CN111447835B

CN111447835B - 充气冷冻甜食

Info

Publication number: CN111447835B
Application number: CN201880079196.4A
Authority: CN
Inventors: P·贾奇; T·J·迈尔斯; D·罗赛蒂; I·S·扬
Original assignee: Unilever IP Holdings BV
Current assignee: Unilever IP Holdings BV
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: EP3727011B1; BR112020008101A2; WO2019121400A1; BR112020008101B1; CN111447835A; EP3727011A1

Abstract

本发明提供用于制备适合于生产充气冷冻甜食的环境稳定的食用充气组合物的方法，由此获得的获得的环境稳定的食用充气组合物，以及用于生产冷冻甜食的方法。

Description

充气冷冻甜食

技术领域

本发明涉及充气冷冻甜食。更具体地，本发明提供用于生产环境稳定的充气组合物的方法和环境稳定的充气组合物。本发明还提供用于从环境稳定的充气组合物生产充气冷冻甜食的方法，并且还提供所得的充气冷冻甜食。

背景技术

在诸如《冰淇淋》第七版(Ice Cream 7^th Edition，H.Goff&R.Hartel)和《冰淇淋科学》第二版(The Science of Ice Cream 2^nd Edition，C.Clarke)的教科书中阐述了诸如冰淇淋的冷冻甜食的传统制造。尽管消费者对冰淇淋的外观、味道和质地非常熟悉，但很少有人知道需要特定成分和耗时的高耗能制备方法来产生所需的错综复杂和精致的微观结构。典型的冰淇淋按体积计由约30％的冰、50％的空气、5％的脂肪和15％的基质(糖溶液)组成。因此，其含有全部三种状态的物质：固体冰和脂肪、液体糖溶液和气体。冰淇淋一旦制成便储存在通常为约-25℃的冷库中，并且然后在大约相同的温度下在冷链中分配，之后在销售点在大约-18℃下的冷冻箱中储存。

因此显然标准冰的制造需要仔细控制操作参数以实现所需的微观结构，包括乳液和泡沫性质。产品的制造和储存还需要大量的能量以使所实现的微观结构和相应的感官性质可在集中储存、分配到进一步的物流站点、随后运输到销售点并且然后在购买后消费或在家中进一步储存供以后消费的整个供应链中得到保持。众所周知，从工厂到消费点的供应链质量变化很大，并且如果温度超出最佳窗口，则产品会遭受损失。例如，如果温度太低，则产品硬得不可接受，并且除了浪费能耗，感官性质还遭受损失。相反，如果温度太高，则由于冰融化和微观结构损失的明显原因而使产品质量遭受损失。此外，一些国家没有足够的供应冷链，并且因此在这些地方冷冻甜食的消费受到极大限制。而且，这种对温度的仔细调控消耗能量，存在重大的可持续性问题，并且可能导致温室气体的生成。

因此，期望提供用于制造冷冻甜食的方法，其在制造和供应过程中不需要这种控制水平并且提供显著的可持续性优势。

现有技术已试图以各种方式应对这些挑战。例如，已经以未充气形式提供旨在在家中静态冷冻的冰淇淋混合物。然而，此类冰淇淋不具有标准冰淇淋的空气或冰结构，并且因此太稠和太硬，且因而不具有期望的感官性质。

先前已经尝试提供环境稳定的充气组合物，其可以在家中静态冷冻以提供充气冷冻甜食。这些尝试包括使用干粉，向其中加入液体以制成液体组合物(或现成的液体组合物)，提供该液体组合物的意图是在静态冷冻前在使用点对其进行充气。但是，该方法缺乏一致性，因为典型的消费者在家中没有适当的设备来以实现适当的微观结构所需的方式对此类液体组合物成功地进行充气。也不能保证每次对产品进行充气时消费者都会以相同的方式操作其设备，导致各批次间的不一致。而且，可供消费者对组合物进行充气的设备存在很多变化，并且不同消费者之间所实现的微观结构的变化水平会较高，因此不能确保所得产品的质量。即使如此，前述液体组合物也必须提供充气组合物，其中微观结构会被维持至少在家用冷冻箱中实现静态冷冻所花费的时间。

本发明已经发现，如果提供已充气组合物，则该充气组合物解决前述问题。通过在制造点充气，可以通过使用更大规模更高产量和更有效的商用设备(其在逐个产品的基础上比任何家用设备都更有效)来确保微观结构的质量。通过提供此类充气组合物，不再需要冷供应链，导致降低能耗和显著的可持续性益处，此外还有以下益处：在供应冷链未完全开发或缺乏的情况下，提供充气可冷冻的居家甜食产品。此外，不需要能量以在使用点充气—这是另一显著的可持续性优势。

然而，显然为了实现该期望的产品和提供形式，必须提供合适的充气组合物，该充气组合物在环境温度下稳定但是在静态冷冻时提供高质量的冷冻甜食。

鉴于前述问题，因此本发明的目的是通过提供改进的组合物来消除由消费者充气的需求，所述改进的组合物在环境条件下是充气和稳定的，其可以通过正常(非冷藏)供应链提供给消费者并且然后在使用点冷冻以提供充气冷冻甜食。

EP1889544公开了包含气泡的水性泡沫，所述气泡由选自以下的食品级界面活性粒子稳定：种子、香料、孢子、谷粒、糖晶、表面活性剂片晶、营养物晶体、由蛋白质聚集体制成的粒子、由多糖聚集体制成的粒子、由蛋白质-表面活性剂聚集体制成的粒子、由蛋白质-多糖混合物制成的粒子、由多糖-多糖混合物制成的粒子、由多糖-蛋白质相分离混合物制成的粒子及其混合物。EP1889544声称所述水性泡沫适合于制备冰淇淋。然而，如下所示，情况并非如此。

WO 2017/125213涉及液体形式的水性组合物。WO 2008/110502涉及可充气产品及充气产品。US 5,486,372大体上涉及降低卡路里的冷冻甜点产品。

本发明提供对现有技术的改进并通过提供环境稳定的充气组合物解决上述问题，所述环境稳定的充气组合物可以在使用点而非在制造点冷冻以提供充气冷冻甜食，从而消除了对冷供应链的需求和/或允许在冷供应链不完善或没有冷供应链的市场和地区销售冷冻甜食。而且，本发明的目的是提供这样的环境稳定的充气组合物，其能够在较热国家的环境供应链中通常经历的高温(在例如非洲、亚洲和南美洲中，约35℃)下储存数月，但之后仍可以冷冻以提供高质量的冷冻甜食。

