CN109310117A - 饮料、饮料胶囊和饮料制备方法 - Google Patents

饮料、饮料胶囊和饮料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种包含饮料混合料组分和奶粉的饮料组合物，其中所述奶粉的至少一部分包含酪蛋白和乳清蛋白质，其中如通过激光衍射测得所述奶粉具有至少1pm的平均直径值Dv50。本发明还涉及用于制备和分配此类饮料组合物的方法。本发明还教导了一种保持此类组合物的胶囊。

Description

饮料、饮料胶囊和饮料制备方法
技术领域
本发明涉及由其制备的含乳饮料组合物以及由包含乳制品和饮料混合料组分的自动售货系统制备的饮料。
具体地讲，本发明涉及包含蛋白质复合物的含乳饮料组合物，其中蛋白质复合物有助于改善乳脂性、口感、发泡特性和质地，特别是对基于低脂配方和无脂配方的产品。生产这种饮料的方法以及可从所述方法获得的产品也是本发明的一部分。
背景技术
口感和乳脂性以及较低或减少的脂肪是消费者喜欢乳基产品(诸如咖啡混合料或咖啡增效剂以及大量其他产品)的主要推动力。
现今，在减少或去除脂肪时，依然存在增加或保留粉末的口感/乳脂性的挑战。因此，本发明的目标就是使用纯天然配制物或理想地使用产品基质本身，而不是向产品中添加配料，特别是对于低脂和无脂产品。
自20世纪80年代以来，已知在热处理之前对天然鲜乳进行轻微的pH调节会导致酪蛋白胶束和乳清蛋白质之间的聚集行为发生变化。然而，在乳中检测到的pH范围从未下降到pH 6.3以下[F.Guyomarc’h.2006.Formation of heat-induced protein aggregatesin milk as a means to recover the whey protein fraction in cheesemanufacture,and potential of heat-treating milk at alkaline pH values inorder to keep its rennet coagulation properties.A review.Lait,86,1-20(F.Guyomarc’h，2006年，“在乳中形成热诱导蛋白质聚集物以在奶酪生产过程中回收乳清蛋白级分，以及在碱性pH值下热处理牛奶以保持其凝血酶凝固性质的可能性：综述”，《乳制品》，第86卷，第1-20页)]。
人们惊讶地发现，通过在pH 5.7-6.3的范围内轻度酸化，结合受控热处理(温度和持续时间)的乳清蛋白质与酪蛋白胶束形成复合物，导致胶体粒径、水结合力和总体粘度增加。本发明解决的另一个问题是在干燥组合物后保持其结构和功能。观察到当前用于标准奶粉制造的高压喷雾干燥条件导致高剪切效应，因而在喷雾干燥过程中破坏了蛋白质的受控聚集，从而破坏了其功能。
本发明的目的是提供一种改进的方法以得到一种包含针对聚集蛋白质的结构和功能丧失进行提供保护的奶粉的含乳饮料。
添加增稠剂(例如亲水胶体、淀粉)由于意想不到的质地变化和风味损失、配料表的增加以及配方成本的增长，并未显示出明显的成功。
EP0333288涉及喷雾干燥的奶粉产品及其制备方法。现已发现，具有较粗脂肪分散体的喷雾干燥全脂奶粉可通过在以下条件下进行喷雾来制备：使待干燥的预浓缩乳产品中的大部分脂肪处于固形物状态。
EP1127494涉及用于制备含脂肪奶粉的方法。
因此，本发明的目的是改善市场上现有产品的口感/质地/稠度/乳脂性。本发明的另一个目的是在减少脂肪含量的同时保持产品的口感/质地/稠度/乳脂性不变。此外，在减少或消除增稠剂/稳定剂(例如，亲水胶体或淀粉)的同时保持产品的口感/质地/稠度/乳脂度不变，也是本发明的目的。
除口感/质地之外，泡沫是消费者喜欢的关键驱动因素。
