适比率下的50重量％的水和50重量％的蔗糖+SMP(脱脂奶粉)。不添加酪蛋白酸钠，因为它已存在于SMP中。使用Camsizer XT(德国莱驰科技有限责任公司(Retsch Technology GmbH))测量粒度分布。
粉末 蔗糖：SMP比率 闭合孔隙度 粒度分布D90
A 70∶30 50％ 50μm
B 60∶40 53％ 53μm
C 50∶50 51％ 52μm
D 40∶60 57％ 60μm
E 30∶70 60％ 55μm
制备具有不同孔隙度水平但具有相似粒度分布和相同组成的样品。制备的样品G无气体注入。这样产生非常低的闭合孔隙度水平(6％)。将气体流改变至高达2标升/分钟，使得可以产生增大的闭合孔隙度水平。
粉末 蔗糖：SMP比率 闭合孔隙度 粒度分布D90
A 70∶30 50％ 50μm
F 70∶30 33％ 41μm
G 70∶30 6％ 40μm
通过测量基质和表观密度来获得闭合孔隙度。
基质密度由DMA 4500 M(瑞士安东帕股份有限公司(Anton Paar，SwitzerlandAG))测定。将样品引入U形硼硅酸盐玻璃管中，该样品被激发在其特征频率(这取决于样品的密度)下振动。仪器的精确度为密度0.00005g/cm3并且温度0.03℃。
粉末的表观密度由Accupyc 1330 Pycnometer(美国麦克仪器公司(MicrometricsInstrument Corporation))测量。仪器通过测量校准体积中氦气的压力变化来确定密度和体积，其精确度在0.03％读数加上0.03％标称满度单元室体积内。
根据下列公式，由基质密度和表观密度计算闭合孔隙度：
溶解测试如下进行。将30.0g±0.1g水(milliQ等级)置于具有磁力搅拌器(L＝30mm，)的100mL烧杯(h＝85mm，)中。将搅拌速率调节至350rpm，并将1.000g±0.002g粉末加入溶液中。在溶解过程中，每秒钟记录溶液的折射率，直到达到与完全溶解相对应的稳定水平。使用FISO FTI-10光纤调节器测量折射率，这些实验在室温(23℃-25℃)下进行。
改变组成的结果示于图4中。具有较低蔗糖比例的粉末溶解更缓慢。改变孔隙度的结果示于图5中。具有较大孔隙度的粉末(A和F)比未脱气的样品(G)溶解更快。
一些粉末用于制备白巧克力片样式的基于脂肪的甜食。所有片剂具有按质量计58％的总糖含量，并在相同尺寸的模具中模制。10名品尝员小组品尝具有相同体积巧克力的样品，评估了片剂的甜度。由于粉末具有不同密度，所品尝样品块包含按重量计不同量的糖。为了进行比较，制备了具有精制结晶糖的参照组。将片剂成对比较：
增大蔗糖与脱脂奶粉的比例(A与D相比)会增加甜度。增大孔隙度(F与G相比)也增加甜度。尽管样品中的糖从55％减少至31％，但孔隙度从6％增大至50％(G到A)得到类似的甜度。这表明，增大无定形颗粒的孔隙度增加其甜度影响，并允许总糖(按体积计)减少。具有无定形多孔粉末D的片剂提供与具有结晶糖的参照组近似的甜度，但是包含更少体积的糖。这表明根据本发明的颗粒可用于替代常规糖，在每个巧克力片更低的添加水平下提供近似的甜度。
实施例7
使用同步辐射x射线断层摄影显微镜(SRXTM)，在瑞士保罗谢尔研究所的瑞士光源(SLS)的TOMCAT光束线处检查无定形颗粒的多孔结构。采集按照其中旋转轴线位于视野中间的标准方法。15keV下的暴露时间为300ms，并采集了等角分布在180°上的1,501个投影。
对投影进行后处理并重新排列成经校正的正弦图。以0.1625μm/像素的分辨率生成2161个16位Tiff图像(2560×2560像素)的叠堆。
使用针对计算机断层扫描的Avizo 9.0.0(ht中s://www.fei.com/software/amira-avizo/)软件分析和操作切片数据。
用于测量的程序如下。对于每个样品，分析500个图像的3个层叠。在子体积提取之后，使用自动程序对图像的层叠进行阈值处理，以具体选择基质材料并计算其体积。然后使用软件的表面生成模块估计每个样品的表面，并且提取表面值。归一化比表面按基质体积与总材料表面(外部和孔)的比值计算。