本发明令人惊讶地发现了用于生产充气冷冻甜食的生产所需的环境稳定的充气组合物的方法和配方(formulation)。该方法需要分流方法，其中利用特定配方来产生充气前体，所述充气前体然后与冷冻甜食的其余成分组合以提供充气组合物，所述充气组合物在高环境温度下稳定并且然后在冷冻时提供高质量冷冻甜食。

发明内容

在第一方面，本发明提供用于制备适合于生产充气冷冻甜食的环境稳定的食用充气组合物的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供水溶液，所述水溶液包含：

○水，和

○50-75重量％(按所述水溶液的重量计)的可溶性糖，

○1.25-5重量％(按所述水溶液的重量计)的乳化剂，其中所述乳化剂包含：

●重量/重量比为1:1至5:1的饱和硬脂酸脂肪酸和棕榈酸脂肪酸；

●至多55重量％(按所述乳化剂的重量计)的单酯；

●30-35重量％(按所述乳化剂的重量计)的二酯；

●10-25重量％(按所述乳化剂的重量计)的三酯；和

●4-16重量％(按所述乳化剂的重量计)的聚酯，

-然后在以下条件下对所述水溶液进行充气：

○温度为40-47℃，

○时间为30-120分钟，

○达到的膨胀率为200-800％，

○气泡尺寸D_3,2为5-25μm，

-以及然后将所得充气水溶液与所述冷冻甜食的其余成分以20:80至35:65的充气水溶液与其余成分的重量/重量比组合以产生所述食用充气组合物，所述其余成分包含：

○0.1-5重量％(按所述其余成分的重量计)的稳定剂；

○0.1-20重量％(按所述其余成分的重量计)的糖；

○1-10重量％(按所述其余成分的重量计)的蛋白质；和

○2-10重量％(按所述其余成分的重量计)的脂肪。

优选地，水溶液包含至少52.5重量％(按水溶液的重量计)的可溶性糖，更优选至少55重量％，仍更优选至少57.5重量％，还更优选至少60重量％，最优选至少61重量％。

优选地，水溶液包含至多72.5重量％(按水溶液的重量计)的可溶性糖，更优选至多70重量％，仍更优选至多67.5重量％，仍还优选至多65重量％，最优选至多63重量％。

优选地，可溶性糖包含选自下列的糖：蔗糖、果糖、乳糖麦芽糖糊精、玉米糖浆(如DE28和DE40)或其组合。更优选地，可溶性糖是单糖或二糖。最优选地，可溶性糖是蔗糖。

优选地，水溶液包含至少1.3重量％(按水溶液的重量计)的乳化剂，更优选至少1.4重量％，仍更优选至少1.6重量％，仍还优选至少1.7重量％，最优选至少1.8重量％。

优选地，水溶液包含至多4重量％(按水溶液的重量计)的乳化剂，更优选至多3.5重量％，仍更优选至多3重量％，仍还优选至多2.5重量％，最优选至多2.25重量％。

优选地，乳化剂包含重量/重量比为1:1至4.5:1、更优选1.2:1至4.5:1、仍更优选1.25:1至3:1、仍还优选1.5:1至2.75:1、最优选1.75:1至2.5:1的硬脂酸脂肪酸和棕榈酸脂肪酸。

优选地，乳化剂包含25-55重量％(按乳化剂的重量计)的单酯，更优选25-50重量％，仍更优选30-50重量％，仍还优选35-50重量％，最优选35-45重量％。

优选地，乳化剂包含30-34重量％(按乳化剂的重量计)的二酯，更优选31-34重量％。

优选地，乳化剂包含11-24重量％(按乳化剂的重量计)的三酯，更优选12-23重量％，仍更优选13-22重量％，仍还优选14-21重量％。

优选地，乳化剂包含4-16重量％(按乳化剂的重量计)的聚酯，更优选5-13重量％，仍更优选6-10重量％。

优选地，水溶液在41-46℃、更优选42-45℃、仍更优选43-44℃的温度下充气。

优选地，水溶液的充气时间为40-120分钟，更优选50-110分钟，最优选70-至90分钟。

优选地，水溶液被充气至250-600％、更优选300-500％的膨胀率。

优选地，充气水溶液具有5-25μm、更优选6-20μm、仍更优选7-16μm、还更优选8-14μm、甚至更优选9-13μm、最优选10-12μm的气泡尺寸D_3,2。

优选地，其余成分包含0.1-5重量％(按其余成分的重量计)的稳定剂，更优选0.2-4.75重量％，还更优选0.3-4.5重量％，甚至更优选0.4-4重量％，仍更优选0.5-3重量％，甚至仍还更优选0.6-2重量％，最优选0.7-1重量％。

其余成分还可包含适合于冷冻甜食的附加成分如蛋白质、脂肪、调味剂、色素、内含物等。

其余成分的余量(至100重量％)可为水。

其余成分优选地在单独制备后作为液体(优选在水中的非充气溶液)加入。

优选地，充气水溶液与其余成分的重量/重量比例为至少20:80，更优选至少22.5:77.5，还更优选至少25:75，最优选至少30:70。

优选地，充气水溶液与其余成分的重量/重量比例为至多50:50，更优选至多45:55，仍更优选至多40:60，最优选至多35:65。

在第二方面，本发明提供环境稳定的食用充气组合物。该组合物从第一方面的方法获得或可从第一方面的方法获得。该组合物具有形成食用充气冷冻甜食所需的膨胀率和微观结构。

第二方面的食用充气组合物包含：

-15-40重量％的可溶性糖，

-0.1-2重量％的乳化剂，

-0.1-5重量％的稳定剂，和

-水，

-所述食用充气组合物具有50-200％的膨胀率。

可溶性糖、乳化剂和稳定剂是第一方面的那些。

食用充气组合物是环境稳定的。

优选地，食用充气组合物包含至少17.5重量％的可溶性糖，更优选至少20重量％，仍更优选至少22.5重量％。

优选地，食用充气组合物包含至多37.5重量％的可溶性糖，更优选至多35重量％，仍更优选至多32.5重量％，还更优选至多30重量％，甚至更优选至多27.5重量％。

优选地，食用充气组合物包含至少0.15重量％的乳化剂，更优选至少0.25重量％，仍更优选至少0.4重量％，仍还优选至少0.5重量％，最优选至少0.7重量％。

优选地，食用充气组合物包含至多1.9重量％的乳化剂，更优选至多1.8重量％，仍更优选至多1.7重量％，仍还优选至多1.6重量％，最优选至多1.5重量％。

优选地，食用充气组合物包含0.1-5重量％的稳定剂，更优选0.15-4.75重量％，还更优选0.2-4.5重量％，甚至更优选0.25-4重量％，仍更优选0.3-3重量％，甚至仍更优选0.35-2重量％，最优选0.4-1重量％。

