CN109640672A

CN109640672A - 膨松剂

Info

Publication number: CN109640672A
Application number: CN201780051290.4A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·詹姆斯·布朗
Original assignee: Kudos Blends Ltd
Current assignee: Kudos Blends Ltd
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2019-04-16
Also published as: AU2017282091A1; WO2017221018A1; EP3474670A1; US20190223455A1; AU2017282091B2; MX2019000116A; BR112018076980A2; CA3029117A1

Abstract

一种膨松组合物，其可增强膨松并减少酸化剂的使用，该膨松组合物包含(1)碱金属碳酸氢盐；(2)沉淀剂，其量为每摩尔碳酸氢盐对应至少0.1摩尔，优选至少1摩尔，沉淀剂为水溶性碱土金属盐；以及(3)任选的酸化剂；其中(2)和(3)的总含量为在沸腾的水溶液中与(1)完全反应所需的化学计量的量的105％至800％。在优选实施方案中，酸化剂形成水不溶性钙盐或镁盐，并且足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐大于0.105g的可置换的氢，并且沉淀剂为水溶性钙盐或镁盐，其能够使所述酸化剂沉淀或与所述酸化剂复合，并且当在烘焙混合物中加热膨松剂时，沉淀剂的存在量足以提供低于6.5的最终pH，这使得能够包含有效量的防腐剂。

Description

膨松剂

技术领域

本发明涉及适合用于烘焙的膨松剂。

背景技术

定义

如本文所用，下列术语应认为具有以下含义：

“酸化剂”是指具有可置换的氢的酸或酸式盐，其中该酸或酸式盐在使用时根据现行法规允许用于食品用途；

“烘焙”是指处理可膨松产品的任意方法，该方法包括将产品加热至高于60℃的温度，以形成瓤心(crumb)，“烘焙”包括烘箱烘焙、微波、炸制和烤制。

“GDL”是指葡萄糖酸-δ-内酯。

“MSC”是指柠檬酸单钠盐；

“MCPa”是指无水磷酸单钙盐；

“MCP m”是指磷酸单钙盐一水合物；

“中和值”是评价烘焙业中酸化剂的有效性的标准方法。可以如以下文献所述来确定中和值：由Chemische Fabrik Budenheim(1996)在纽约出版的Brose、Becker和Bouchain的标准参考文献“Chemical Leavening Agents”的第49页，其提到了由Verlag GiselaLiedl出版的Adolph Beythien和W Diemair的“Laboratoriumsbuch fur denLebensmittelchemiker”；8.München Aflage(1971)-慕尼黑第8版，第11-17页的方法；

“非酸性”是指中和值小于2；

“沉淀阳离子”是指在烘焙混合物中加热时使碳酸盐沉淀、和/或使酸化剂沉淀或与酸化剂复合的碱土金属阳离子；

“沉淀剂”是指在使用时根据现行法规允许用于食品用途的沉淀阳离子的水溶性盐；

“沉淀酸化剂”是指这样的酸化剂，该酸化剂是沉淀阳离子和二价酸或多价酸的部分中和的盐；

“可置换的氢”是指在水溶液中pKa为3至14的氢；

“SALP”是指磷酸钠铝；

“SAPP”是指酸式焦磷酸钠。

“水溶性”是指在20℃时水溶解度大于3重量％，优选大于5重量％。

问题

化学膨松剂通常包含碱金属碳酸氢盐和酸化剂，该酸化剂在酸/碱反应中与碳酸氢盐反应以释放二氧化碳，

NaHCO₃+HA→NaA+H₂O+CO₂

其中HA是具有至少一个可置换的氢的酸。

许多较便宜的酸(如较强的矿物酸或羧酸，例如盐酸、乙酸或柠檬酸)过于活跃而不能用作工业烘焙应用中的酸化剂，这是因为这些酸在室温下与碳酸氢盐反应过于剧烈，从而在烘焙前释放出过多的二氧化碳。

为了避免过早或过快地释放二氧化碳，已经证明有必要使用更昂贵的酸，如酸式焦磷酸钠(当用量较高时，该酸式焦磷酸钠会留下令人不快的余味)、磷酸钠铝(其具有健康问题)或者甚至更昂贵的葡萄糖酸-δ-内酯。目前最常用的酸化剂是SAPP。酸化剂占普通烘焙粉成本的很大一部分。

我们现在已经发现，即使使用这些酸化剂，在形成瓤心结构时的烘焙关键阶段，所释放的理论上可获得的二氧化碳相对较少，该阶段开始于60℃至70℃之间的淀粉的糊化温度。在该阶段之前，混合物流动性太强而不能保留大部分的释出气体，而在该阶段之后，混合物的固化会使反应物质固定并阻止反应完成。

如果产品的pH太高，例如高于8，则存在变色和产生异味的问题。这些问题对于诸如蛋糕之类的增甜产品尤为严重。这可能是由于使用化学计量不足的酸化剂导致的。

市售烘焙食品的主要问题是延长烘焙产品的保质期。这可以通过降低水活度来实现，但是对于用于该目的的添加剂，如盐或磷酸钙，当以足够的量添加以产生有用的效果时都具有显著的缺点。可替代的方法是使用防腐剂。

适合用于食品用途的唯一有效防腐剂需要酸性条件。这些防腐剂在任何高于6.5的pH下基本上无效，并且通常需要约6或甚至更低的pH值才能完全有效。使用烘焙粉中可接受的所有弱酸来获得这么低的值是困难的或不可能的。在实践中，结果是昂贵且不令人满意的折衷方案，即，使用大大过量的昂贵酸化剂来得到勉强合适的pH，并且通常使用超过常规推荐的量的防腐剂，许多消费者对此反感。

过量的酸化剂还会导致二氧化碳过早释放并减少膨松。膨松系统的配方设计师一直力求尽可能接近酸化剂与碳酸氢盐的化学计量比。过量的碳酸氢盐会产生具有深色瓤心和异味的碱性产品。酸化剂太多会浪费昂贵的成分并降低膨松效果。

迄今为止，化学膨松剂在面包中几乎没有得到应用。一个原因是使用SAPP获得的独特焦磷酸盐味道。适合用于面包的化学膨松系统由于消除了发酵阶段(这将显著地加速生产)而将具有巨大的商业利益。

自从一百五十年前首次发明化学膨松剂以来，即存在上述所有问题。业界已经认同这是系统的固有特征。我们现在发现情况并非如此。

本发明的目的

本发明的一个目的是更有效地使用膨松系统的成分。

另一个目的是避免使用酸化剂，或减少因给定的产品体积增大和/或实现给定的pH降低所需的酸化剂的量。

另一个目的是允许使用更便宜的酸化剂，以获得迄今为止需要更昂贵的系统的结果。

另一个目的是允许使用通常不与碳酸氢盐反应的化合物作为酸化剂。

另一个目的是避免或减少在烘焙粉中使用磷酸盐。

另一个目的是避免或减少在烘焙粉中使用铝。

另一个目的是降低烘焙产品中的盐量。

另一个目的是延长烘焙产品的保质期。

另一个目的是在不添加盐或磷酸钙的情况下降低水的活性。

本发明的另一个目的是提供具有足够低的pH的产品，从而使得在使用烘焙食品中可接受的酸化剂的情况下能够有效使用防腐剂。

本发明的另一个目的是减少允许有效使用防腐剂所需的酸化剂的量。

发现

人们早就知道，仅使用热量来分解碳酸氢盐，可以在没有酸化剂的情况下获得膨松效果：

2NaHCO₃→Na₂CO₃+CO₂+H₂O。

在水溶液中，所述反应是平衡的。二氧化碳在环境温度下的高溶解度维持向左的平衡，但在高温下的低溶解度使平衡向右进行。然而，该反应仅释放了一半的可用二氧化碳。剩余物作为碱金属碳酸盐保留，该碱金属碳酸盐碱性过大而在大多数产品中是不可接受的，这是因为高pH与令人不快的味道和瓤心变暗有关。

本发明源于完全消除酸化剂的使用(即，用离子交换反应代替常规的酸/碱反应)的不成功的尝试。我们认为代替使用酸化剂的更便宜的方案可能是添加沉淀剂，如氯化钙。在水溶液中，这应该使在上述热驱动的歧化反应中形成的碳酸盐沉淀为碳酸钙，并留下基本上非碱性的氯化钠溶液：

Na₂CO₃+CaCl₂→CaCO₃+2NaCl。

这样的系统需要两倍量的碳酸氢盐来释放相同量的二氧化碳，但这比使用酸化剂要便宜得多。

然而，基于简单含水系统的预测在应用于烘焙混合物(如面团或面糊)时通常具有误导性，该烘焙混合物是复杂的混合物，其中可能发生许多竞争反应，并且在烘焙过程中，该烘焙混合物在反应完成之前可形成能够固定反应物质的基质。