同样特别重要的是改善泡沫的特性，如质地、稳定性和体积。
对于将要混合到酸性溶液诸如咖啡中的产品例如咖啡增效剂或咖啡奶精，酸性环境中的稳定性也非常重要，因为不希望最终饮料中出现絮凝和沉淀。
实现高泡沫能力的现有解决方案是增加蛋白质含量，而这伴随的是成本增加。提高泡沫稳定性的现有解决方案是添加增稠剂或稳定剂，但它们不是清洁标签。因此，本发明的目的在于改善泡沫质地以及改善产品在酸性环境中的稳定性。
发明内容
本发明涉及一种包含饮料混合料组分和奶粉的饮料，其中奶粉包含酪蛋白和乳清蛋白质，使得奶粉在含水介质中重构时包含酪蛋白-乳清蛋白质/脂肪聚集物，并且其中如通过激光衍射测得奶粉具有至少1μm的平均直径值Dv50。饮料混合料组分包含咖啡、茶、水果、草本植物、可可以及它们的组合。
本发明的一个方面涉及一种饮料组合物，其包含比例为1:2至1:12的饮料混合料组分和奶粉；其中奶粉的特性使得，根据流变仪在20℃下获得的流动曲线测定，当奶粉以10％(w/w)的总固形物含量重构时，表现出在10Pa的剪切应力下测得的至少1000mPa.s的剪切粘度，在100 1/s的剪切速率下测得的至少400mPa.s的剪切粘度，并且这两种条件之间的粘度比为至少1.3。
在另一方面，本发明还涉及一种制备如上文所定义的饮料的方法，包括以下步骤：
a)在低于25℃的温度下提供液体乳浓缩物；
b)将pH调节为5.7至6.4；
c)将组合物在80℃至150℃下热处理3秒至300秒；
d)将组合物冷却至70℃以下；
e)在步骤d之后干燥组合物，以得到奶粉，
f)将可溶性饮料混合料组分与在步骤e中获得的奶粉混合。
在又一方面，本发明涉及一种包含饮料组合物的饮料胶囊，其中饮料组合物包含比例为1:2至1:12的饮料混合料组分和奶粉；其中奶粉的特性使得，根据流变仪在20℃下获得的流动曲线测定，当奶粉以10％(w/w)的总固形物含量重构时，表现出在10Pa的剪切应力下测得的至少1000mPa.s的剪切粘度，在100 1/s的剪切速率下测得的至少400mPa.s的剪切粘度，并且这两种条件之间的粘度比为至少1.3。该方法还包括将含水介质引入胶囊中以制备饮料以及从胶囊分配饮料的步骤。
在另一方面，本发明涉及用于一种用于制备饮料的方法，该方法包括将上文所定义的本发明的饮料与含水介质、优选水混合的步骤。混合步骤通过机械搅打器或水射流在饮料分配器内实施。
在又一方面，本发明涉及一种在饮料分配器内制备饮料的方法，所述饮料分配器包括至少一个储存可溶性饮料混合料组分粉末的第一容器和至少一个储存可溶性奶粉的第二容器，所述可溶性奶粉如上文针对其特性所定义或者通过上述方法的步骤a)至e)获得，
所述方法包括以下步骤：
-通过将来自所述第一容器的可溶性饮料混合料组分粉末的剂量和来自所述第二容器的可溶性奶粉的剂量配量并混合而实施如上定义的步骤f)，以获得本发明的饮料，以及
-将饮料混合料组合物与含水介质、优选水混合。
本发明的另一方面涉及一种制备饮料组合物的方法，其中饮料组合物包含比例为1:2至1:12的饮料组分和奶粉；其中奶粉通过包括以下步骤的方法制备：
a)在低于25℃的温度下提供液体乳浓缩物；
b)将pH调节为5.7至6.4；
c)将组合物在80℃至150℃下热处理3秒至300秒；
d)将组合物冷却至70℃以下；
e)在步骤d之后干燥组合物。
在另一方面，本发明涉及一种包括多个分配单元的饮料分配系统，其中
i)单个分配单元包含的饮料组合物包含比例为1:2至1:12的饮料组分和奶粉；其中奶粉的特性使得，根据流变仪在20℃下获得的流动曲线测定，当奶粉以10％(w/w)的总固形物含量重构时，表现出在10Pa的剪切应力下测得的至少1000mPa.s的剪切粘度，在1001/s的剪切速率下测得的至少400mPa.s的剪切粘度，并且这两种条件之间的粘度比为至少1.3；或者