优选地，食用充气组合物具有75-175％、更优选100-150％的膨胀率。

在第三方面，本发明提供用于生产冷冻甜食的方法，其中将通过第一方面的方法生产的食用充气组合物和/或第二方面的产品冷冻。优选地，冷冻是静态的。

在第四方面，本发明提供通过第三方面的方法获得或可通过第三方面的方法获得的冷冻甜食。

具体实施方式

用于制备环境稳定的食用充气组合物的方法

本发明已令人惊讶地采用用于生产充气冷冻甜食的生产所需的环境稳定的食用充气组合物的特定方法和配方。

“食用组合物”是指适合人类作为正常饮食的一部分食用的组合物。“充气”食用组合物是指故意将气体掺入其中的食用组合物。“环境稳定的”充气食用组合物是指充气食用组合物能够保持已故意掺入其中的气体，更具体地，其能够在升高的温度(具体是超过环境温度的温度，更具体是至少35℃的温度)下保持气体至少28天的时间。“冷冻甜食”是指通过冷冻包括水在内的成分的混合物制成的食用甜食。冷冻甜食通常含有脂肪、非脂乳固形物和糖，以及其它次要成分如稳定剂、乳化剂、色素和调味剂。优选的冷冻甜食包括冰淇淋、水冰、冷冻酸奶、果汁冰糕等。“充气”冷冻甜食是指故意将气体掺入其中的冷冻甜食。

本发明的方法利用分流方法，其中使用特定配方来产生充气前体，所述充气前体然后与冷冻甜食的其余成分组合以提供充气组合物，所述充气组合物在高环境温度下稳定并且然后在冷冻时提供高质量冷冻甜食。

方法的第一阶段涉及水溶液的制备。“水溶液”是指水溶液的非水成分的组合分散或溶解在水中。水溶液包含50-75重量％(按水溶液的重量计)的可溶性糖和1.25-5重量％(按水溶液的重量计)的乳化剂。

可溶性糖

可溶性糖的上限水平可取决于该糖在本发明的方法的最低温度下的溶解度。例如，如果可溶性糖的浓度超过充气温度下的溶解度极限，则可能形成糖晶，这使空气结构充气不稳定。因此，优选地，水溶液包含至多72.5重量％(按水溶液的重量计)的可溶性糖，更优选至多70重量％，仍更优选至多67.5重量％，仍还优选至多65重量％，最优选至多63重量％。

可溶性糖可包含选自下列的糖：蔗糖、果糖、乳糖麦芽糖糊精、玉米糖浆(如DE28和DE40)或其组合。更优选地，可溶性糖是单糖或二糖。最优选地，可溶性糖是蔗糖。

乳化剂

已发现本发明需要特定类型的乳化剂。乳化剂可以是蔗糖酯、聚甘油酯、脱水山梨糖醇酯、聚山梨醇酯、有机酸酯、甘油单酯和甘油二酯或其组合，其具有上述硬脂酸:棕榈酸比和单酯、二酯、三酯及聚酯比例的组成性质。

优选地，乳化剂为蔗糖酯，更优选S-570、S-770、S-970或其混合物。

不希望受到理论的束缚，发明人相信水相中高水平的可溶性糖的益处是，由于已经溶解的可溶性糖的存在，所以乳化剂的溶解度降低。因此，乳化剂被驱使成片状结构，其然后通过有效地在气室周围形成笼子来起到稳定气相的作用，因为可溶性糖和乳化剂在充气前处于同一溶液中。

此外，在充气后，空气/水的界面张力非常低，为约≤10mN/m，这使得歧化非常低，大大减小小气室变大的趋势，并且配方在充气时保持其细小的空气微观结构。如本文所用，“界面张力”是指增加两个很大程度上不混溶的相之间的接触面积所需的自由能。界面张力可以通过几种技术来测量，如液滴形状或测力板张力测量法，并且其通常以力/长度的单位(相当于能量/表面积)来报告。

乳化剂由亲水性头和疏水性尾组成。如上所述，在本发明中，尾具有特定性质，即其是被酯化到乳化剂的头基上并且具有不同长度的脂肪酸链(棕榈酸＝C16:0，硬脂酸＝C18:0)。在本发明中，乳化剂的脂肪酸链是饱和的。也就是说，其不含双键。

本发明已发现，为了提供稳定的充气环境组合物，需要更多的酯化硬脂酸脂肪酸，并且因此乳化剂中硬脂酸脂肪酸:棕榈酸脂肪酸的重量/重量比为1:1至5:1。优选地，乳化剂包含重量/重量比为1:1至4.5:1、更优选1.2:1至4.5:1、仍更优选1.25:1至3:1、仍还优选1.5:1至2.75:1、最优选1.75:1至2.5:1的硬脂酸脂肪酸和棕榈酸脂肪酸。

此外，已发现，附着于头的尾的数量是重要的。乳化剂具有头基和通常1/2/3或更多个通过酯化附着的尾。尾的最大数量取决于可用于酯化的-OH基团的头基数量；蔗糖可以具有最多8个；甘油最多为3个(但在n＝3时，其变为甘油三酯，即脂肪)，取决于甘油头基的交联程度，聚甘油酯可以具有多于3个。因此，乳化剂是单酯、二酯、三酯和聚酯的共混物，并且发明人已发现，这对于实现稳定的充气环境组合物是必需的。因此，利用具有允许两个或更多个尾酯化的头基的乳化剂。蔗糖酯是一种此类乳化剂。本发明的乳化剂包含：