在实践中，我们发现按照上述反应所需比例使用碳酸氢钠和氯化钙烘焙面团得到的产品具有不可接受的高碱度和差的膨松效果。添加过量的钙盐不是明显的选择，因为氯化钙本身是碱性的，并且在使用尽可能接近化学计量的量的膨松过程中与常规相悖。因此，我们得出这样的结论：酸化剂的存在是必不可少的。

然而，我们发现，通过向碳酸氢盐和酸化剂的混合物中添加充足的选自水溶性碱土金属盐的沉淀剂从而与碳酸氢盐或其分解产物和/或与酸化剂相互作用，可以实现本发明的各个目的。

我们发现，当以足够高的量将沉淀剂添加到碳酸氢盐和酸化剂的混合物中，使得沉淀剂和酸化剂与碳酸氢盐的总摩尔量比例处于化学计量过量时，沉淀剂和混合物中的其他两种组分的每一者之间均存在令人惊讶的有益相互作用。

在瓤心结构开始形成时的烘焙关键阶段，沉淀剂可加速由碳酸氢盐释放二氧化碳。这使得系统更为有效并且减少了产生给定体积增加所需的膨松剂的量。

我们还观察到沉淀剂的存在可获得比不存在碱土金属离子时更轻的瓤心。

我们进一步发现钙和镁的水溶性盐均可提高大多数常用于烘焙的酸化剂的有效性，因此仅需要较少的量来实现给定的pH降低。这使得可以减少昂贵的酸化剂的量和/或使用更便宜的酸化剂来得到相同的结果。

我们已经发现，与迄今为止使用烘焙食品中可接受的酸化剂来降低pH相比，当将钙盐和/或镁盐添加到含有过量酸化剂的系统中时，我们可以在使用较少过量的酸化剂的同时，进一步降低pH。特别是我们首次使用适用于膨松制剂的酸化剂，实现了pH值低到足以允许防腐剂的有效使用，与此同时节省了酸化剂的成本。

我们还发现，在含有SAPP的系统中使用沉淀剂可减少或消除焦磷酸盐的特征味道。

最后，我们对于我们的膨松系统的有效性提高以及钙对瓤心颜色的有益效果的观察结果使我们重新考虑无酸化剂系统。在我们的初始实验中，为了补偿与正常酸/碱系统相比仅释放50％的二氧化碳的事实，我们假设所需的碳酸氢盐的量将是正常使用量的两倍。我们还假设，为了获得中性pH，如在常规系统中那样需要化学计量量的沉淀剂，以便不留下过量的碱性反应物。

与直觉相反，我们发现：在增加相对于化学计量所需的量的碱性沉淀剂的量的同时减少添加到面团中的碳酸氢盐的量会得到改善的膨松和这样的产品，该产品尽管pH高，但没有表现出通常与高碱度相关的不良作用。这可提供这样的可接受的产物：通过结合降低的水活度和高pH，其具有足够高的碱度从而是自我防腐的。

理论

本发明的膨松系统的一个令人惊讶的特征是在瓤心结构开始形成时的烘焙过程中的关键点快速释放二氧化碳。不希望受任何理论的限制，我们认为：在传统烘焙中发生这种情况的温度下，两个反应是竞争的。第一个是碳酸氢盐和酸化剂之间的酸/碱反应，而另一个是碳酸氢盐的热驱动歧化反应，其中该歧化反应涉及碳酸氢盐平衡歧化成二氧化碳和碳酸盐，并且在室温下被二氧化碳的高溶解度所抑制。在高温下，二氧化碳是不溶的并被快速释放，因而不再造成限制。

因为，在常规系统中，碳酸盐继续与酸化剂反应，所以第二个反应没有引起注意。然而，我们认为通过沉淀碱土金属离子以比酸碱反应显著更高的速率除去碳酸盐，从而使平衡移动并加速热驱动歧化反应。作为结果，在烘焙过程中的最有效阶段存在二氧化碳释放的激增。这使得活性成分能够被更有效地利用。

本发明的另一个令人惊讶的特征是沉淀剂与大多数酸化剂反应的方式。不希望受任何理论的限制，我们认为那些与碱土金属形成水不溶性盐的酸化剂在烘焙条件下与碱土金属盐反应，从而使酸化剂的碱土金属盐沉淀并释放出等量的共轭酸，例如

CaCl₂+2HA→CaA₂+2HCl

该反应在室温下不会造成任何显著的二氧化碳释放，但在加热时会释放共轭酸。其中，如在盐酸的情况下，共轭酸比酸化剂更强，这导致pH急剧下降至低于酸化剂本身可达到的水平。我们认为，释放更强的共轭酸可能有助于高温下二氧化碳的激增。我们相信可以通过与沉淀剂复合的酸化剂来产生类似的效果。

对于诸如磷含氧酸及其酸式盐之类的酸化剂(其中一个或多个可置换的氢原子具有过高的pK_a而不能与碳酸氢盐反应)，观察到了向一些酸化剂添加碱土金属盐的其他令人惊讶且有益的效果。在这种情况下，碱土金属盐能够与所有可置换的氢反应(每摩尔可置换的氢可释放1摩尔共轭酸)，从而增加酸化剂的有效碱度。作为结果，可减少所需的磷酸盐和铝(例如，当使用两种最常用的酸化剂SAPP和SALP时)的量，这在健康和口味方面均有益处。该现象也可用于活化通常太弱而不能与碳酸氢盐反应的酸化剂，如磷酸二钠盐和磷酸二钾盐。

使用焦磷酸盐(如SAPP)抑制达到低pH的主要因素是部分中和的焦磷酸盐离子的强缓冲作用。沉淀剂使焦磷酸盐沉淀从而除去缓冲液。

在SAPP的情况中，与碳酸氢盐反应的公认机制是

2Na₂H₂P₂O₇+4NaHCO₃→2Na₄P₂O₇+4H₂O+4CO₂。

上述机制将引起可用二氧化碳的100％释放。然而，这是不可能的，因为这需要使SAPP的两个可置换的氢原子均与碳酸氢盐反应。对于SAPP分子的第二个氢的去质子化，所测得的pK_a值太高，从而使SAPP分子的第二个氢不能与诸如碳酸氢钠之类的弱碱发生任何显著程度的反应。

我们假设了另一种机制，根据该机制，SAPP与碳酸氢盐反应以形成焦磷酸三钠和碳酸钠，从而释放出75％的可用二氧化碳：

2Na₂H₂P₂O₇+4NaHCO₃→2Na₃HP₂O₇+Na₂CO₃+3H₂O+3CO₂。

然后，可能进行随后的循环反应，该循环反应由焦磷酸三钠使强碱碳酸盐重新质子化开始：

Na₃HP₂O₇+Na₂CO₃→Na₄P₂O₇+NaHCO₃。

通过连续循环，释放的二氧化碳将渐近地趋于100％。

我们发现，当在90℃的水溶液中将SAPP与碳酸氢钠加热15分钟时，释放的二氧化碳的量不是如目前公认的机制所预测的100％，而是78％，这符合我们提出的机制。然而，根据本发明添加氯化钙使释放的二氧化碳的量增加到超过97％，从而在实践中获得当前不正确的理论所承诺但未能实现的结果。

由于已经表明瓤心变暗是由氨基酸和糖之间的美拉德(Maillard)反应引起的，因而碱土金属对瓤心结构变浅的作用是令人惊讶的。已经表明(“Impact of MineralElements Ca,Mg and Fe on the Maillard Reaction in Model Systems with Casein”Danute Terese Ramonaityte,FOODBALT 2008)钙可促进美拉德反应，因此钙应该加剧美拉德反应所造成的问题。然而，美拉德反应也需要碱性条件。

我们认为，在烘焙的早期阶段，面糊中会发生变暗效应。在常规的酸/碱膨松系统中，pH在烘焙期间下降，面糊是相对碱性的。然而，我们认为：在本发明的新系统中会发生相反的情况。碱土金属离子使一些碳酸氢盐歧化，以形成碱土金属碳酸盐和碳酸。碳酸使面糊的pH降低，从而抑制了美拉德反应，因此抑制了变暗效应。当将面糊加热时，二氧化碳被驱除因而pH升高。此时，瓤心结构的形成和水分的损失抑制了进一步的化学反应。由于根据本发明使用氯化钙而产生的额外的变浅效果可能是由碳酸钙的沉淀造成的。