ii)一个单元包含选自咖啡、茶、水果、草本植物、可可以及它们的组合的饮料组分，另一个单元单独包含奶粉，其中奶粉的特性使得奶粉在含水介质中重构时包含酪蛋白-乳清蛋白质/脂肪聚集物，并且其中通过激光衍射测得奶粉具有至少1μm的平均直径值Dv50。
附图说明
图1示出与参照咖啡混合料饮料相比的原型1的颗粒尺寸分布(PSD)。PSD在最终饮料中测量。
图2示出在水中重构的原型1的差分干涉对比(左)和相位对比(右)光学显微镜图像。A：参照产品；B：原型1显示出受控的聚集物形成，这种过程是分子规模的蛋白质复合物形成的显微特征。比例尺为20微米。
图3示出与参照咖啡混合料饮料相比的原型2的颗粒尺寸分布(PSD)。PSD在最终饮料中测量。
图4示出在水中重构的原型2的差分干涉对比(左)和相位对比(右)光学显微镜图像。A：参照产品；B：原型2显示出受控的聚集物形成，这种过程是分子规模的蛋白质复合物形成的显微特征。比例尺为20微米。
图5示出与脱脂奶和全脂奶参照物相比的原型3的颗粒尺寸分布(PSD)。PSD在最终饮料中测量。
图6示出原型3(脱脂奶拿铁玛奇朵)的差分干涉对比(左)和相位对比(右)光学显微镜图像。A：参照产品；B：原型3显示出受控的聚集物形成，这种过程是分子规模的蛋白质复合物形成的显微特征。比例尺为20微米。
图7示出脱脂奶(参照物1和样品1)和全脂奶(参照物2和样品2)的初始泡沫体积(起泡后10秒)，以毫升计，显示出初始泡沫体积具有显著改善。
图8示出当分别向根据本发明的奶粉溶液和参照样品中加入酸时颗粒尺寸作为pH的函数(实施例5)。
具体实施方式
术语“饮料”是指所有类型的粉末或液体形式的含乳饮料，其中乳的至少一部分通过以下方法提供：在低于25℃的温度下提供液体乳浓缩物；将pH调节为5.7至6.4；将组合物在80℃至150℃下热处理3秒至300秒；以及将组合物冷却至70℃以下。在一个实施方案中，进一步干燥这种经冷却的组合物。饮料可为咖啡混合料，包括具有和不具有泡沫的卡布奇诺类型、拿铁咖啡。除咖啡和乳之外，咖啡混合料还可包含其它配料，诸如糖、麦芽糖糊精、风味剂或质构剂。
术语“具有平均直径值Dv50的颗粒”是指以聚集物的形式存在的包含酪蛋白胶束和乳清蛋白质的蛋白质网络。pH低于6.5时，乳清蛋白质显示出与酪蛋白胶束形成共价聚集物的强烈倾向。
本发明的饮料中使用的奶粉的平均直径值Dv50的范围在1μm至30μm之间。在一个实施方案中，Dv50值的范围在2μm至25μm之间。在另一个实施方案中，Dv50值的范围在3μm至20μm之间。在又一个实施方案中，d值的范围在5μm至10μm之间。
在本发明的一个实施方案中，干燥为使用低压干燥系统的喷雾干燥形式。平均直径值Dv50可以在5μm至30μm的范围内。平均直径值Dv50也可以在5μm至10μm的范围内。
在一个实施方案中，上述步骤c)的热处理范围在80至100℃下为30秒至300秒，或者在130℃至150℃下为3秒至15秒。
在得出本发明的实验中显示，根据流变仪在20℃下获得的流动曲线测定，重构的喷雾干燥奶粉以10％至50％(w/w)的总固形物含量重构时，表现出在10Pa的剪切应力下测得的至少1000mPa.s的剪切粘度，在100 1/s的剪切速率下测得的至少400mPa.s的剪切粘度，并且这两种条件之间的粘度比为至少1.3。以非本发明的条件处理的所有组合物均不能同时满足这3个标准，表明由蛋白质复合物与脂滴形成的结构对体系的流动行为有直接影响并且可能对其质地性质有直接影响。