-至多55重量％(按乳化剂的重量计)的单酯；

-30-35重量％(按乳化剂的重量计)的二酯；

-10-25重量％(按乳化剂的重量计)的三酯；和

-4-16重量％(按乳化剂的重量计)的聚酯。

水溶液中所需的乳化剂的量取决于混合物的粘度和糖水平。因此，水溶液包含1.25-5重量％(按水溶液的重量计)的乳化剂。

乳化剂可与可溶性糖一起加入或者在将可溶性糖加入水中后加入。例如，可溶性糖可在室温下加入水中，并使用Silverson高剪切混合器混合。然后可加入乳化剂，并将温度升高至80℃，并在高剪切混合下在该温度下保持约5分钟。然后可将水溶液冷却至选定温度以进行充气。

在该制备之后，当在20℃下测量时，在100s^-1的剪切速率下，混合物的粘度可为0.2-0.5Pa·s。然后水溶液准备好进行充气，这可以例如如下所述通过倒入带有行星运动(planetary motion)的充气装置如食物加工机Kenwood KMix的碗中来实现。

盐

水溶液可任选地包含盐，以提供改进的膨胀率和微观结构。因此，水溶液优选包含盐，更优选至少0.01重量％(按水溶液的重量计)的盐，仍更优选至少0.025重量％，还更优选至少0.05重量％，甚至仍更优选至少0.1重量％，仍最优选至少0.15重量％，并且优选至多0.5重量％(按AS的重量计)的盐，更优选至多0.4重量％，仍更优选至多0.3重量％，甚至更优选至多0.2重量％。

在使用的情况下，盐可以选自下列：氯化钠、氯化钙、氯化铝、碳酸钠和磷酸钠。优选地，盐是二水氯化钙。

pH

pH对于控制微生物稳定性可能是重要的，因为在约3至约7的较低pH范围内，几种防腐剂可以与适当的巴氏灭菌方案如巴氏灭菌或UHT一起使用。优选地，pH范围为3.2至6.5。

产生充气水溶液的加工条件

然后这样制备的水溶液准备好进行充气，这可以例如通过倒入带有行星运动的充气装置如食物加工机Kenwood KMix的碗中来实现，所述充气装置可以使用金属气球型晶须附件(metal balloon-type whisker attachment)在特定时间内全速运行。

发明人已发现，为了提供所需的环境稳定的食用充气环境组合物，对水溶液进行充气的条件是重要的。与通常为了进行充气的做法形成对照，在本发明中，充气在高温下进行，但是与例如在较低温度下或在较短时间内可以最大程度实现的充气相比，进行时间更长，达到的膨胀率更低。因此，将水溶液在40-47℃的温度下充气30至120分钟的时间，达到200-800％的膨胀率。

不希望受到理论的束缚，发明人相信通过在升高的温度下对水溶液进行充气持续一段增加的时间，通常通过一部分乳化剂来稳定的泡沫不形成或者被破坏，所述一部分乳化剂在产品在环境供应链中会经历的升高的温度下会不稳定。因此，剩余的充气水溶液通过更有效的乳化剂部分来稳定，并且因此为所得食用环境稳定的充气组合物提供环境稳定性，所述组合物在冷冻甜食的其余成分与充气水溶液组合时形成。

加工温度

为了实现期望的充气温度，可用外部夹套(jacketed outer)对碗进行改造，所述外部夹套连接至恒温槽，以通过循环流体控制壁腔内部的温度。

加工时间

优选地，水溶液的充气时间为40-120分钟，更优选50-110分钟，最优选70-90分钟。

膨胀率

膨胀率由下式定义：

膨胀率(％)＝(混合物的重量-充气产品的重量)/(充气产品的重量)x 100，其中重量是指混合物或产品的固定体积(fixed volume)。膨胀率在大气压下测量。

D_3,2

D_3.2(索特平均直径)是与整个粒子(气泡)尺寸分布具有相同的体积与表面积比的平均直径。可以使用Malvern Mastersizer 2000(其中转子速度设定为1500rpm)，通过添加等分的充气样品直到测量元件(measuring cell)中的遮光度(obscuration)达到12.5％的值来测量气泡尺寸分布。D_3.2由仪器软件使用用于气泡尺寸分布的通用球形模型，通过平均每个样品3个测量值(各自由10秒内的10000次测量组成)来计算。

其余成分

如上所述，将充气水溶液与冷冻甜食的其余成分组合以产生环境稳定的食用充气组合物。

在本发明中，其余成分包含：

-按其余成分的重量计，0.1-5重量％的稳定剂；

-按其余成分的重量计0.1-20重量％的糖；

-按其余成分的重量计1-10重量％的蛋白质；和

-按其余成分的重量计2-10重量％的脂肪。

其余成分任选地包含按其余成分的重量计，0.01-0.2重量％的盐。

稳定剂可包括瓜尔胶LBG、塔拉胶、黄原胶、柑桔纤维或其组合；

糖可包括蔗糖、果糖、乳糖、葡萄糖或麦芽糖糊精(如DE28和DE40级)或其组合；

蛋白质可为乳制品蛋白或植物蛋白，并且可包括乳蛋白、大豆蛋白、豌豆蛋白或其组合；并且

脂肪可为乳制品脂肪或植物脂肪，并且可包括奶油(milk cream)、乳脂(butterfat)、椰子油或其组合。

冷冻甜食的其余成分可适合于制备任何未冷冻甜食，包括：冰淇淋；果汁冰糕；水冰；牛奶冰。

其余成分还可包含调味剂、色素和/或内含物。

优选地，其余成分包含按其余成分的重量计，0.2-4.75重量％的稳定剂，还更优选0.3-4.5重量％，甚至更优选0.4-4重量％，仍更优选0.5-3重量％，甚至仍更优选0.6-2重量％，最优选0.7-1重量％。