我们认为，传统的烘焙食品中的与高pH相关的异味部分归咎于美拉德反应的苦味产物，并且还归咎于在酸化剂的量小于化学计量的条件下由碳酸氢盐的热降解形成的碳酸钠。碳酸盐有肥皂味。然而，在本发明中，高pH主要是由于过量氯化钙的残留物，其不会产生异味。因此，虽然我们不期望在不使用至少一些酸化剂的情况下能够得到pH小于8的产品，但是通过使用本发明，这样的高pH值也不会造成常见的问题。

几乎可以肯定上述理论过于简单化，因为该理论没有解释本发明所有的观察结果，特别是在酸化剂的量小于没有沉淀剂时所需的化学计量量的系统中的钙和镁之间的差异。我们认为沉淀剂和碱金属碳酸氢盐之间的反应是通过碱土金属碳酸氢盐进行的，例如，

CaCl₂+2NaHCO₃→Ca(HCO₃)₂+2NaCl

然后碳酸氢盐中间体歧化沉淀碳酸钙并释放出二氧化碳：

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃+H₂O+CO₂

碳酸氢钙中间体比相应的镁盐溶解度显著更高，并且镁的反应速率相应地更慢。

现有技术

US 5 882 712(Wu)描述了氯化钙或氯化镁或它们的水合物据称作为平衡膨松系统中的酸的用途，该膨松系统仅含有足够的总“酸”(包括钙盐和镁盐)以置换Wu中所描述的酸/碱反应中的所有可用二氧化碳。

该公开内容难以解释，因为通常提供的未污染的氯化钙和氯化镁实际上不是如本文所定义的酸化剂。氯化钙和氯化镁不具有可置换的氢，并且不会降低水的pH。氯化钙和氯化镁实际上是碱性的，其水溶液的pH大于8.5，该pH通常与烘焙食品中的问题有关。Wu的专利指出氯化钙和氯化镁是路易斯酸，但这是不相关的，因为术语“路易斯酸”是误称，不是指通常定义的特定类型的酸，而是指完全不同的含义，包括通过供应电子对来形成配位键。本领域中使用的术语“酸”不被本领域技术人员理解为包括路易斯酸。

我们从未观察到未污染的氯化钙或氯化镁与碳酸氢钠之间的酸/碱反应，并且这样的反应似乎与目前公认的化学定律相冲突。当我们使氯化钙和碳酸氢钠的水溶液在室温下静置时，我们无法检测到任何二氧化碳的释放。

我们能够查到的“酸性氯化钙”的唯一文献(US 4 464 443(Farrell等人))提到从不明来源获得的用作干燥剂的氯化钙是酸性的，并且使用前需要用碳酸钠中和。这一定涉及酸污染，因为我们知道的氯化钙和碳酸钠之间的唯一反应是上述造成碳酸钙从水溶液中沉淀的反应。这是离子交换反应，而不是酸/碱反应，并且不会产生任何显著的二氧化碳释放。因此，Wu的酸性反应物的身份是一个谜。

根据中和程度，可以以碱性和酸性形式提供用于烘焙的几种常见酸化剂。因此，有经验的读者可能会认为由Wu描述的“酸性”碱土金属氯化物类似地被部分中和。然而，我们发现游离盐酸反应太快而不能提供有效的膨松。

Wu没有描述他的“酸”的来源，没有指明任何具体程度的中和或给出任何pH值。没有这些细节，读者无法计算平衡系统所需的量。在他的实施例中，Wu使用了这样的氯化钙与碳酸氢盐的比例，该比例对应于如果他的氯化钙实际上是二元酸时所需的化学计量比。

可能是Wu的氯化钙被面团中的一些不明成分(如氯化面粉)的酸污染了，这可以解释加热前二氧化碳的释放，并且作者将烘焙中的碳酸氢盐的热驱动歧化反应误认为是酸/碱反应。

无论何种解释，Wu的制剂都不能提供增强的膨松效果，而增强的膨松效果是本发明的特征。我们尝试使用普通的市售氯化钙重复Wu的例子，其结果与我们自己在没有常规酸化剂的情况下以化学计量的量使用氯化钙的不成功尝试中获得的不良结果相同。

Wu坚持使用“平衡系统”(将氯化钙视为与二元酸等同有效)反映了本领域需要严格遵守化学计量比的思维方式。因此，Wu的教导与本发明相悖，其中相对于碳酸氢盐，本发明需要比Wu的平衡系统所需的显著更高的沉淀剂和酸化剂的总量。

US2015/0132437 A1描述了向常规的平衡膨松系统中添加催化量的镁离子和钾离子，以控制储存期间罐装面团中二氧化碳的释放。该专利的教导与使用钙相悖，并且所用的镁的量不足以使酸化剂沉淀，并且不足以在烘焙的关键阶段促进二氧化碳的释放。

US 3 653 917描述了向天使蛋糕食品混合物中添加氯化钙以利于不合标准批次的回收。没有暗示添加剂会对膨松系统产生任何影响，并且推荐量太少而不会在膨松系统方面起作用。

发明内容

本发明

因此，本发明提供了这样一种膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐或碳酸氢铵；

(2)每摩尔碳酸氢盐至少0.1摩尔，优选至少1摩尔的沉淀剂，该沉淀剂任选地包含沉淀酸化剂；以及

(3)任选的酸化剂；其中(2)和(3)的总含量为在沸腾的水溶液中与(1)完全反应所需的化学计量的量的105％至800％。

优选地，酸化剂以基于酸化剂和碳酸氢盐之间的酸/碱反应的非化学计量比例存在。

优选地，酸化剂的量小于化学计量的量的90％，更优选小于化学计量的量的10％。

根据另一个实施方案，本发明提供了这样一种膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)沉淀剂和/或沉淀酸化剂，该沉淀剂和/或沉淀酸化剂的总量足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐1g至8.8g，优选至少1.1g的沉淀阳离子；以及

(3)酸化剂，其可为所述沉淀酸化剂或可包含所述沉淀酸化剂，酸化剂的总量足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐0.025g至0.2g的可置换的氢。

或者，本发明提供了这样一种膨松剂，其包含下列物质作为组分：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)沉淀剂；以及

(3)任选的酸化剂；其中在x＝0和x＝47.5之间以及在x＝52.5和105之间，y>x+5；并且在x＝47.5和x＝52.5之间，y>80；其中x是每100毫摩尔所述组分中，在与存在的任意非磷酸盐酸化剂完全反应之后将保留的碳酸氢钠的毫摩尔量，而y是每100毫摩尔所述组分中的沉淀剂的毫摩尔量。

或者，本发明提供了这样一种膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)沉淀剂和/或沉淀酸化剂，该沉淀剂和/或沉淀酸化剂的总量足以提供c＝25至200；以及

(3)酸化剂，其可为所述沉淀酸化剂或可包含所述沉淀酸化剂，酸化剂的总量足以提供h＝25至200，并且优选地h+2c>100；其中c是每100毫摩尔碳酸氢盐的沉淀阳离子的总毫摩尔数，而h是每100毫摩尔碳酸氢盐的氢离子的总毫摩尔数。

(1)碱金属碳酸氢盐或碳酸氢铵；

(2)酸化剂，其形成非水溶性钙盐或镁盐，并足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐大于0.105g的可置换的氢；

(3)沉淀剂，其为碱土金属的水溶性盐，并且能够使所述酸化剂沉淀或与所述酸化剂复合，当在烘焙混合物中加热膨松剂时，沉淀剂的量足以提供低于6.5的最终pH；

(4)有效量的防腐剂。

或者，本发明提供了这样一种膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)酸化剂，其形成水不溶性钙盐或镁盐，并足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐大于105毫摩尔的可置换的氢；

(3)沉淀剂，其为碱土金属的水不溶性盐，并且能够利用比所述酸化剂更强的酸使所述酸化剂沉淀，当在烘焙混合物中加热膨松剂时，沉淀剂的量足以提供低于6.5的最终pH；以及

(4)有效量的防腐剂。

本发明还提供了根据前述实施方案中任一项所述的膨松剂，其包含碳酸氢盐、氯化钙以及正磷酸盐或焦磷酸盐酸化剂的混合物。

本发明还提供了包含前述膨松剂的烘焙粉。

本发明还提供了包含前述膨松剂的自发面粉。

本发明还提供了包含前述膨松剂的烘焙混合物。

根据另一个实施方案，本发明提供了上述膨松剂在烘焙中的用途。

根据另一个实施方案，本发明提供了一种烘焙方法，该方法包括加热上述烘焙混合物。

本发明进一步提供了通过烘焙上述烘焙混合物而制备的甜食。

具体实施方式

在本发明的下文讨论中，除非有相反表述，否则对于参数允许范围的上限或下限的备选值的公开内容，以及所述值之一较另一值更高度优选的说明，应理解为隐含地阐明了所述参数的介于所述备选值的更优选和较不优选之间的各个中间值本身优于所述较不优选的值，并且也优于介于所述较不优选的值和所述中间值之间的各个值。

