CN112672647A - 冷冻甜食 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于制备冷冻甜食的油包水乳液，所述乳液包含重量比为94:6至70:30的水相和油相，其中：所述油相至少包含食用油和乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1‑5；所述水相至少包含水和一种或多种冰点降低剂；所述乳液包含占所述乳液重量至少(W×A)wt％的乳化剂，其中：W是所述乳液中水相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；且A是0.0001；所述乳液包含占所述乳液重量至多(O×0.2)wt％的乳化剂，其中：O是所述乳液中油相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；所述乳液包含占所述乳液重量4‑40wt％的一种或多种冰点降低剂；且所述食用油含有占所述食用油重量25wt％的固体脂肪时的温度低于所述水相含有占所述水相重量25wt％的冰时的温度。
Description
发明的技术领域
本发明涉及油包水乳液，具体是适用于生产冷冻甜食的油包水乳液。本发明还涉及由油包水乳液制成的冷冻甜食，以及用于制备所得冷冻甜食的方法。
发明背景
典型的冰淇淋由约30体积％的冰、50体积％的空气、5体积％的脂肪和15体积％的基质(糖溶液)组成。因此，其含有全部三种物态：固体冰和脂肪、液体糖溶液和气体。脂肪包含在如下所述形成的水包脂肪(或“水包油”)乳液中。固体和气体以小颗粒形式即冰晶、脂肪滴和气泡形式存在于连续液相即基质中。胶体分散体由在另一连续相中的一个相(固体、液体或气体)的小颗粒组成。粒度范围可为纳米至数十微米。胶体分散体的体积具有非常大的表面积。因此，相的表面性质对整体性质具有很大的影响。典型的冰淇淋同时是乳液(脂肪滴)、溶胶(冰晶)和泡沫(空气)。冰淇淋生产涉及以下步骤：混合物制备；巴氏杀菌和均质；老化；冷冻；及硬化。
生产冰淇淋的第一步是混合物的制备。设计混合过程以在最短的时间内以最佳的能量使用将成分混合在一起、分散、水合及溶解。加入所有成分后，混合物应在约65℃或更高温度下均质。搅拌产生的剪切力产生具有较大脂肪滴(直径约10μm)的粗制水包油乳液。
接下来，对混合物进行巴氏杀菌，以将存活的微生物数量降低至人类食用安全的水平，并进行均质以将脂肪颗粒分解成许多小滴。需要大量能量以将混合物加热至巴氏杀菌温度。为了使能量效率最大化，可以分两个阶段进行加热。在第一阶段，将混合物从混合罐中取出并经过板式热交换器。设计此以确保良好的热传递并易于清洁，其由流经交错板的两个单独的流动系统组成。第一个流动系统含有进入的混合物，而第二个流动系统含有已经经过巴氏杀菌和均质的热混合物。因此，进入的混合物被加热，并且经巴氏杀菌和均质的混合物经历第一阶段冷却，这是在生产过程中进行下一步之前必需的。在第二个加热步骤中，混合物在该板式热交换器的另一部分中用热水进一步加热。在这个阶段结束时，混合物必须足够热以确保在均质后达到巴氏杀菌温度。温度不应超过约81℃，以防止乳蛋白变性并避免引入异味。
在均质机中，热混合物(>70℃)在高压(通常最高约150个大气压)下通过小阀门。大的脂肪滴被拉长并破裂成更小滴(直径约1-4μm)的细乳液，大大增加脂肪的表面积。有时使用第二个均质步骤，其使用较低的压力(约35个大气压)，以减少第一阶段之后小脂肪滴的聚集。
在均质后，乳蛋白易于吸附至脂肪滴的表面。蛋白质大部分吸附在脂肪/基质界面的水侧，疏水部分在界面处。游离酪蛋白、酪蛋白胶束和乳清具有不同的表面活性，因此它们不同地吸附在脂肪滴上；例如，酪蛋白比乳清更多地吸附。蛋白质非常良好地稳定水包油乳液防止聚结，因为它们在脂肪滴周围提供坚固、厚实的膜。液滴外部的蛋白质之间的相互作用使液滴更难以紧密接触。