优选地，其余成分包含按其余成分的重量计，0.2-17.5重量％的糖，更优选0.5-15重量％，仍更优选1-10重量％，最优选2-5重量％。

优选地，其余成分包含按其余成分的重量计，2-9重量％的蛋白质，更优选3-8重量％，仍更优选4-7重量％，最优选5-6重量％。

优选地，其余成分包含按其余成分的重量计，3-10重量％的脂肪，更优选4-10重量％，仍更优选5-9重量％，最优选6-8重量％。

其余成分的余量(至100重量％)可为水。

其余成分优选地在单独制备于水中后作为液体(优选非充气溶液)加入。

充气水溶液与其余成分的重量/重量比为至少20:80，优选至少22.5:77.5，更优选至少25:75，最优选至少30:70。

充气水溶液与其余成分的重量/重量比为至多50:50，优选至多45:55，更优选至多40:60，最优选至多35:65。

食用充气组合物

本发明提供环境稳定的食用充气组合物。该组合物具有形成食用充气冷冻甜食所需的膨胀率和微观结构。

食用充气组合物可包含：

-15-40重量％的可溶性糖，

-0.1-2重量％的乳化剂，

-0.1-5重量％的稳定剂，

-水，

并且可具有50-200％的膨胀率。

食用充气组合物从第一方面的方法获得或者可从第一方面的方法获得，并且组合物具有形成食用充气冷冻甜食所需的膨胀率和微观结构。食用充气组合物是环境稳定的。

可溶性糖、乳化剂和稳定剂是第一方面的那些，并且上文关于第一方面提供的定义加以必要修改后适用于该第二方面。

糖

乳化剂

稳定剂

稳定剂可选自下组：刺槐豆胶、瓜尔胶、黄原胶、κ-角叉菜胶、食用纤维或其组合。优选地，稳定剂是黄原胶。

优选地，食用充气组合物包含0.1-5重量％的一种或多种稳定剂，更优选0.15-4.75重量％，还更优选0.2-4.5重量％，甚至更优选0.25-4重量％，仍更优选0.3-3重量％，甚至仍更优选0.35-2重量％，最优选0.4-1重量％。

膨胀率

盐

食用充气组合物可包含浓度为1-30mM、优选至多12mM、最优选至多6mM的盐。盐可为上文关于第一方面提供的类型中的任一种，其优选是二水氯化钙。

D_3,2

食用充气组合物能够随时间推移维持气室尺寸和微观结构，抵抗随时间推移的歧化、奥斯瓦尔德熟化(Oswald repening)和/或粗化。优选地，食用充气组合物的D_3,2气室尺寸分布在35℃下储存28天后为6-30μm，优选7-15μm。

用于生产冷冻甜食的方法

如会理解的，可通过冷冻通过第一方面的方法生产的食用充气组合物和/或通过冷冻第二方面的产品获得冷冻充气甜食。优选地，冷冻是静态的。

冷冻甜食

因此，本发明还提供通过第三方面的方法获得或者可通过第三方面的方法获得的冷冻甜食。

如本文所用，术语“包含”/“包括”涵盖术语“基本上由......组成”和“由......组成”。在使用术语“包含”/“包括”的情况下，所列出的步骤或选项不必是穷举的。除非另外说明，否则以“x至y”/“x-y”的格式表达的数值范围理解为包括x和y。在指定任何范围的值或量时，可以将任何特定上限值或量与任何特定下限值或量相关联。除了在实施例和比较实验中，或者在另外明确指出的情况下外，所有数字均要理解为由词语“约”修饰。除非另外指明，否则本文含有的所有百分比和比率均按重量计算。如本文所用，除非另外说明，否则不定冠词“a”或“an”及其对应的定冠词“the”是指至少一个或者一个或多个。在以上各个小节中提及的本发明的各个特征视情况而定在加以必要修改后适用于其它小节。因此，在一个小节中说明的特征视情况而定可与在其它小节中说明的特征组合。添加任何小节标题仅仅是出于方便起见，并且无意以任何方式限制本公开。实施例旨在说明本发明，并且不意在将本发明限制于那些实施例本身。

实施例

如上所述，本发明利用分流方法，其中对水溶液(AS)进行充气以产生充气水溶液(AAS)，将所述充气水溶液(AAS)与其余成分(RI)组合以产生食用充气组合物(EAC)，所述食用充气组合物(EAC)即使在升高的温度下也是稳定的，可以用于生产高质量的充气冷冻甜食。

在随后的表格中，提供了以下信息：

-AS的配方

-对AS进行充气以产生AAS的温度和时间

-所得AAS的膨胀率和D3,2

-RI的配方

-进行组合以产生EAC的AAS和RI的比例

-EAC的配方

-EAC的膨胀率和D3,2

产生AS的方法

在室温下将干燥成分组合并加入去离子水中，并且在温度升高至80℃时使用Silverson高剪切混合器进行混合并在该温度下保持约5分钟，同时仍在高剪切下混合。然后将混合物冷却至相关的充气温度，如下表所示。

对AS进行充气以形成AAS的方法

除非另有说明，否则对水溶液进行充气以产生充气水溶液通过以下操作进行：将AS放入带有行星运动的Kenwood KMix食物加工机的碗中，所述食物加工机使用金属气球型晶须附件在规定时间内全速运行。碗装有夹套并连接至恒温槽，以通过处于下表所示温度下的循环流体控制壁腔内部的温度。表格中还示出了充气时间。

将RI加入AAS以形成EAC的方法

除非另有说明，否则在环境实验室温度(22℃(+/-1℃))下将其余成分加入AAS中，其中使用带有“K-搅拌器”附件的Kenwood食物搅拌机以最低速度温和搅拌充分时间(约10分钟)以形成柔滑混合物。RI中盐的量以重量％和mM的形式提供。

EAC的稳定性测试

通过用约28ml的相关EAC填充硅烷化玻璃小瓶并在小瓶上标明填充水平，来测试以下实验中制作的EAC的稳定性。小瓶或被留在环境条件下(在22℃(+/-1℃)的实验室温度下)或被置于35℃(+/-0.9℃)的温度控制室(Binder BD 240)中以表示在非常炎热的气候中会经历的升高的温度。每周评估小瓶以确定EAC的稳定性。稳定性评估的结果在下文中提供。

实施例1.1-充气温度的影响

该实施例表明，如果水溶液的充气温度太低，则不能实现稳定的终产品。如表1.1所示来制作样品1.1A、1.1B和工作实施例。

配方和加工

表1.1-样品1.1A、1.1B和工作实施例的配方和加工

稳定性测试

该测试测定根据1.1A、1.1B和工作实施例制作的EAC的稳定性。可以看出，由在25℃和35℃下充气的水溶液制备的EAC不稳定，在22℃和35℃下储存28天后体积均变小。