碳酸氢盐

碱金属碳酸氢盐可以为碳酸氢锂，但优选为碳酸氢钠，或基于健康原因以及略胜一筹的膨松效果而最优选为碳酸氢钾。碳酸氢铵是有效的，但在烘焙食品中没有广泛使用。可以使用碳酸氢盐的混合物。在沉淀剂的存在下，碱金属碳酸盐不会释放出二氧化碳，除非还存在酸化剂，然而，本文所用的术语“碳酸氢盐”包括碳酸氢盐的水合物和复盐，如倍半碳酸钠，尽管这种复盐相对低效且不建议使用，这是因为这种复盐可能需要高达三倍沉淀剂的量才能沉淀出所有的碳酸盐。

沉淀剂与碳酸氢盐反应，对于每摩尔二氧化碳沉淀出1摩尔的碳酸钙。因此，在无酸化剂系统中，释放出的二氧化碳仅约为常规膨松系统中获得的二氧化碳的一半。这需要相对于面粉使用增加量的碳酸氢盐以获得相同的膨松效果。然而，提高使用碳酸氢盐的效率至少部分地补偿了所捕获的任何二氧化碳。实际使用的碳酸氢盐的实际量根据具体配方而变化。本发明的膨松系统所需的量通常比正常推荐的量多至少10％，优选多至少20％，更通常多至少30％，但少于70％，通常少于60％，更常少于50％。在根据本发明的含有酸化剂的系统中，与常规配方相比，通常可以减少碳酸氢盐的量。

优选将碳酸氢盐研磨至基本上均小于500μ的颗粒尺寸。优选地，为了避免基于面糊的产品中可见的起斑，颗粒尺寸均小于400μ。为了避免基于面团的产品中起斑，我们特别优选均小于250μ的颗粒尺寸，然而为了避免损害最终产品的保质期，颗粒尺寸更优选均小于200μ，最优选小于150μ。

碳酸氢盐的D50优选小于200μ，更优选小于150μ，甚至更优选小于100μ。然而，为了使结块最小化并避免过多灰尘，我们优选D50大于35μ，更优选大于40μ，甚至更优选大于50μ，最优选大于60μ。

我们发现，通过研磨将D50降低到足以避免面团局部不均匀的水平，通常会导致结块问题和过多的细粒。可以将产物研磨至比减少所有粗颗粒所需的D50更大的D50，并通过筛分除去粗颗粒。筛分出的颗粒可以回收利用。我们特别优选研磨至D50为50μ至300μ，并筛分从而至少除去大于400μ的那些颗粒。

筛分之前的研磨产物的D50优选小于200μ，更优选小于150μ，最优选小于120μ，但大于70μ，最优选大于90μ。优选将产物筛分以除去大于300μ的颗粒，更优选除去大于250μ的颗粒。我们不排除通过选择具有非常窄的尺寸分布的研磨机(如万能研磨机，例如涡轮研磨机和筛网研磨机)而直接获得所需颗粒尺寸的可能性。

特别是在碳酸氢钾的情况中，我们优选被包覆的碳酸氢盐以抑制由空气潮气或与酸化剂的过早相互作用而造成的结块和/或降解。包覆层可包含碱土金属碳酸盐、二氧化硅和/或阴离子表面活性剂，如碱金属皂或碱土金属皂。特别优选的是如EP 2 547 211中所述的疏水包覆层。

沉淀剂

沉淀剂优选为非酸性钙盐。对于碳酸盐，单独的镁是相对无效的沉淀剂。在烘焙的后期阶段中二氧化碳释放的激增是本发明最重要的特征之一，该激增对镁来说较小，需要较高量的盐并且在烘焙过程的后期发生。

镁盐，尤其是强酸的镁盐，降低了使用大多数酸化剂可以获得的pH。在这方面，钙和镁的相对有效性主要取决于它们的盐与酸化剂的溶解度。通常钙比镁更为有效。然而，在焦磷酸盐体系中，这两种金属都会形成非常难溶的盐，因而它们是等效的。钙在正磷酸盐系统中更为有效，钙和镁都不会与柠檬酸盐产生很大作用，并且都会形成可溶性富马酸盐，并且不会显著影响富马酸系统或GDL的pH。

可以使用含有至少1重量％，优选至少2重量％，更优选至少3重量％，还更优选至少4重量％，最优选至少5重量％的钙的钙和镁的混合物，并且该钙和镁的混合物与钙表现类似。锌是弱酸性的并且似乎不太具有商业吸引力，除非作为与钙和/或镁的混合物中的次要组分，例如用于营养目的。基于健康的原因，目前不推荐铝。本文所有涉及钙之处均应在上下文允许的任何地方被理解为包括钙、镁及它们的混合物。

合适的盐的实例包括非酸性有机盐(如下列酸的盐：甲酸、乙酸、富马酸、乳酸、柠檬酸、乌头酸、衣康酸、柠康酸、酒石酸、己二酸、抗坏血酸、苹果酸和/或乳糖酸)和无机盐(如氯化物和硫酸盐)。通常优选盐的混合物。可以至少部分地为了其感官效果而选择沉淀剂。因此，含有碳酸氢钠的氯化物在产品中产生氯化钠，这在许多配方中是理想的。这使得能够在不额外添加的盐的情况下获得盐的防腐和口味益处，并提高钠含量。然而，氯化钠在其他配方中可能是不可接受的，并且根据配方，许多其他可用的碱土金属盐具有类似的正面或负面效果。

沉淀剂可提高某些酸化剂(如SAPP、SALP和正磷酸的单钠盐、二钠盐、单钾盐或二钾盐)的中和值，其中一个氢的pK_a通常太高而不能促进膨松效果。已经发现，与碳酸氢盐反应的足够强的酸的水溶性钙盐或镁盐可与所有可置换的氢(最高达约14的pK_a)反应，从而释放出等量的共轭酸。这具有显著提高酸化剂(如SAPP和SALP)的中和值并且使MSP的中和值几乎倍增的作用，从而大大减少了所需的酸化剂的量。

沉淀剂抑制了焦磷酸盐的缓冲作用，当使用SAPP时，沉淀剂显著降低了达到低于7的pH值所需的酸化剂的量。沉淀剂还减少或消除了在SAPP制剂中令许多人反感的焦磷酸盐味道。

在诸如磷酸二钠盐和磷酸二钾盐之类的磷酸二碱金属盐(其不是通常有效的酸化剂)的情况中，添加诸如氯化钙或氯化镁之类的沉淀剂使得这些化合物可用作酸化剂。

沉淀剂优选具有不足以实际用作酸化剂的中和值，例如零或更低。为了避免产物的过量碱度，我们优选中和值大于-1，优选大于-0.5，最优选大于-0.1。我们不排除使用被酸污染的沉淀剂，但在计算总的酸化剂时应考虑所有的此类酸，并且此类酸不应造成二氧化碳显著过早的释放。

当需要降低pH时，优选使用这样的沉淀剂，该沉淀剂是比酸化剂更强的酸的盐，该沉淀剂与酸化剂反应时可释放更强的共轭酸。

在我们优选的无酸化剂制剂中，沉淀剂优选以以下量存在：沉淀由碳酸氢盐的分解形成的所有碳酸盐所需的化学计量的量的至少110％，更优选大于化学计量的量的120％，甚至更优选至少130％，还更优选至少140％，最优选至少150％，但优选少于250％，更优选少于200％，甚至更优选少于175％。当存在酸化剂时，这些比例可以按比例减少。

通常，沉淀剂(包括任何沉淀酸化剂)优选以每100毫摩尔碳酸氢盐大于1.1g、更优选大于1.2g、甚至更优选大于1.4g、还更优选大于1.5g沉淀阳离子的总量存在。每100毫摩尔碳酸氢盐的沉淀剂的比例优选少于8g，更优选少于7g，甚至更优选少于5g，最优选少于2.5g。

或者，每100毫摩尔碱金属碳酸氢盐存在的沉淀阳离子优选大于28毫摩尔，更优选大于30毫摩尔，甚至更优选大于35毫摩尔，还更优选大于40毫摩尔，最优选大于50毫摩尔，但优选少于100毫摩尔，更优选少于80毫摩尔，甚至更优选少于70毫摩尔，最优选少于65毫摩尔。