巴氏杀菌也可在保温管(holding tube)中进行，其是从均质机出口的一定长度的管，选择其长度和直径以确保将混合物在巴氏杀菌温度下保持所需的时间。典型的巴氏杀菌方案是在80.5℃的温度下保持31秒。
在巴氏杀菌后，将混合物冷却，然后老化，在老化期间乳化剂吸附于脂肪滴的表面，替换一些乳蛋白。随着混合物冷却，甘油单酯/甘油二酯开始结晶，使其更加疏水，因此它们更强地吸附于脂肪滴。乳化剂在脂肪相中具有它们的脂肪酸链，在表面具有极性部分。乳化剂置换一些蛋白质产生较弱的膜。膜足够坚固以在老化罐中的静态条件下稳定乳液，但使乳液在冷冻机中的剪切下不稳定。之后，液滴内部的脂肪开始结晶。由于必须在每个单独的液滴内部发生成核，因此结晶缓慢。结晶甘油单酯/甘油二酯和高熔点甘油三酯通过作为成核点而促进脂肪结晶。脂肪晶体可从液滴表面突出。老化必须足够长，以使结晶发生并使乳化剂置换一些蛋白质，因为这两个过程在冰淇淋生产的下一阶段中均是重要的前期步骤(precursor)。没有它们，当混合物在冰淇淋冷冻机中冷冻时难以掺入和稳定气泡。
冷冻通常使用设计以从冰淇淋混合物的粘性液体中除热的刮面式热交换器进行。冰淇淋冷冻机由通常直径为0.2m且长度为1m的圆柱桶组成，但为不同生产速率设计的冷冻机具有多种大小。制冷剂流经夹套并随其蒸发而冷却桶的外部。桶内部是由电机驱动的旋转不锈钢搅拌机。搅拌机装配有非常严密地安装在桶内部的刮板。搅拌机具有两个功能：使混合物承受高剪切，和刮削在非常冷的桶壁上形成的冰晶层。有两种类型的搅拌机，即开放型和密闭型。开放型搅拌机具有支撑刮板的开放保持架(cage)，其内有被动旋转的搅打器。搅拌机占桶体积的20％-30％。在出口温度和产量相同的情况下，开放型搅拌机比密闭型搅拌机具有更低的剪切和更长的停留时间。开放型搅拌机通常用于冰淇淋生产。更长的停留时间有助于实现良好的充气。
将约+4℃的冰淇淋混合物从老化罐泵入桶中，在此将其充气并冷冻，之后从另一端泵出。将空气注入桶中。最初，空气形成大气泡。为了获得高质量的冰淇淋，产生(并保持)小气泡分散体是必需的。搅拌机的搅打将大气泡剪切并将其打碎成许多较小的气泡：施加的剪切应力越大，气泡就越小。长停留时间也产生小气泡。将空气搅打成由大体积比例的液体和小体积比例的空气组成的泡沫比反之更容易。桶内部的高压降低已引入的空气体积，并因此使进一步充气更容易。
剪切还使一些脂肪滴相互碰撞并聚结。混合的蛋白质-乳化剂层被设计为使乳液在静态条件下稳定，但在剪切下不稳定。即使甘油单酯/甘油二酯和卵磷脂被称为乳化剂，它们在冰淇淋中的功能也是使脂肪去乳化。从液滴表面突出的针状脂肪晶体有助于这个过程。它们可以刺穿在另一个液滴上的混合的蛋白质-乳化剂层，使液滴聚结。脂肪类型和老化过程的选择确保冰淇淋混合物中的脂肪是部分固体和部分液体的，以使液滴可以部分聚结，即它们形成簇状，但保留一些它们的单独的性质。部分聚结的脂肪滴也称为去乳化或去稳定脂肪。常规使用乳脂肪、椰子油、棕榈油和棕榈仁油，因为这些物质在冰淇淋冷冻机中进行冷冻和充气的温度下大部分是固体，并且因此它们发生部分聚结。
在对混合物充气的同时将其冷冻。必须对混合物除热以将其冷却(显热)并将水冷冻成冰(潜热)。冷冻水比冷却混合物必须除去约五倍多的热量。随着混合物通过桶，其温度降低，并且其冰含量增加。这导致混合物的粘度增加：糖溶液的粘度随温度降低而增加，并且悬浮液的粘度随冰的体积比例增加而增加。典型的冰淇淋的冰含量(即冰的质量占总质量的百分比)与温度(例如0至-20℃)的函数被称为冰曲线。典型配方的冰含量在其于-5℃下离开工厂冷冻机时为约30％，而在-18℃的典型储存温度下为约55％。
因此可以理解，当冰淇淋于约-5℃下离开工厂冷冻机时，其冰含量仅是在-18℃的典型食用(serving)温度下的冰含量的约一半，因此其非常软。如上所述，分散的冰晶和气泡的微观结构是热力学上不稳定的，即系统趋向于低分散相的状态。如果将冰淇淋简单地储存在工厂冷冻机的出口温度下，其会很快劣化。冰晶和气泡会变粗：它们的平均大小会增加，并且它们的总数会减少。由于不可能在热力学上稳定微观结构，因此可代之以将其动力学捕获，即通过减慢发生粗化的速率，从而使微观结构的显著劣化不发生。由于这些原因，冰淇淋在离开工厂冷冻机后要尽快降低其温度。这被称为硬化。冰淇淋通常在隧道式硬化室中硬化，其是密闭室，来自工厂冷冻机的冰淇淋在传送带上通过其中。在其内部，对冰淇淋吹冷空气(通常为-30至-45℃)。空气温度越低以及空气流动越快，对冰淇淋的除热就越快。