相反，由在40℃下充气的水溶液制备的EAC不仅在22℃下而且在35℃的更高储存测试温度下也是稳定的。表1.1还示出工作实施例在35℃下储存28天后具有10.6μm的D3,2。该较小的气泡尺寸与产品的柔滑度相关联，并且也不太于发生密度驱使的相分离。

实施例1.2-充气温度的影响、乳化剂浓度的控制

会注意到，实施例1.1尝试对于样品1.1A、1.1B和工作实施例在最终EAC中具有约140％的相同膨胀率。然而，由于这些样品的AAS分别具有546％、466％和375％的膨胀率，因此为了提供140％的大约相同的膨胀率，必须使用不同绝对量的AAS。计算其余成分中的蔗糖和黄原胶的量，使得其在样品1.1A、1.1B和工作实施例的最终食用充气组合物中相等。然而，控制样品1.1A、1.1B和工作实施例的食用充气组合物中的膨胀率的结果是，工作实施例具有最高水平的乳化剂(0.75重量％的S-970)。

因此，进行该实施例1.2以证明在先前的实施例中工作实施例相比于1.1A和1.1B的增强稳定性不仅仅是由于更高水平的乳化剂。如表1.2中所示，样品1.2和工作实施例具有不同的膨胀率，但具有相同的乳化剂量。

表1.2-样品1.2A和工作实施例的配方和加工

稳定性测试

该测试测定根据1.2A和工作实施例制作的EAC的稳定性。尽管1.2A的D3,2在35℃下储存28天之前和之后都显示出较小的气室尺寸，但可以看出，由在较低温度下充气的水溶液制备的样品1.2A不稳定，在22℃和35℃下储存28天后体积均变小。

相反，即使EAC中的乳化剂量相同，但由在40℃下充气的水溶液制备的工作实施例不仅在22℃下而且在35℃的更高储存测试温度下也是稳定的，并且在35℃下储存28天后也具有10.6μm的小D3,2尺寸。

实施例2-分流加工的影响

在该实验中，最终食用充气组合物的配方是相同的，具有相同量的相同成分。然而，实验评估在组合以制作食用充气组合物之前，将充气水溶液与其余成分分开产生的重要性。

分别如表2.1和2.2所示制作样品工作实施例和2A。如之前那样制备工作实施例。通过将所有成分组合在一起，然后在20℃下充气60分钟至546％的膨胀率来制备样品2A。选择20℃是因为发现样品2A在40℃的较高温度下根本不会充气。将样品2A在25℃下充气然后在45℃下温和搅拌的替代方法也未提供稳定的泡沫。

表2.1-工作实施例的配方和加工

表2.2-样品2A的配方和加工

稳定性测试

该测试测定样品2A和工作实施例的EAC的稳定性。结果表明，单流方法(样品2A)未产生稳定的组合物，其中在22℃和35℃下28天后均观察到体积损失。同样，样品2A在新制备时具有非常大的D3,2，为21.6μm，并且在35℃下储存28天后，D3,2为19.9μm。

相反，由分流方法制备的工作实施例不仅在22℃下而且在35℃的更高储存测试温度下也是稳定的，并且在35℃下储存28天后具有10.6μm的D3,2。

实施例3-乳化剂类型的影响

在该实验中，评估各种乳化剂提供稳定组合物的能力。

所测试的乳化剂在以下要求保护的参数范围之内和之外：硬脂酸与棕榈酸之比；单酯的比例；二酯的比例；三酯的比例；和聚酯的比例(分析方法见下文)。表3.1中示出所测试的乳化剂及其性质。落入所要求保护的发明范围内的那些(S570、S770、S970)以粗体示出。

表3.1-乳化剂的性质

分析方法：

色谱分析：SEC和GC

尺寸排阻色谱法(SEC)用于确定蔗糖酯组成(S-x70乳化剂的单酯、二酯、三酯，从Mitsubishi获得)。

在水解后通过GC进行S:P比(见以下分析(2))，得到表3.1中所示的值。未对S-370进行水解，然而，供应商说明书指出硬脂酸为约70％(其余为棕榈酸)，因此S:P为2.3:1。

SEC的描述

使用尺寸排阻色谱法(SEC)使用ISO方法ISO 18395(“动植物脂肪和油-通过高效尺寸排阻色谱法测定单酰基甘油、二酰基甘油、三酰基甘油和甘油”)对蔗糖酯样品进行分析。对方法稍加修改以使其适合于蔗糖酯样品的分析并符合所使用的特定液相色谱仪的规格。更改了四个因素：操作温度为33℃而不是35℃，使用四个分离柱代替ISO方法中描述的仅三个柱，进样体积为10μL而不是20μL，并且样品浓度增加至40mg/mL以提高检测限。

为进行分析，将约100mg样品溶解在2.5mL四氢呋喃(THF)中。过滤样品以去除痕量的灰尘和微粒。将10μL的样品注入到由四个相同的串联连接SEC柱(Polymer Laboratories，PL Gel聚苯乙烯/二乙烯基苯，长度300mm，直径7.5mm，粒径5μm，孔径)组成的柱系统中。使用THF作为洗脱剂，在33℃的温度和0.8mL/min的流速下进行洗脱。借助折光率检测器进行检测。根据分子量将SPE异构体分离，其中较重的异构体更早地洗脱。使用纯标准品来建立不同SPE异构体的洗脱窗口。

气相色谱法(GC)用于CItrem和PGE55(组成不可知)的完整表征(组成和脂肪酸特征(profile))。其也用于实施例11中的化学品。表3.1中示出Citrem和PGE55的S:P比。

GC的描述

为确定表面活性剂酯的化学特征，进行两项分析：(1)对表面活性剂的直接分析，以便确定单酯、二酯、三酯和聚酯的相对分率，和(2)表面活性剂的碱水解和随后的分析，以便确定确切的脂肪酸特征。

通过在氯仿中制备5％的表面活性剂溶液来进行直接分析(1)，将其衍生化并注入GC中。为了获得脂肪酸特征(2)，通过按照改编自IUPAC的标准皂化过程来水解每种表面活性剂。简言之，将样品置于3.33M的醇KOH溶液(80体积％的EtOH)中，并在T＝50℃下保持4小时，同时间歇摇动样品。之后，蒸发溶剂，并使用2M的HCl溶液来分散样品并使所获得的脂肪酸皂质子化。后者最后用氯仿萃取，将其衍生化并通过GC进行分析。