由于与不包含化学计量过量(相对于在酸/碱反应中与碳酸氢盐反应所需的量)的酸化剂的体系中的钙相比，镁的有效性更低，所以当镁是该体系中唯一的沉淀阳离子时，我们优选使用的镁与碳酸氢盐的比例比上述那些高10％，更优选高15％，最优选高20％。

沉淀剂的优选颗粒尺寸取决于溶解度和储存稳定性。在氯化钙的情况中，颗粒尺寸优选大于0.5mm，更优选大于1mm，以避免潮解。较小的颗粒尺寸可能需要(例如)通过保持在密封容器中或通过与疏水性填料(如硬脂酸甘油酯)混合来保护其免于受潮。我们优选颗粒尺寸小于3mm、更优选小于2mm的氯化钙颗粒(prill)。较大的颗粒可能需要延长的混合时间以确保完全溶解。其他比氯化钙更稳定但溶解性更差的沉淀剂可能需要研磨(例如研磨至小于0.5mm)以确保快速溶解。

酸化剂

基于经济原因，我们优选不含酸化剂的系统。表征本发明优选系统的高pH值不具有通常与常规酸/碱系统中的高pH相关的有害作用。然而，出于习惯或为了允许使用防腐剂，一些客户可能会继续规定低pH以满足特殊要求。通常需要酸化剂以获得pH低于8的产品。酸化剂通常是这样的化合物，该化合物在水溶液中以化学计量的量存在时会与碳酸氢盐反应。酸化剂的中和值优选大于0.5，更优选大于1，甚至更优选大于2，最优选大于3。

优选以达到所需pH降低所需的最小量来使用酸化剂(包括任何沉淀酸化剂)。这有时可能需要总量足以提供每100毫摩尔碱金属碳酸氢盐至少50毫摩尔氢离子，优选大于60毫摩尔的氢离子，更优选大于80毫摩尔的氢离子。当不要求允许使用防腐剂时，我们优选使用每100毫摩尔碳酸氢盐少于100毫摩尔、更优选少于95毫摩尔、甚至更优选少于90毫摩尔、最优选少于85毫摩尔的酸化剂。

酸化剂的颗粒尺寸优选基本上均小于400μ，更优选基本上均小于250μ，最优选至少90重量％的酸化剂的颗粒尺寸小于100μ。例如，酸化剂可以包括磷含氧酸和/或其单碱式盐、二碱式盐和/或三碱式盐如SALP、SAPP、磷酸、磷酸的单钠盐和/或二钠盐和/或磷酸的单钾盐和/或二钾盐、磷酸的单钙盐和/或二钙盐和/或有机酸和/或它们的酸式盐如MSC、葡萄糖酸-δ-内酯、富马酸、马来酸、苹果酸、琥珀酸、己二酸、酒石酸、酒石酸单钠盐、柠康酸、乌头酸、衣康酸、柠檬酸和/或酒石酸的单钾盐、水解的内酯和/或聚乳酸和/或硫酸钠铝。诸如柠檬酸之类的钙螯合剂的存在可能对沉淀剂的有效性产生不利影响，因此除非出于与膨松有效性无直接关系的原因需要，否则最好避免使用钙螯合剂。

诸如盐酸之类的高活性酸即使以少量也不适合用作烘焙酸化剂，除非通过沉淀剂和酸化剂之间的相互作用原位瞬时形成。

因为根据本发明所添加的任何酸化剂可以以比在常规烘焙粉中更小的比例用于烘焙混合物中，所以可以使用比通常可接受的更活泼的酸化剂，如羧酸，尤其是二羧酸如富马酸。这些酸化剂比通常使用的酸化剂便宜得多，并且能够避免使用对健康有影响并且可能留下余味的磷酸盐。

沉淀酸化剂可用于提供所需的全部或部分沉淀阳离子和/或酸化剂。特别优选的是二羧酸(如富马酸)的部分中和的碱土金属盐。

沉淀剂和酸化剂中的任一者或两者可以有利地被包封。合适的包封剂包括甘油三酯、氢化脂肪酸、树胶、海藻酸盐、海藻酸、淀粉和碳水化合物。如EP 2 547 211中所述，可以通过在高剪切下研磨，使用阴离子表面活性剂来包覆沉淀剂和酸化剂。

防腐剂

当需要使用防腐剂时，通常需要将pH降至低于6.5，优选低于6以使防腐剂有效。已知没有这样的酸化剂，其足够弱从而能够将有效的膨松能力保持至烘焙的关键阶段，并且还足够强从而能够将pH降低至这样的水平。然而，通过将足够强的酸的钙盐或镁盐添加到任意可由此沉淀的酸化剂中，可以容易地达到这样的水平。

为了能够有效使用防腐剂，我们以这样的量使用可沉淀的酸化剂(如MSC、SAPP、SALP或MCPa)：优选为化学计量重量的至少105％，更优选至少107％，甚至更优选至少110％，最优选至少115％。通常，我们要求不超过化学计量重量的400％的量，并且优选使用少于酸化剂的化学计量重量的300％，更优选少于酸化剂的化学计量重量的150％，最优选少于酸化剂的化学计量重量的120％。

可以以有效比例使用防腐剂，如山梨酸、山梨酸钾、山梨酸钠、山梨酸钙、二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偏亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、偏亚硫酸氢钾、亚硫酸氢钾、亚硫酸钙、亚硫酸氢钙、丙酸、丙酸钠、丙酸钾和/或丙酸钙。所需的比例将取决于配方、具体的防腐剂、达到的pH和所需的保护程度，但相比于迄今为止通常用于补偿最好达到的高pH值的过多的量，该比例通常较低。通常，基于膨松系统的重量，防腐剂的比例可以大于0.5重量％，优选大于2重量％，更优选大于5重量％，但优选小于15重量％，更优选小于10重量％。

在没有酸化剂的情况下，足够高的沉淀剂量可以使具有足够高pH和足够低水活度的可接受的产品能够在不添加防腐剂的情况下具有延长的保质期。

烘焙粉

可以将本发明的膨松剂掺入烘焙粉共混物中。优选地，烘焙粉共混物另外包含填料。例如，填料可以包括淀粉、小麦面粉、纤维素、糊精、碳酸钙和/或硫酸钙，并且基于共混物总重量，该填料的存在比例优选为至少2重量％，更优选至少5％，甚至更优选至少10％，最优选至少15％，但优选少于50％，更优选少于30％，最优选少于20％。该共混物可另外包含其他常规成分，包括基于共混物重量的：

油，例如植物油(如橄榄油或玉米油)、矿物油、硅油、甘油和/或聚蓖麻油酸甘油酯，油的比例为至多5重量％，优选至多2重量％，更优选至多1重量％；

盐，如氯化钠和/或氯化钾，盐的比例通常为至多35重量％，优选至多30重量％，更优选至多20重量％，最优选至多15重量％，并且通常至少2重量％，优选大于5重量％，最优选大于10重量％；

酸性调节剂，如卵磷脂、下列酸的钠盐和/或钾盐：乳酸、柠檬酸、乙酸、酒石酸、己二酸、抗坏血酸、苹果酸和/或乳糖酸、氧化硬脂酸和/或卵磷脂，酸性调节剂的比例为至多10重量％，优选大于1重量％，更优选大于2重量％，最优选大于3重量％，但优选少于8重量％，更优选少于7重量％，最优选少于6重量％；

抗结块剂，如二氧化硅、碱金属和/或碱土金属的硅酸盐，抗结块剂的比例为至多5重量％；和/或

根据需要的甜味剂(如蔗糖、右旋糖或葡萄糖)、调味剂、香料和/或着色剂。

应该注意的是，前述成分中的一些可以是痕量的酸，或可以含有痕量的酸，这些酸可以至少部分地由酸化剂提供，而如果是单独添加的话，则在估算酸化剂的总量时应该予以考虑。

上文所述的盐的量是通常添加到烘焙粉中的盐的量。然而，使用氯化钙或氯化镁作为沉淀剂的一个重要益处是通过其与来自其他来源的钠化合物的反应可原位形成氯化钠，从而无需添加盐。因此，获得了氯化钠的益处而并未产生由产品中钠含量的提高所造成的健康影响。

其他烘焙混合物

也可将本发明的膨松剂掺入自发面粉中。例如，自发面粉可以包含至少0.5重量％的膨松剂，优选至少1重量％的膨松剂，更优选至少2重量％的膨松剂，最优选至少5重量％的膨松剂，但是少于15重量％的膨松剂，更优选少于10重量％的膨松剂，最优选少于8重量％的膨松剂。