对具有不同闭合孔隙度水平的粉末(来自实施例5的A、F和G)，连同粉末(H)(作为不包含表面活性剂的比较实施例)一起成像。按照与实施例1中所述类似的方式制备粉末H，不同的是入口溶液包含50％水、25％蔗糖和25％的21 DE麦芽糖糊精(罗盖特公司(Roquette))，并使用二氧化碳，而不是氮气。粉末H具有31％的闭合孔隙度和184μm的粒度D90。图像示于图6a(A)、图6b(F)、图6c(G)和图6d(H)中。所计算的归一化比表面(三组500切片的平均值)如下：
粉末 A F G H
比表面(m-1) 0.166 0.133 0.074 0.049
如从图像中可以看出，粉末A和F的多孔结构包含多个小孔。这些孔的内表面导致高比表面值。样品F的归一化比表面低于样品A，这与所测量的较低闭合孔隙度值一致。样品G(其中未施加排气)具有低孔隙度和低归一化比表面值。对于样品H，可以看出，虽然它与样品F具有近似的闭合孔隙度值，但结构非常不同，颗粒内具有大空隙。此类结构在物理上弱于多个小孔，并且如果颗粒的外壁断裂，则不保持(或保持极小)孔隙度。样品H具有相应较低的归一化比表面值。

Claims (15)

1.无定形多孔颗粒，所述无定形多孔颗粒包含糖、膨松剂和表面活性剂，其中所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度，并且其特征还在于所述无定形颗粒具有至少介于0.8和1之间的球形度。
2.根据权利要求1所述的无定形多孔颗粒，其中所述颗粒具有至少40℃或更高的玻璃化转变温度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的无定形多孔颗粒，其中所述无定形多孔颗粒的D90粒度介于30微米至140微米之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的无定形多孔颗粒，其中糖选自蔗糖、果糖、葡萄糖、右旋糖、半乳糖、阿洛酮糖、麦芽糖、高右旋糖当量水解淀粉糖浆木糖及其任何组合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的无定形多孔颗粒，其中所述膨松剂选自麦芽糖糊精、奶粉(例如脱脂奶粉(SMP))、乳清粉(例如脱盐乳清粉(DWP))、可溶性小麦或玉米糊精(例如)、聚右旋糖、可溶性纤维诸如及其任何组合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的无定形多孔颗粒，其中所述表面活性剂选自酪蛋白酸钠、卵磷脂及其任何组合。
7.食物产品，所述食物产品包含根据权利要求1至6中任一项所述的无定形多孔颗粒。
8.根据权利要求7所述的食物产品，其中所述食物产品为甜食产品、烹饪产品、乳制品、营养配方产品、早餐谷类食物或冰淇淋。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的食物产品，其中所述食物产品为基于脂肪的甜食产品例如巧克力。
10.制备根据权利要求1至6中任一项所述的无定形多孔颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
使包含糖、膨松剂和表面活性剂的混合物经受优选50巴至300巴、更优选100巴至200巴的高压；
向所述混合物中添加气体；以及
喷雾并干燥所述混合物以形成无定形多孔颗粒。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述气体选自氮气、二氧化碳、氩气和一氧化二氮；优选氮气。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法，其中所述干燥是喷雾干燥。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的无定形多孔糖颗粒在食物产品中用作散装糖替代品的用途。
14.根据权利要求13所述的无定形多孔糖颗粒的用途，其中所述食物产品为甜食产品、烹饪产品、乳制品、营养配方产品、早餐谷类食物或冰淇淋。
15.由根据权利要求1至6中任一项所述的无定形多孔颗粒组成的甜味剂组合物，所述甜味剂组合物包含糖、膨松剂和表面活性剂，其中所述无定形多孔颗粒具有介于20％至60％之间的闭合孔隙度，并且其特征还在于所述无定形颗粒具有至少介于0.8和1之间的球形度。
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