在将样品引入GC之前，对每种溶液进行以下衍生化过程：

(1)将鲸蜡醇(在氯仿中)标准品加入样品中，以在样品中得到3.86mg/mL的鲸蜡醇浓度。将100μL的样品转移至1mL的玻璃小瓶中。

(2)向每一样品中加入100μL的吡啶和400μL的BSTFA。

(3)将混合物在60℃下加热1小时。然后加入50μL的乙酸。

(4)在冷却至室温后，在GC小瓶中用950μL的异辛烷稀释80μL的每一样品。

(5)将以此方式制备的溶液引入GC。

GC分析在配备有自动进样器AS2000的TRACE GC装置(ThermoQuest，意大利)上进行。毛细管柱是Trace Gold TG-5HT(Thermo，美国)，具有以下规格：5％的苯基甲基聚硅氧烷，10m的长度，内径0.53mm，0.15μm的膜厚。使用冷却柱头进样，二次冷却时间为0.3min。进样体积为1μL。烤箱的编程如下：以110℃开始，以5℃/min升高1至120℃，以40℃/min升高2至400℃，保持3min。将火焰电离检测器(FID)温度设定为400℃。载气为氦气，设定为恒压流动模式(120kPa)。检测器气体为氢气和空气，氮气为补充气体。二次冷却气体为氮气，纯度为99.99％。所有其它气体的纯度均为99.999％。

为了确保乳化剂的浓度在最终食用充气组合物中相同，产生实施例3的最终食用充气组合物的实际配方。这通过在充气水溶液中具有相同的膨胀率(约380％)来实现，相同的膨胀率通过对水溶液充气不同时间来实现。

表3.2-实施例3的工作实施例和非工作实施例的配方和加工

稳定性测试

该测试测定工作实施例WE_570、WE_770、WE_970及非工作实施例3B、3D和3E的食用充气组合物的稳定性。

结果表明，由根据本发明的乳化剂制备的工作实施例不仅在22℃下而且在35℃的更高储存测试温度下也稳定28天的时间。

相反，乳化剂S1170(样品3B)、CITREM(样品3D)和PGE 55(样品3E)(其不在要求保护的发明范围内)在任一储存温度下在28天的时间内均未提供稳定的泡沫。

此外，对于包含S370(样品3A)和S1670(样品3C)的样品(其也都不在要求保护的发明范围内)，因为其甚至无法充气以产生AAS，并且因此无EAC可以测试。

实施例4-可溶性糖浓度的影响

在该实验中，评估各种浓度的可溶性糖提供稳定组合物的能力。

表4-实施例4的样品的配方和加工

稳定性测试

该测试测定样品4A、4_1和4_2的食用充气组合物的稳定性。结果表明，由可溶性糖水平小于50重量％的水溶液制备的食用充气组合物(样品4A)不稳定，而可溶性糖水平为50重量％和更高时(样品4_1和4_2)则不仅在22℃下而且在35℃的更高储存测试温度下也稳定28天的时间。

实施例5-乳化剂浓度的影响

在该实验中，评估各种浓度的乳化剂提供稳定组合物的能力。

表5-实施例5的样品的配方和加工

稳定性测试

该测试测定样品5A、5_1和5_2的食用充气组合物的稳定性。结果表明，由乳化剂水平为1.25重量％或更多的水溶液制备的食用充气组合物不仅在22℃下而且在35℃的更高储存测试温度下也稳定28天的时间。此外，样品5_2甚至在45℃的储存测试温度下稳定长达56天的延长时间。根据本发明的样品(5_1和5_2)也具有小气室尺寸分布，即使在储存后也保持该尺寸。

乳化剂浓度的上限水平

尝试另一实验，其中AS中S-970的浓度为AS的10重量％。然而，证明这太粘而无法加工。

实施例6-水溶液的充气时间的影响

在该实验中，关于提供稳定的食用充气组合物的能力来评估水溶液应充气的时间。

表6-实施例6的样品的配方和加工

稳定性测试

样品6A的食用充气组合物在35℃的更高储存测试温度下在28天的时间内不稳定。相反，样品6_1(充气30分钟)和6_2(充气120分钟)在28天的时间内稳定并且保持其小气室尺寸分布，即使在35℃的更高储存测试温度下也如此。

实施例7-复杂配方的稳定性

该实验表明，其中加入冰淇淋成分作为充气水溶液的其余成分的更复杂的配方提供稳定和可接受的产品。

表7-实施例7的样品的配方和加工

稳定性测试

样品7_1的食用充气组合物是稳定的，并且表7示出其即使在35℃的更高储存测试温度下在28天的时间内仍保持其小气室尺寸分布，表明具有更复杂的配方(包括附加脂肪和蛋白质)的泡沫的稳定性。

将根据样品7_1的食用充气组合物置于100ml塑料容器中，并立即和在35℃下储存28天的时间后在-25℃的冷冻箱中静态冷冻。在冷冻后，将样品储存在-18℃下，然后如下所述进行感官评估、透度计测试和显微镜分析。

感官评估

品尝立即冷冻的样品，并证明其是感官上可接受的。感官评估由经验丰富的冰淇淋品尝人员进行。样品在-18℃下使用，在该温度下样品含有50重量％的冰。样品被描述为令人愉悦的并且具有柔滑的冰淇淋体验，没有可感知的冰冷感。

透度计测试

使用透度计测定来测试所得冷冻甜食(立即冷冻的和在35℃下储存28天的时间后冷冻的)。透度计测量使用指数稳定微系统透度计(Exponent Stable Micro SystemsPenetrometer)使用直径为4mm的圆柱形探针进行。透度计在氮冷式温度箱中被设定为-18℃，其中测试速度设定为2mm/s，触发力设定为0.5N，并且测试深度为10mm。将所有样品在便携式冷冻箱中于-18℃下平衡过夜。所有测量都是在冰淇淋为-18℃至-19℃下进行的。透度计测定结果几乎相同，表明即使在35℃下储存28天的时间后，仍可以制作同等的可接受的冷冻甜食。