在另一个实施方案中，本发明还涉及一种用于制备奶粉的方法，该方法包括以下步骤：a)在低于25℃的温度下提供液体乳浓缩物；b)将pH调节为5.7至6.4；c)将组合物在80℃至150℃下热处理3秒至300秒，使得根据流变仪在20℃下以至少10％(w/w)的浓度获得的流动曲线测定，所得组合物表现出：在10Pa的剪切应力下测得的剪切粘度为至少1000mPa.s，在100 1/s的剪切速率下测得的剪切粘度为至少400mPa.s，并且这两种条件之间的粘度比为至少1.3；d)将组合物冷却至70℃以下；以及在步骤d之后干燥组合物。在本发明的一个实施方案中，干燥为使用低压干燥系统的喷雾干燥形式。在一个实施方案中，步骤d)在60℃以下进行。
在本发明的一个具体实施方案中，干燥奶粉的特征在于，干燥后粉末颗粒中存在少量空气。更具体地，粉末颗粒中的空气的体积分数小于2％，如通过对嵌入组织蛋白酶中的粉末颗粒的截面进行图像分析所确定。
在本发明的一个具体实施方案中，干燥是喷雾干燥的，并且喷雾干燥奶粉的特征在于，喷雾干燥后粉末颗粒中存在令人惊讶的少量空气。更具体地，通过图像分析确定粉末颗粒中的空气的体积分数小于2％。
术语“在含水介质中重构”是指将奶粉在液体如水中重构。液体可能是乳。这种工艺通常在室温下进行，并且可以包括搅拌装置。该工艺可在较高的温度下进行，例如用于制备热饮料时的85℃。
本发明人惊奇地发现，由于优化的制备工艺，包括热和酸性条件的受控运用，干燥奶粉的质地和口感得到了增强。
这些蛋白质聚集物形成网络，这被认为结合水并(在存在脂肪的情况下)将脂肪球困住，并且增大混合料粘度，产生独特的细腻柔滑质感，如同存在更高含量的脂肪一般。
在本发明的一个实施方案中，喷雾干燥乳组合物不包含任何增稠剂和/或稳定剂。这种增稠剂的示例包括亲水胶体，例如黄原胶、角叉菜胶、瓜尔胶、刺槐豆胶或果胶以及食品级淀粉或麦芽糖糊精。
喷雾干燥有若干种类型的雾化，诸如离心轮、液压(高)压力喷嘴，气动(双相喷嘴)和声波雾化。术语“低压干燥系统”是指保护酪蛋白-乳清蛋白质聚集物结构的离心轮或气动雾化系统。已经观察到，诸如液压(高)压力喷嘴雾化的高压雾化器导致剪切效应，从而破坏酪蛋白-乳清蛋白质聚集物，进而破坏其独特的功能。这种高压雾化器可用于制造常规的奶粉；然而，这种高压系统不适合于生产本发明的样品。
在另一个实施方案中，咖啡混合料组合物包含比例为1:1至1:5的咖啡提取物和奶粉；其中本发明的奶粉用其它干燥乳的方法进行干燥，诸如冷冻干燥和辊干燥，作为实现预期产品有益效果的替代工艺。具体地讲，该工艺得到的奶粉在含水介质中重构时，得到平均直径值Dv50在5μm至30μm范围内的酪蛋白-乳清蛋白质聚集物。平均直径值Dv50也可以在5μm至10μm的范围内。具体地讲，根据流变仪在20℃下获得的流动曲线测定，该工艺得到的奶粉在含水介质中以最小至少10％(w/w)的总固形物重构时，表现出在10Pa的剪切应力下测得的至少1000mPa.s的剪切粘度，在100 1/s的剪切速率下测得的至少400mPa.s的剪切粘度，并且这两种条件之间的粘度比为至少1.3。
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他方面。
现将在下面的非限制性实施例中进一步详细描述本发明。
实施例
本发明的奶粉1(脱脂奶)
将新鲜脱脂奶通过板式热交换器预热至72℃，并通过Scheffers 3效降膜式蒸发器(得自Scheffers B.V.)浓缩至总固形物含量为约45％。将乳浓缩物通过板式热交换器冷却至4℃，并使用柠檬酸将pH调节至6.0。将经pH调节的乳浓缩物通过板式热交换器再次预热至60℃，然后通过直接蒸汽喷射系统(雀巢(Nestlé)自主构建)加热至94℃并保持约150秒的时间。在热处理后，将乳浓缩物通过3VT460CREPACO刮板式热交换器(得自APVInvensys Worb)快速冷却至50℃。然后将乳浓缩物通过两相喷嘴系统(1.8mm喷嘴)在雀巢3.5m Egron(自主构建)上喷雾干燥至最大含水量为3％，并装入气密袋中。喷雾干燥条件为：50℃产品温度下产品流量为342L/h，热空气入口温度为230℃，并且出口空气温度为72℃。