然后将冰淇淋储存在通常为约-25℃的冷库中，然后在约相同温度下冷链配送，然后在销售点储存在约-18℃的冰箱中。
因此，显然包含水包脂肪乳液的标准冰淇淋的生产需要非常小心地控制操作参数，以获得所需的乳液。其在生产期间还需要大量能量以获得微观结构，并且在产品储存期间也需要大量能量以便在中心储存、配送至进一步物流点、随后运输到销售点以及在然后购买后食用或在家中进一步储存后再食用的供应链中可保持由微观结构产生的感官性质。众所周知，从工厂到消费点的供应链品质变化很大，并且当温度落在最佳窗口外时，产品则受损。例如，如果温度太低，除了浪费的能量消耗之外，产品也不能接受地坚硬而且感官性质受损。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受损。
本发明力图提供具有更宽温度稳定性窗口的冷冻甜食。本发明还力图提供这样的冷冻甜食，其可以在较高温度下冷冻，因此需要较少的能量以冷却和冷冻，并且因此也可以在比当前标准更高的温度的供应链中配送，这再次降低了能量消耗。本发明的目的还在于提供非冷冻的乳液产品，其可以在环境温度下提供和储存，或在约4℃的冰箱温度下提供和储存，在进一步混合后可以晚些时候在供应链中或在家中冷冻，因此极大减少供应链的冷区环节，并且因而降低能量消耗。
现有技术已力图以各种方式应对这些挑战，例如通过在标准的基于水包油的配方中使用高水平的稳定剂、复合乳化剂体系和其他方法。
然而，仍需要改良的冷冻甜食，其应对上述挑战并且能够简单、低成本地生产。
本发明人已惊奇地发现，如果使用完全不同的形式和配方，则可以提供应对这些挑战的冷冻甜食。因此，与典型的冷冻甜食的水包油乳液相反，本发明的冷冻甜食包含油包水(也称作“w-i-o”，“w/o”)乳液。
现有技术中已经描述了包含油包水乳液的冷冻甜食，具体地，JP 64/063,341试图提供这种产品。然而，如会在以下实施例中所见，由于结构、感官和适口性缺陷，所得产品不是可接受的冷冻甜食。
因此，需要改良的冷冻甜食，其应对上述挑战。
本发明提供适于生产冷冻甜食的油包水乳液；适于从前体油相和前体水相制备所述油包水乳液的前体油相；从所述前体制备所述油包水乳液的方法；从第一方面的所述油包水乳液制备冷冻甜食的方法；以及包含所述油包水乳液的冷冻甜食。
发明内容
用于制备冷冻甜食的油包水乳液
在第一方面，本发明提供用于制备冷冻甜食的油包水乳液，所述乳液包含重量比(WP:OP)为94:6至70:30的水相(WP)和油相(OP)，其中：
-所述油相至少包含食用油和乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1-5；
-所述水相至少包含水和一种或多种冰点降低剂；
-所述乳液包含占所述乳液重量至少(W×A)wt％的乳化剂，其中：
·W是所述乳液中水相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；且
·A是0.0001；
-所述乳液包含占所述乳液重量至多(O×0.2)wt％的乳化剂，其中：
·O是所述乳液中油相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；
-所述乳液包含占所述乳液重量4-40wt％的一种或多种冰点降低剂；且
-所述食用油含有占所述食用油重量25wt％的固体脂肪时的温度低于所述水相含有占所述水相重量25wt％的冰时的温度。
用于制备油包水乳液的方法
在第二方面，本发明提供第一方面的油包水乳液的制备方法，所述方法包括以下步骤：
-制备前体水相，其包含：
·占所述前体水相重量45-96wt％的水；
·占所述前体水相重量4-40wt％的量的一种或多种冰点降低剂；