可以将本发明的膨松剂或包含该膨松剂的烘焙粉掺入烘焙混合物中。烘焙混合物可以是面糊(即其中液体体积超过固体体积的糊状物)或面团(即其中固体体积超过液体体积的糊状物)并且可以适于生产一系列烘焙甜食。膨松剂可以与酵母一起使用。

显而易见的是，可以预先将膨松剂配制成烘焙粉或可以通过将成分分别添加到面团或面糊中而原位制备膨松剂。

根据本发明的烘焙产品包括任何膨松的甜食，包括但不限于面包、蛋糕、饼干、华夫饼干、烤饼、小圆面包、饼干、面糊涂层、松糕和布丁。

将通过以下实施例对本发明进行说明，其中除非另有说明，否则所有比例均为基于总重量的重量百分比。所有提到的氯化钙都是指正常的市售氯化钙，其为非酸性的。发现中和值为负(通过Brose、Becker和Bouchain vs的方法得到-0.055)。0.5摩尔溶液的pH大于8。当将200ml去离子水中的2g氯化钙与50ml去离子水中的0.25g碳酸氢钠混合，并将混合溶液在23℃和764毫米汞柱压力下保存时，使用Chittick装置未检测到二氧化碳的释放。

实施例1

如在Wu(vs)所述的“平衡”系统中，以使由水溶液中的碳酸氢盐热分解形成的碳酸盐沉淀所需的化学计量的量使用碳酸氢钠和沉淀剂的烘焙试验，表现出了pH的巨大变化，该pH不合需要地高，从而带来暗色瓤心和苦的余味。为了补偿与常规酸/碱膨松系统相比预期会减少50％的可由热分解得到的CO₂，将碳酸氢盐的量按比例增加。没有一次试验能够给出商业上可行的产品。

在以下马德拉蛋糕配方中，将根据本发明的无酸化剂组合物(其包含显著超过化学计量的量的沉淀剂，并且使用常规量的碳酸氢盐添加量)与早期制剂之一进行比较，并且还与具有常规量和提高量的单独碳酸氢钠以及单独氯化钙的制剂进行比较。

对比例包含8.9g碳酸氢钠和5.9g氯化钙。实施例包含5.11g碳酸氢钠和5.9％氯化钙。结果如下表I所示：

表I

与对照组相比，本发明的产品虽然使用了少得多的碳酸氢盐，但具有更大的体积增加、更低的pH并且几乎没有变色。

实施例2至4

通过使用不同量的沉淀剂和酸化剂的混合物制备四种制剂，并在烘焙试验中，将该四种制剂与使用以下配方的市售产品进行比较。

基于面粉的重量，制备组成如下的烤饼混合物：

记录烤饼的pH。结果列于下表II中，其中所有比例均以克计。

表II

实施例	NaHCO<sub>3</sub>	面粉	CaCl<sub>2</sub>	MCPa	SAPP	pH
							对比	0.74	0.4	0	0	1.04	7.3
2	1.14	0.24	0.495	0.47	0	8.8
							3	0.765	0.24	0.47	0.495	0	7.35
4	0.64	0.27	0.62	0.35	0	7.9
							5	0.39	0.24	0.78	0.2	0	6.7

实施例6至8

在实施例1的以下马德拉蛋糕配方中对根据本发明的三种膨松制剂进行测试。在所有情况中pH都是可接受的，并且实施例具有比对照组(其使用平衡的酸化剂/苏打系统)更浅色的瓤心。在中心和边缘测量以mm计的高度。中间部分没有观察到松陷。与对照组相比，改善的隆起是由于气体释放的后期激增。结果列于下表中，其中比例是基于总重量的重量百分比。

表III

	对照组	6	7	8
					小麦面粉	18.5	0	0	0
CaCl<sub>2</sub>	0	29.8	14.5	11.9
					甲酸钙	0	0	17.0	13.9
MCPa	0	27.2	26.5	0
					NaHCO<sub>3</sub>	34.4	43.1	42	34.3
SAPP	47.1	0	0	0
					GDL<sup>1</sup>	0	0	0	39.3
高度(中间)	74.07	86.43	89.03	91.46
					高度(边缘)	68.22	60.97	59.58	63.91
pH	7.7	7.8	7.7	8.2

实施例9和10

使用富马酸作为酸化剂，制备根据本发明的两种不含磷酸盐的烘焙粉。在烘焙试验中，以马德拉蛋糕配方使用这两个实施例，并与商用制剂进行比较。结果列于下表IV中，其中所有比例均以克计，而高度以mm计。

表IV

实施例11至14

制备四种含有甲酸钙作为唯一沉淀剂的制剂，并在实施例2的烤饼配方中对该四种制剂进行了测试。测定烤饼的pH。结果列于下表V。

表V

	MCPa	NaHCO<sub>3</sub>	MCP m	甲酸钙	pH
						11	26.36	42.91	0	30.72	7.1
12	0	42.49	27.09	30.42	7.3
						13	22.22	41.32	0	36.46	7.9
14	23.86	44.37	0	31.77	8.3

实施例15至20

使用包含富马酸、碳酸氢钠以及氯化钙和氯化镁的各种混合物的系统，根据本发明制备六种膨松制剂。将制剂用于实施例I的烘焙混合物中，并与仅含有镁的样品进行比较。记录烤饼的pH。结果列于下表VI中，其中所有比例均以克计。

表VI

可以看出，单独的氯化镁产生了相对高的pH，但是添加甚至少量的氯化钙显著降低了产品的pH。

实施例21至22

使用富马酸作为酸化剂分别与甲酸钙和氯化钙一起制备两种根据本发明的不含磷酸盐的烘焙粉。在标准的马德拉蛋糕配方中，将上述两种不含磷酸盐的烘焙粉与仅使用酸化剂的两种基于SAPP的烘焙粉和两种基于富马酸的烘焙粉进行比较。以两种不同的添加量使用基于SAPP和纯的富马酸的烘焙粉。烘焙试验中添加量较低，并与商用制剂进行比较。结果列于下表VII中，其中所有比例均为基于面粉重量的重量百分比，并且高度以mm计。

表VII

实施例23

使用0.5M氢氧化钠溶液滴定0.821g无水单磷酸钙在250ml去离子水中的90℃的溶液，并将pH相对于添加的滴定液的体积作图。第一拐点出现在6.5ml处，其对应于37的中和值。在13ml处观察到第二拐点，其对应于79的中和值。

在3.5g氯化钙存在下重复该实验。在20.5ml处观察到单个拐点，其对应于125的中和值。

针对磷酸二氢钠的类似滴定在不存在氯化钙的情况中得到了对应于68的中和值的第一拐点，而在添加了氯化钙的情况中得到了对应于139.5的中和值的第一拐点。因此，添加氯化钙大大提高了磷酸单钙盐和磷酸单钠盐的中和值。针对富马酸的类似滴定在中和值方面没有表现出这种变化。

实施例24

使用磷酸氢二钾、CaCl₂和碳酸氢钠制备40g的迷你烤饼面团并烘焙。配方为：

57g 普通面粉

5g 脱脂奶粉

1g 盐

5g 植物油

35g 水

0.75g 碳酸氢钠

1.72g 磷酸氢二钾

1.1g CaCl₂。

在25℃下测得1％的磷酸氢二钾溶液的pH为9.3。

将迷你烤饼面团在225℃下烘焙13分钟。烤饼看起来色浅且松软。

使烤饼冷却，将其在250ml烧杯中弄碎，与70ml去离子水混合并用透明薄膜(Clingfilm)覆盖。30分钟后，通过使用刮刀混合2分钟，从而由水/烤饼混合物制成浆液。使用pH电极发现浆液的pH为7.7。

实施例25

使用包含碳酸氢钠的膨松系统制备四个试验批次的迷你烤饼，所述膨松系统分别具有化学计量SAPP、10％过量的SAPP、50％过量的SAPP和10％过量SAPP与氯化钙。测量烤饼的pH。

表VIII

因此，即使50％过量的SAPP(不切实际的高浓度)也不能将pH降至6.5，而大多数防腐剂在pH为6.5时才开始变得相当有效。然而，在氯化钙存在下，仅使用10％过量的SAPP就能得到6.3的pH。

实施例26

当将MSC与碳酸氢钠以化学计量比例使用时，MSC不是有效的酸化剂。分别使用7.665g碳酸氢钠和化学计量的MSC(9.768g)以及7.665g碳酸氢钠、75％化学计量的MSC(7.335g)和4.78g CaCl₂作为膨松系统制备两种马德拉蛋糕。