本发明的奶粉2(全脂奶)
将生乳通过板式热交换器预热至60℃，并通过Gaulin MC 15 10OTBSX高压均化器(250巴)均质化。随后，将均质化奶通过Scheffers3效降膜式蒸发器(得自Scheffers B.V.)浓缩至总固形物含量为约35％(w/w)。将乳浓缩物通过板式热交换器冷却至4℃，并使用柠檬酸将pH调节至6.0。通过板式热交换器将经pH调节的乳浓缩物再次预热至60℃，然后通过直接蒸汽喷射系统(雀巢(Nestlé)自主构建)加热至87℃并且保持150秒的保持时间。在热处理后，将乳浓缩物通过3VT460CREPACO刮板式热交换器(得自APV Invensys Worb)快速冷却至50℃。然后将乳浓缩物通过两相喷嘴系统(1.8mm喷嘴)在雀巢3.5m Egron(自建)上喷雾干燥至最大含水量为3％，并装入气密袋中。喷雾干燥条件为：48℃产品温度下产品流量为380kg/h，热空气入口温度为250℃，并且出口空气温度为65℃。
通过将咖啡冷冻干燥固形物与如上所述的奶粉(1或2)混合，制备咖啡混合料。此类咖啡混合料的配方和营养在以下实施例中提供。
制备了四个原型，原型1为含奶精的咖啡混合料；原型2为拿铁咖啡；原型3为由自动售货系统制备的卡布奇诺和拿铁玛奇朵，并且原型4为充气甜味奶。
实施例1：原型1–含奶精的咖啡混合料
本实施例的咖啡混合料是冷冻干燥咖啡与非乳制奶精、糖和诸如麦芽糖糊精、风味剂和盐等配料的干混合料。配方和营养示于表1和表2中。
表1：原型1的配方
表2：原型1的营养数据
针对上述样品执行感官测试并记录于下表3中。
表3：原型1的感官评估
执行颗粒尺寸分布分析测量和显微镜观察，并记录于图1和图2中。
实施例2：原型2–拿铁咖啡
原型2为包含发泡奶精的咖啡饮料，在重构后形成层。配方示于表4中。
表4：原型2的配方
配料名称 参照物(g) 原型2(g)
发泡奶精 4.50 4.50
加乳奶精 5.00 0.00
膳食纤维 7.86 7.86
糖 2.50 2.50
Nacl 0.08 0.08
羧甲基纤维素 0.05 0.05
风味乳脂 0.02 0.02
冷冻干燥咖啡 1.60 1.60
本发明的样品1 0.00 5.00
针对上述样品执行感官测试并记录于下表5中。实验室分析未检测到明显的色差。原型2的分层效应比参照物更为显著。
表5：原型2的感官评估
执行颗粒尺寸分布分析测量和显微镜观察，并记录于图3和图4中。
实施例3
将本发明的奶粉1和奶粉2用于咖啡分配系统(Nescafe Milano)。最终饮料(拿铁玛奇朵)在口感、发泡特性和泡沫质地得到改善。配方示于下表6中。
表6：原型3–得自自动售货系统的拿铁玛奇朵
奶粉参照物、样品1、样品2[g] 18,4
水[mL] 182,0
咖啡[g] 1,6
对从如上所述的分配系统分配的饮料(奶加咖啡拿铁玛奇朵)进行感官评估。感官数据示于下表7中。对样品的显微镜检查显示出聚集结构。
表7：原型3的感官评估
(拿铁玛奇朵)
执行颗粒尺寸分布分析测量和显微镜观察，并记录于图5和图6中。
实施例4：原型4–起泡甜味奶
将本发明的样品1或样品2以9％和12.5％的总固形物溶解，并加入5g糖。将该甜味乳饮料在商用奶起泡设备(Nespresso Aeroccino 3，瑞士雀巢奈斯派索(NestléNespressoSA,Switzerland))中起泡，并与由相同设备起泡的商用脱脂奶和全脂奶进行比较。
与参照样品相比，本发明的起泡乳饮料(脱脂奶和全脂奶)具有改善的发泡特性和泡沫质地。