-制备前体油相，其包含：
·占所述前体油相重量90-97.9wt％的食用油；及
·占所述前体油相重量0.05-20wt％的量的乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1-5，
其中所述食用油含有占所述食用油重量25wt％的固体脂肪时的温度低于所述水相含有占所述水相重量25wt％的冰时的温度；
-将所述前体水相与所述前体油相混合的同时进行组合，以形成所述油包水乳液，其中所得油包水乳液的水相(WP)与油相(OP)的重量比为94:6至70:30；
-其中乳化步骤在高于所述前体水相熔点的温度下进行。
前体油相
前体油相包含：
-占所述前体油相重量90-97.9wt％的量的食用油；及
-占所述前体油相重量0.05-20wt％的量的乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1-5，
·其中所述食用油的熔点小于用于制备油包水乳液的前体水相的熔点。
优选地，前体油相包含食用油，其量占前体油相重量的至少91wt％，更优选至少92wt％，更优选至少93wt％，再更优选至少94wt％，甚至更优选至少95wt％，再更优选至少96wt％。
优选地，前体油相包含食用油，其量占前体油相重量的至多97.8wt％，更优选至多97.7wt％，至多97.6wt％，至多97.5wt％，至多97.4wt％，至多97.3wt％，至多97.2wt％，或者甚至至多97.1wt％。
优选地，前体油相包含乳化剂，其量占前体油相重量的至少0.1wt％，更优选至少0.25wt％，至少0.5wt％，至少1wt％，至少2.5wt％，或者甚至至少5wt％。
优选地，前体油相包含乳化剂，其量占前体油相重量的至多10wt％，更优选至多9wt％，至多8.5wt％，至多8wt％，至多7.5wt％，至多7wt％，至多6.5wt％，或者甚至至多6wt％。
前体水相
本发明使用前体水相制备第一方面的油包水乳液，所述前体水相包含：
-占所述前体水相重量的45-96wt％的量的水；
-占所述前体水相重量4-40wt％的量的一种或多种冰点降低剂。
优选地，前体水相包含水，其量占前体水相重量的至少50wt％，更优选至少55wt％，至少60wt％，或者甚至至少65wt％。
优选地，前体水相包含水，其量占前体水相重量的至多90wt％，更优选至多80wt％，至多75wt％，或者甚至至多70wt％。
优选地，前体水相包含一种或多种冰点降低剂，其量占前体水相重量的至少5wt％，更优选至少7.5wt％，至少10wt％，至少15wt％，或者甚至至少20wt％。
优选地，前体水相包含一种或多种冰点降低剂，其量占前体水相重量的至多35wt％，更优选至多30wt％，更优选至多25wt％。
优选地，前体水相的膨胀率为10％-500％，更优选20％-450％，30％-400％，40％-350％，50％-300％，60％-275％，70％-250％，80％-200％，或者甚至90％-150％。
用于制备冷冻甜食的方法
在第三方面，本发明提供用于制备冷冻甜食的方法，其中将第一方面的油包水乳液静态冷冻。
优选地，乳液在不低于-20℃，更优选不低于-18℃，更优选不低于-16℃，更优选不低于-14℃，更优选不低于-12℃，更优选不低于-10℃的温度下冷冻。
冷冻甜食
在第四方面，本发明提供冷冻甜食，其包含第一方面的油包水乳液。第四方面的冷冻甜食可以使用第三方面的方法制备。
优选地，冷冻甜食的膨胀率为10％-200％，更优选20％-190％，30％-180％，40％-170％，50％-160％，60％-150％，70％-140％，80％-130％，或者甚至90％-120％。
发明详述
冷冻甜食
在冷冻甜食生产中使用的各种术语和技术的定义和说明见于Ice Cream,7thEdition,H.Douglas Goff和Richard W.Hartel(2013),Kluwer Academic/PlenumPublishers。除非另有说明，否则所有百分比均指重量百分比，关于膨胀率所提及的百分比除外。