单独使用MSC不能在烘焙期间产生足够的CO₂并且蛋糕未能隆起。在加热的早期阶段，MSC和沉淀剂几乎没有显示出隆起的迹象，而当温度超过60℃时，会迅速隆起，从而得到浅色的良好膨松质地。

实施例27至28

分别使用含有CaCl₂和不含CaCl₂的MSC和柠檬酸制备四种膨松系统。在马德拉蛋糕制剂中对这些系统进行测试。

表IX

	实施例27	对比例	实施例28	对比例
					成分:
苏打(g)	7.665	7.665	10.541	10.541
					CaCl<sub>2</sub>(g)	4.78	4.780
MSC(g)	7.335	9.768
					柠檬酸(g)		6.58	8.04
总的膨松量(g)	19.78	17.43	21.90	18.58

测定烘焙损失、平均肩高、蛋糕中间高度和瓤心pH值。

表X

与不含任何沉淀剂的试验相比，含有CaCl₂的试验得到了好得多的马德拉蛋糕。与使用含有CaCl₂沉淀剂或不含CaCl₂沉淀剂的柠檬酸的试验相比，使用MSC作为酸化剂的试验得到了更好的蛋糕。

对于使用柠檬酸的两个试验来说，液体留滞是一个问题。与不含CaCl₂的试验相比，含有CaCl₂的试验得到了更高的pH。

实施例29至40

为了说明使用沉淀剂可能使pH降低的程度，以及在不会得到pH高于对照组的产品的情况下可能减少酸化剂的程度，使用两种市售SALP产品进行迷你烤饼测试。A系列和B系列使用分别以注册商标“LEVEN LITE”和“BUDAL”2308销售的SALP。在各情况中，对照组使用化学计量的量的SALP，而实施例包含少量过量的氯化钙。酸化剂的比例逐渐减少，直到烤饼的pH与对照组的pH相匹配。此外，在A系列中，注意到用等量的盐酸代替沉淀剂的效果。在该测试中，添加了35ml 0.1018M的盐酸溶液。结果如下：

表XI

在各情况中，相对于对照组，含有沉淀剂的实施例得到了优异的膨松效果。使用盐酸的测试得到的膨松效果可以忽略不计。反应速率的比较结果表明，在室温下当添加到面团中后，盐酸与碳酸氢盐迅速反应，几秒钟后反应完成60％。相反地，沉淀剂在开始时反应缓慢，经过三分钟反应完成约三分之一，此时反应似乎达到了平衡。在接下来的五分钟，没有观察到二氧化碳的进一步释放。

实施例41至44

进行马德拉蛋糕试验，对碳酸氢钠与碳酸氢钾(KBC)以及MSC与柠檬酸进行比较。

表XII

成分(g):	41	42	43	44
					苏打	7.7	10.5
KBC			9.2	12.7
					CaCl<sub>2</sub>	4.8	4.8	4.8	4.8
MSC	7.3		7.3
					柠檬酸		6.6		6.6
总的膨松量(g)	19.8	21.9	21.3	24.0
					高度(中间)	81.6	74.6	87.4	78.0

使用碳酸氢钾的两项试验均略好于使用碳酸氢钠的相应试验。使用MSC的两项试验明显优于使用柠檬酸的两项试验。

实施例45

迄今为止，已经假定SAPP和碳酸氢盐之间的反应涉及根据以下机理形成焦磷酸四钠和二氧化碳：

2Na₂H₂P₂O₇+4NaHCO₃→2Na₄P₂O₇+4H₂O+4CO₂。

该反应将释放100％的可用二氧化碳，即每摩尔碳酸氢盐生成1摩尔二氧化碳。然而，会造成SAPP的每个可用氢原子与碳酸氢盐分子之间的反应。HP₂O₇ ^3-离子去质子化的pK_a为9.3。对于和与碳酸氢盐一样弱的碱进行反应而言，该pK_a值高得令人难以置信。

我们认为更可能的反应将涉及形成焦磷酸三钠、碳酸钠和二氧化碳：

2Na₂H₂P₂O₇+4NaHCO₃→2Na₃HP₂O₇+Na₂CO₃+3H₂O+3CO₂。

该反应每四摩尔碳酸氢盐仅释放三摩尔二氧化碳，即75％的可用二氧化碳。随后可进行循环反应，首先在焦磷酸三钠和强碱性碳酸钠之间反应形成碳酸氢钠和焦磷酸四钠，然后在碳酸氢盐和SAPP之间进行反应。该反应需要无限次数的循环以释放所有可用的二氧化碳。

为了确定这些机制中哪一个与实际最为接近，以及本发明如何影响可获得的产率，我们根据本发明使用以下物质在临界温度范围的两端(即70℃和90℃)进行了以下一系列测试：(i)单独的碳酸氢钠，(ii)碳酸氢钠与氯化钙，(iii)碳酸氢钠与等量的SAPP(即0.5摩尔/每摩尔碳酸氢盐)和(iv)碳酸氢钠与等摩尔量的SAPP和每摩尔碳酸氢盐0.06摩尔的氯化钙。将测试混合物在水溶液中加热15分钟，并通过Chittick方法测定生成的可用二氧化碳的比例。结果列于下表中。

表XIII

可以看出，在SAPP和碳酸氢盐之间的反应中产生的二氧化碳的量不是接近理论的100％(其为目前公认的理论所预测的)，而是近似于我们提出的机理所预测的75％。

根据本发明，添加氯化钙可实现二氧化碳的生成量接近100％。这支持了我们的理论，即SAPP分子的第二个氢原子不具有足够的活性以与碳酸氢盐反应，但可通过添加沉淀剂(例如，通过焦磷酸钙的沉淀伴随释放等量的盐酸)进行活化。

实施例46至48

为了确定基于焦磷酸盐的烘焙粉中的钙盐和镁盐对由面糊得到的蛋糕的pH的影响，由具有以下组成的面糊制备了一系列批次的庆祝蛋糕：

表XIV

成分	重量(g)
		HT面粉	250
砂糖	210
		黄原胶	0.50
脱脂奶粉	15.0
		山梨酸钾	0.90
鸡蛋	138
		水	96.0
甘油	13.5
		乳化剂	9.6
无盐黄油	132
		合计	865.5

对以下烘焙粉配方进行测试：

A.对照组：-3.92g苏打(碳酸氢钠)、5.37g SAPP

B.对照组+柠檬酸：-3.0g苏打、4.1g SAPP、2.5g柠檬酸

C.SAPP+钙：-3.0g苏打、4.8g SAPP、4g CaCl₂、1.6g SAPP10

D.SAPP+镁：-3.0g苏打、4.8g SAPP、8.9g MgSO₄·7H₂O、1.6g SAPP10

E.MCP+钙：-3.0g苏打、3.6g CaCl₂、3.92g MCPa

使用上述各膨松系统制备批次的蛋糕，并如下表所示比较高度和pH。

表XV

	肩高(mm)	中间高度(mm)	pH
				A	36.6	54.5	7.26
B	27.4	38.3	5.81
				46	36.0	53.2	5.84
47	32.2	57.7	5.93
				48	29.8	42.1	5.6

对照组(系统(A))是典型的商用SAPP制剂，当以正常的化学计量比例使用时，该商用SAPP制剂的pH远远超过能够有效使用防腐剂所需的pH。例如，烘焙中最常见的防腐剂之一山梨酸钾在高于pH 6.5是无效的，而是需要约5.5的pH以获得最佳有效性。

对照组(系统(B))中添加的柠檬酸使pH低于6，但这是以膨松损失为代价的，使得该膨松结果低于商业上可接受的标准。

根据本发明添加镁(实施例45)可得到低于6的pH，没有显著的膨松损失，但是根据本发明使用钙(实施例46)得到了最佳结果，其同时得到了低的pH和改善的膨松效果。

根据本发明的MCP与钙(实施例47)实现了最低的pH，非常接近最佳值，但这是以一些膨松损失为代价的。

实施例49和50

重复实施例1，用于比较本发明的另外两个无酸化剂的实施例，这两个实施例分别含有超过化学计量的量31％和122％的氯化钙。在各情况中，碳酸氢钠的量为5.11g。结果列于表XVI中。

表XVI

实施例	氯化钙(g)	pH	体积(cm<sup>3</sup>)
				1	5.9	8.39	1152.2
49	4.43	8.45	1137.8
				50	7.38	8.13	1124.5

所有产品都没有异味和过度变色的瓤心。

实施例51

为了测试本发明在油炸产品中的适用性，将实施例1的不含酸化剂的膨松系统添加到蛋糕甜甜圈配方中，并与基于商用SAPP的膨松系统进行比较。对照组得到pH为7.81的产品。虽然本发明的产品的pH为8.58，但其在外观和味道上与对照组相似。