执行颗粒尺寸分布分析测量和显微镜观察，并记录于图5和图6中。
实施例5：改善稳定性以防止酸性环境中蛋白质絮凝
与参照脱脂奶相比，本发明的奶粉1(脱脂奶)显示出更好的抗蛋白质絮凝稳定性。对于每个样品，在室温下将25g粉末溶解于175g水中并搅拌5分钟。逐步添加磷酸(浓度为5％)，测量pH和颗粒尺寸分布(PSD)并记录于图8中。
PSD增大表明蛋白质絮凝。对于参照奶，从pH为5.2开始检测到絮凝物，其尺寸随着pH减小而增大。对于由本发明的奶粉1制成的奶，在从pH为5.0开始的偏酸性环境中检测到絮凝物。

Claims (14)

1.一种包含饮料混合料组分和奶粉的饮料组合物，其中所述奶粉的至少一部分包含酪蛋白和乳清蛋白质，使得所述奶粉在含水介质中重构时包含酪蛋白-乳清蛋白质/脂肪聚集物，并且其中如通过激光衍射测得所述奶粉具有至少1μm的平均直径值Dv50。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述饮料混合料组分包含咖啡、茶、水果、草本植物、可可以及它们的组合。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，还包含糖、麦芽糖糊精、风味剂和质构剂。
4.根据权利要求1至3所述的组合物，其中所述饮料混合料组分是咖啡，并且其中所述饮料包含比例为1:2至1:12的咖啡和奶粉。
5.根据权利要求1至3所述的组合物，其中所述饮料混合料组分是可可，并且其中所述饮料包含比例为1:3至1:6的可可和奶粉。
6.根据权利要求1至4所述的组合物，其中限定的所述重构奶粉的平均直径值Dv50在1μm至30μm的范围内。
7.根据权利要求1至4所述的组合物，其中限定的所述重构奶粉的平均直径值Dv50在5μm至10μm的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中所述奶粉包括半脱脂、脱脂和/或全脂奶粉。
9.一种用于制备根据权利要求1至8中任一项所述的饮料组合物的方法，包括以下步骤：
a)在低于25℃的温度下提供液体乳浓缩物；
b)将pH调节为5.7至6.4；
c)将所述组合物在80℃至150℃下热处理3秒至300秒；
d)将所述组合物冷却至70℃以下；
e)在步骤d之后干燥所述组合物，以得到奶粉，
f)将可溶性饮料混合料组分与在步骤e中获得的所述奶粉混合。
10.一种饮料胶囊，包含根据权利要求1至8中任一项所述的饮料组合物或通过根据权利要求9所述的方法获得的饮料组合物。
11.一种制备饮料的方法，所述方法包括将含水介质引入根据权利要求10所述的胶囊中以制备饮料以及从所述胶囊分配所述饮料。
12.一种用于制备饮料的方法，包括将根据权利要求1至8中任一项所述的饮料混合料组合物或通过根据权利要求9所述的方法获得的饮料与含水介质、优选水混合的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述混合步骤通过机械搅打器或水射流在饮料分配器内实施。
14.一种用于在饮料分配器内制备饮料的方法，所述饮料分配器包括至少一个储存可溶性饮料混合料组分粉末的第一容器和至少一个储存可溶性奶粉的第二容器，所述可溶性奶粉如权利要求1或6至8所述或者由权利要求9所述的方法的所述步骤a)至e)获得，
所述方法包括以下步骤：
-通过将来自所述第一容器的可溶性饮料混合料组分粉末的剂量和来自所述第二容器的可溶性奶粉的剂量配量并混合而实施权利要求9所述的步骤f)，以获得根据权利要求1至8中任一项所述的饮料，以及
-将所述饮料混合料组合物与含水介质、优选水混合。
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