如本文所用，术语冷冻甜食是指意欲以冷冻状态(即在甜食的温度低于0℃的条件下，优选在甜食包含大量冰的条件下)食用的甜食。
水相与油相的重量比
在本发明中，待分散的液体是水相，而水相分散至其中的液体是油相。因此，通过将前体油相与前体水相组合而制得油包水乳液。油相是乳液的连续相。本发明可以提供稳定的油包水乳液，其具有相对于水相而言极低水平的油相，具体是94wt％的水相分散于仅6wt％的油相中的油包水乳液，即水相与油相的重量比(WP:OP)为94:6。优选地，水相与油相的重量比(WP:OP)为至多92:8，更优选90:10，更优选85:15，更优选80:20，更优选75:25。优选地，水相与油相的重量比(WP:OP)为至少72.5:27.5。
食用油
食用是指适合人体食用。油是指在环境温度(约20℃)下是粘性液体的并且既是疏水性也是亲脂性的中性、非极性化学物质。在本发明的上下文中，食用油是指在制备前体油相的温度下是液体的油。食用油的主要成分是三酰基甘油酯，其包含通过一个甘油分子连接在一起的三个脂肪酸。
食用油类型
优选地，食用油选自：米糠油、鳄梨油、红花油、花生油、榛子油、大豆油、杏仁油、葵花籽油、南瓜籽油、大麻籽油(hemp oil)、菜籽油、玉米籽油、葡萄籽油(grape oil)、亚麻子油或核桃油或者其组合。更优选地，食用油选自：玉米籽油、葡萄籽油、亚麻籽油、葵花籽油、菜籽油、大麻籽油或核桃油或者其组合。
食用油相对于水相的凝固点
已发现本发明的油包水乳液要求食用油开始固化的温度低于水相开始固化的温度。为了避免歧义，与整个油相的固化相反，重要的是食用油本身的固化。此外，重要的是整个水相(包含其他成分如冰点降低剂)开始固化的温度，而不仅仅是水自身的固化。
不希望受到理论的束缚，据信当满足食用油的凝固点低于水相的凝固点的要求时，结果是当冷冻乳液以制备冷冻甜食时，水相首先固化，并且因此在食用油(以及因此的乳液连续相)保持液态的阶段就形成了冰晶。因此，油相保持可塑性，并且不被水相中冰晶的形成破坏。满足这个要求的任何食用油均可以用于本发明中。
本领域技术人员会理解，确定液体的特定凝固点(即在食用油的情况中开始形成脂肪结晶或者在水相的情况中开始形成冰晶的点)在实验上可能难以确定。因此，在本发明的上下文中，食用油含有25wt％固体脂肪时的温度用于食用油。类似地，水相含有25wt％冰时的温度用于水相。
因此，本发明的要求是食用油含有25wt％固体脂肪时的温度低于水相含有25wt％冰时的温度。
食用油含有25％固体脂肪时的温度
食用油中含有25wt％固体脂肪时的温度可以使用差示扫描量热法(DSC)确定，DSC是热分析技术，其中提高样品与参比物的温度需要的热量之间的差异作为温度的函数得到测量。当固体油样品融化为液体油时，需要更多热量流入样品中，以与参比物相同的速率升高其温度。这是由于样品在经历从固体到液体的吸热相变时吸收热量所致。通过观测样品与参比物之间热流动的差异，差示扫描量热仪能够测量在这种相变期间吸收或释放的热量，并因此鉴定样品的熔点。
用差示扫描量热仪DSC 8500(Pyris，Perkin Elmer Inc.)进行DSC测量。在进行实际测量之前，用铟(ΔHf＝28.5J/g，熔融温度＝156.6℃)对仪器进行校准。将约20mg油样品放入小铝盘中。将空盘用作参比物，同时测量热容量变化。实施如下测量。首先，将样品在20℃下保持5分钟。然后进行加热步骤至60℃。在这个加热步骤之后，将样品冷却至-80℃，随后再次进行最终加热步骤至60℃。对于加热和冷却步骤，均应用2℃/分钟的温度梯度。将从测量获得的数据导出到Excel中以进一步分析，并通过如下步骤从所得DSC曲线鉴定相关点：首先，通过除以样品重量以校正未校正的热流量。然后，通过在不存在代表相变(结晶/熔融)的热流量峰的极端温度(低于-60℃和高于40℃)下的数据，通过4阶多项式拟合构建基线。然后从完整数据集中减去基线，并整合剩余区域。将完整整合的区域转换为100％，从-80℃至每个其他温度进行部分整合，以得到以百分比表示的固体脂肪含量的曲线。由所得曲线确定食用油含有25wt％固体脂肪时的温度。