实施例52和53

应注意，在某些松饼配方中，根据本发明的实施例1的无酸化剂膨松系统可得到比在常规酸碱膨松系统中通常观察到的更浅的外皮，并且形成的氯化钠使产品具有令人不快的咸味。

为了弥补这些缺陷中的第一个，以葡萄糖代替配方中10％的蔗糖，并且为了避免咸味而减少氯化钙的比例(实施例51)，或者减少膨松剂的总量(实施例52)。结果列于表XVII中，所有重量均以克计。

表XVII

实施例54至59

作为本发明的无酸化剂系统特征的pH值不会造成变色或风味的问题，但可能需要降低该pH值以满足一些客户的要求。在高比例磅蛋糕配方中比较了两种无酸化剂系统和四种含酸化剂的实施例，结果列于表XVIII中。膨松系统的组分的重量以每300克面粉中的克数计，而体积以立方厘米计。

表XVIII

实施例	对照组	54	55	56	57	58	59
								苏打	1.37	2.06	2.25	2.25	1.64	2.25	2.25
SAPP	3.53	0	0	0	0	0	0
								CaCl<sub>2</sub>	0	2.35	1.77	1.77	1.02	2.35	1.77
苹果酸	0	0	0.63	0	0	0	0
								GDL	0	0	0	1.67	0	0	0
MSC	0	0	0	0	1.57	0	0
								柠檬酸	0	0	0	0	0	0.6	0
体积	514.8	543.3	561.0	581.2	571.6	496.3	537.3
								pH	7.4	8.4	8.2	8.1	7.4	8.6	8.4

实施例60至62

在表XIX中所示的磅蛋糕配方中，将Wu(vs)的例子中使用的氯化钙和碳酸氢钠的化学计量混合物与本发明的膨松剂进行比较，本发明的膨松剂含有相对于碳酸氢盐而逐渐增加的量的氯化钙。

表XIX

	重量(g)
		普通面粉	200
砂糖	200
		鸡蛋	200
起酥油	200
		次亚磷酸钠	10
膨松剂	6.52

三个实施例分别包含与碳酸氢盐的化学计量比为125％、150％和175％的氯化钙。结果列于下表XX中。

表XX

实施例	对比	60	61	62
					％化学计量	100	125	150	175
碳酸氢盐	4.13	4.13	4.13	4.13
					沉淀剂	2.73	3.41	4.09	4.77
体积(cm<sup>3</sup>)	631.4	672.3	678.9	675.8
					pH	8.7	8.6	8.4	8.3
颜色	色深	色浅	色浅	很浅

根据本发明添加过量的沉淀剂显著改善了膨松效果。在常规的酸/碱系统中，过量的酸化剂造成过快的反应和二氧化碳的过早损失，从而导致体积减小。

过量的沉淀剂逐渐使pH降低。这是令人惊讶的，因为氯化钙溶液的pH为8.6。

本发明的三个实施例没有表现出通常与碱性pH相关的变暗效果或苦味/肥皂味。

实施例63至66

为了说明钙对正磷酸盐的影响，在松饼配方中用钠和钾的单正磷酸盐和二正磷酸盐进行了试验。对于所有实施例，每300g面粉使用2.58g碳酸氢钠和1.7g氯化钙。对照组包含2.58g碳酸氢盐和3.52g SAPP。结果列于下表XXI中，其中所有重量均为每300g面粉中的克数。

实施例	正磷酸盐	pH
			对照组	-	7.5
63	5.35g DKP	8.9
			64	4.36g DSP	8.8
65	2.09g MKP	7.6
			66	1.84g MSP	7.6

二碱金属盐在不存在沉淀剂的情况下是碱性的，并且通常不与碳酸氢盐反应。虽然实施例63和64的pH较高，但与对照组相比，所有实施例均具有优异的膨松效果，并具有相似的味道和颜色。实施例65是特别好的。

Claims

1.一种膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐或碳酸氢铵；

(2)每摩尔碳酸氢盐至少0.1摩尔，优选至少1摩尔的沉淀剂，所述沉淀剂任选地包括沉淀酸化剂；以及

(3)任选的酸化剂；

其中(2)和(3)的总含量为在沸腾的水溶液中与(1)完全反应所需的化学计量量的105％至800％。

2.一种膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)沉淀剂和/或沉淀酸化剂，所述沉淀剂和/或沉淀酸化剂的总量足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐1g至8.8g，优选至少1.1g的沉淀阳离子；以及

(3)酸化剂，其可为所述沉淀酸化剂或可包含所述沉淀酸化剂，所述酸化剂的总量足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐0.025g至0.2g的可置换的氢。

3.一种膨松剂，其包含下列物质作为组分：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)沉淀剂；以及

(3)任选的酸化剂；其中在x＝0和x＝47.5之间以及在x＝52.5和105之间，y>x+5；以及在x＝47.5和x＝52.5之间，y>80；其中x是每100毫摩尔所述组分中，在与存在的任意非磷酸盐酸化剂完全反应之后保留的碳酸氢钠的毫摩尔量，而y是每100毫摩尔所述组分中的沉淀剂的毫摩尔量。

4.一种膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)沉淀剂和/或沉淀酸化剂，所述沉淀剂和/或沉淀酸化剂的总量足以提供c＝25至200；以及

(3)酸化剂，其可为所述沉淀酸化剂或可包含所述沉淀酸化剂，所述酸化剂的总量足以提供h＝25至200，优选h+2c>100；其中c是每100毫摩尔碳酸氢盐的沉淀阳离子的总毫摩尔数，而h是每100毫摩尔碳酸氢盐氢离子的总毫摩尔数。

5.根据权利要求1所述的膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐；

(2)酸化剂，该酸化剂形成非水溶性钙盐或镁盐，并足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐大于0.105g的可置换的氢；

(3)沉淀剂，其为碱土金属的水溶性盐，并且能够利用比所述酸化剂更强的酸使所述酸化剂沉淀或与所述酸化剂复合，当在烘焙混合物中加热所述膨松剂时，所述沉淀剂的量足以提供低于6.5的最终pH；

(4)有效量的防腐剂。

6.根据权利要求1所述的膨松剂，其包含：

(1)碱金属碳酸氢盐；酸化剂，其形成水不溶性钙盐或镁盐，并足以提供每100毫摩尔碳酸氢盐大于105毫摩尔的可置换的氢；

(2)沉淀剂，其为碱土金属的水溶性盐，并且能够利用比所述酸化剂更强的酸使所述酸化剂沉淀，当在烘焙混合物中加热所述膨松剂时，所述沉淀剂的量足以提供低于6.5的最终pH；以及

(3)有效量的防腐剂。

7.根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂，其中所述碱金属碳酸氢盐是碳酸氢钠和/或碳酸氢钾。

8.根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂，其中所述碱土金属是钙和/或镁。

9.根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂，其中所述沉淀剂是下列物质的盐：甲酸、乙酸、富马酸、乳酸、乌头酸、衣康酸、柠康酸、酒石酸、己二酸、抗坏血酸、苹果酸、乳糖酸、盐酸和/或硫酸。

10.根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂，其中所述沉淀剂是氯化钙。

11.根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂，其中所述酸化剂包括磷含氧酸和/或其单碱式盐、二碱式盐和/或三碱式盐如SALP、SAPP、磷酸、磷酸的单钠盐和/或二钠盐和/或单钾盐和/或二钾盐、磷酸的单钙盐和/或二钙盐和/或有机酸和/或它们的酸式盐如MSC、葡萄糖酸-δ-内酯、富马酸、马来酸、苹果酸、琥珀酸、己二酸、酒石酸、酒石酸单钠盐、柠康酸、乌头酸、衣康酸、柠檬酸和/或酒石酸的单钾盐、水解的内酯和/或聚乳酸和/或硫酸钠铝。

12.根据权利要求5或6所述的膨松剂，其中所述防腐剂选自山梨酸、山梨酸钾、山梨酸钠、山梨酸钙、二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偏亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、偏亚硫酸氢钾、亚硫酸氢钾、亚硫酸钙、亚硫酸氢钙、丙酸、丙酸钠、丙酸钾和/或丙酸钙。

13.一种烘焙粉，其包含根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂。

14.一种自发面粉，其包含根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂。

15.一种烘焙混合物，其包含根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂。

16.根据前述权利要求中任一项所述的膨松剂在烘焙中的用途。

17.一种烘焙方法，其包括加热如权利要求15所述的烘焙混合物。

18.一种甜食，其通过烘焙如权利要求15所述的烘焙混合物制备而成。