显微结构分析

将根据样品7_1的食用充气组合物立即和在35℃下储存28天的时间后静态冷冻。使用扫描电子显微镜检查法分析所得冷冻甜食，获得图像，其中对图像的分析表明：

-立即冷冻的样品中出现树枝状冰晶生长，这是静态冷冻所预期的；

-在35℃下储存28天的时间后冷冻的样品中出现一些大冰晶，但具有更少的树枝状冰晶。因此，预期其不仅是感官上可接受的，而且也不太冰冷；

-新鲜冷冻样品中具有良好气泡微观结构；并且

-即使在35℃下储存28天的时间后，仍具有相同的良好气泡微观结构，并且因此会具有对新鲜冷冻样品观察到的柔滑感官性质。尽管可见一些冰晶，但认为这对终产品无害。

总结

由于立即制备的和在35℃下储存28天的时间后制备的冷冻甜食均具有相同的压痕力曲线(通过透度计测定证明)和相似的气泡微观结构(通过显微镜检查法证明)，因此其将具有相同的感官上可接受的性质。

实施例8-与现有技术EP1889544的实施例1的比较

样品8A完全根据如在EP1889544中阐述的实施例1的配方制备。

EP1889544的[0031]处的加工条件指定35至80秒的时间，如上证明，其不会起作用。因此，对于本实施例使用90分钟的最佳时间条件，因为已经证明这在我们的发明中起作用。

EP1889544的[0031]未指定温度，因此可以假定温度为室温(22℃)。然而，权利要求22陈述在充气前的温度范围为0-30℃，并且因此对于该实施例8使用该最高温度，因为其最接近已被证明在我们的发明中起作用的温度。

表8中提供了样品8A的配方和加工条件。

表8-样品8A的配方和加工

稳定性测试

样品8A的食用充气组合物在35℃或更低的22℃的储存温度下在14天后均不稳定，因此在35℃下储存28天后D3,2微滴尺寸(μm)不可得，因为样品8A在那些条件下无法幸存。

实施例9-气泡尺寸分布的评估

按照以上表3.2制备根据WE_770的样品。对充气水溶液进行气泡尺寸分布评估，并且在刚制备后和在35℃下储存112天后对食用充气组合物进行气泡尺寸分布评估。

气泡尺寸分布使用Malvern Mastersizer 2000测量，其中转子速度设定为1750rpm，使用通用球形模型进行计算。

AAS、刚制备后的EAC和在35℃下储存112天后的EAC的D3,2分别测定为9.4μm、9.8μm和9.1μm，表明即使在升高的温度(35℃)下储存非常长的时间(112天)后仍维持小气室尺寸分布。

实施例10-盐类型对充气水溶液的微观结构的影响

制备的样品含有62重量％的蔗糖、2重量％的S770和表10中所示的类型的盐(其量为提供表10中所示摩尔浓度所需的量)。余量为去离子水(至100重量％)。对照样品10A含有62重量％的蔗糖、2重量％的S770，但是不含盐，并且余量为去离子水(至100重量％)。

如上所述，用20℃的循环流体对样品充气40分钟。一旦经充气，就测定膨胀率和D_3,2气室尺寸分布。

表10-测试的盐的浓度和类型

表10中所示的结果表明，就与对照样品10A相比提供更高的膨胀率而言，加入盐是有益的但不是必需的。在盐的存在下，也观察到较低的[D_3,2]气室尺寸分布。在较低水平的氯化钙(11.7 mM)下，观察到最高的膨胀率和最小的气泡尺寸。

实施例11-现有技术的乳化剂的组合物

使用气相色谱法分析如下列出的乳化剂SP30、SP50、SP70和DATEM，以确定单酯、二酯、三酯和聚酯的分布。为了确定硬脂酸:棕榈酸比，在色谱分析前进行碱水解以破坏酯键。

-Datem是来自Danisco的Panodan S Visco-Lo 2000 K-A

-蔗糖酯是来自Sisterna的SP-30、SP-50、SP-70

如上实施例3下所述计算乳化剂的硬脂酸:棕榈酸比和单酯、二酯、三酯和聚酯分布，并且结果示于表11中。

表11-乳化剂的性质

Claims

1.用于制备适合于生产充气冷冻甜食的环境稳定的食用充气组合物的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供水溶液，所述水溶液包含：

○水，和

○按所述水溶液的重量计，50-75重量％的可溶性糖，

○按所述水溶液的重量计，1.25-5重量％的乳化剂，其中所述乳化剂包含：

●按所述乳化剂的重量计，至多55重量％的单酯；

●按所述乳化剂的重量计，30-35重量％的二酯；

●按所述乳化剂的重量计，10-25重量％的三酯；和

●按所述乳化剂的重量计，4-16重量％的聚酯，

-然后在以下条件下对所述水溶液进行充气：

○温度为40-47℃，

○时间为30-120分钟，

○达到的膨胀率为200-800％，

○气泡尺寸D_3,2为5-25μm，

○按所述其余成分的重量计，0.1-5重量％的稳定剂；

○按所述其余成分的重量计，0.1-20重量％的糖；

○按所述其余成分的重量计，1-10重量％的蛋白质；和

○按所述其余成分的重量计，2-10重量％的脂肪。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水溶液包含按所述水溶液的重量计，至少52.5重量％的所述可溶性糖。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述水溶液包含按所述水溶液的重量计，至多72.5重量％的所述可溶性糖。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述可溶性糖包含选自下列的糖：蔗糖、果糖、乳糖、麦芽糖糊精、玉米糖浆或其组合。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述玉米糖浆为DE28和DE40。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述水溶液包含按所述水溶液的重量计，至少1.3重量％的所述乳化剂。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述水溶液包含按所述水溶液的重量计，至多4重量％的所述乳化剂。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述乳化剂包含重量/重量比为1:1至4.5:1的饱和硬脂酸脂肪酸和棕榈酸脂肪酸。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述乳化剂包含按所述乳化剂的重量计，25-55重量％的单酯。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述乳化剂包含按所述乳化剂的重量计30-34重量％的二酯。

11.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述乳化剂包含按所述乳化剂的重量计，11-24重量％的三酯。

12.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述乳化剂包含按所述乳化剂的重量计，5-13重量％的聚酯。

13.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述水溶液在41-46℃的温度下充气。

14.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述水溶液的充气时间为40至120分钟。