下表提供了各种不同食用油含有25wt％固体脂肪时的温度。
| 油 | 油含有25wt％固体脂肪的温度(℃) |
| 橄榄油 | 0 |
| 米糠油 | -6 |
| 鳄梨油 | -4 |
| 红花油 | -7 |
| 花生油 | -6 |
| 榛子油 | -6 |
| 大豆油 | -4 |
| 杏仁油 | -7 |
| 葵花籽油 | -13 |
| 南瓜籽油 | -12 |
| 大麻籽油 | -13 |
| 油菜籽油 | -13 |
| 玉米油 | -17 |
| 葡萄籽油 | -20 |
| 亚麻籽油 | -24 |
| 核桃油 | -26 |
水相含有25％冰时的温度
如本文所述，水相包含水和冰点降低剂。水相含有25wt％冰时的温度也可以如上所述使用DSC确定，或者可使用本领域中已知的技术计算。
优选地，食用油含有25wt％固体脂肪时的温度比水相含有25wt％冰时的温度低至少4℃，更优选低至少6℃，还更优选低至少8℃，甚至更优选低至少10℃，更优选低至少12℃，还更优选低至少14℃，最优选低至少16℃。
优选地，食用油含有25wt％固体脂肪时的温度比水相含有25wt％冰时的温度低至多30℃。
作为有效的实例：
-当食用油含有25wt％固体脂肪时的温度比水相含有25wt％冰时的温度低至少4℃，并且水相含25wt％冰时的温度为-1℃时，则食用油的温度至少为-5℃(即-1℃减去4℃＝-5℃)。
类似地：
-当食用油含有25wt％固体脂肪时的温度比水相含有25wt％冰时的温度低至少8℃，并且水相含有25wt％冰时的温度为-2℃时，则食用油的温度至少为-10℃(即-2℃减去8℃＝-10℃)。
乳化剂
乳化剂是指当需要降低表面张力时可以使用的一种或多种表面活性剂，特别是用于食品加工。当一种液体需要分散于另一种不可混溶的液体中时，需要降低表面张力。如所提及的，在本发明中，要分散的液体是水相，而水相分散入其中的液体是油相。因此油相是连续相。在本发明中，乳化剂是使本发明的油包水乳液能够用于制备冷冻甜食所必需的因素之一。
乳化剂类型
乳化剂可选自如下：
甘油脂肪酸酯，包括甘油单酯，优选不饱和甘油单酯；
甘油单酯的有机酸酯，包括甘油单酯的乙酸酯(乙酰化MG-ACETEM)，甘油单酯的柠檬酸酯(CITREM)、甘油单酯的乳酸酯(LACTEM)、甘油单酯的琥珀酸酯，优选甘油单酯的乙酸酯和/或甘油单酯的乳酸酯；
脂肪酸的聚甘油酯，包括PGE；
脂肪酸的脱水山梨糖醇酯，包括单硬脂酸酯、三硬脂酸酯、单月桂酸酯、单油酸酯和单棕榈酸酯的脱水山梨糖醇酯；
脂肪酸的丙二醇酯，包括脂肪酸的丙-1,2,二醇(丙二醇)酯；
脂肪酸的蔗糖酯，包括蔗糖甘油酯；
Polyglycerol polyrhizoleate(PGPR)；
卵磷脂(在动物和植物中广泛发现的含有磷脂作为主要成分的混合物)，优选大豆卵磷脂，实例包括Yelkin和Beakin；
卵黄(通常是脂质(30％)、蛋白质(16％)、碳水化合物(carbs)(3.5％)和9％卵磷脂的混合物)；
或其混合物。
更优选地，乳化剂选自：甘油脂肪酸酯、甘油单酯的有机酸酯、脂肪酸的聚甘油酯、脂肪酸的脱水山梨糖醇酯、脂肪酸的丙二醇酯、脂肪酸的蔗糖酯、polyglycerolpolyrhizoleate、卵磷脂和卵黄，或其混合物。
亲水亲油平衡值(HLB)
HLB是指乳化剂的亲水亲油平衡值。HLB是表面活性剂分子亲水性或亲脂性程度的量度。HLB可以从分子的表面性质计算。相同成分类型的表面活性剂混合物的平均HLB可以计算为：
平均
本发明中乳化剂的平均HLB是0.1-5。优选地，乳化剂的平均HLB为0.25-4，更优选0.5-3.5，更优选1-3，甚至更优选1-2。
乳液中以重量计的乳化剂量
会理解，随着水相比例增加，可用于形成油包水乳液的连续油相的油相量会相应减少，并且考虑到这个因素，因此期望存在更多的乳化剂。因此，乳液中乳化剂以重量计的最小量表示为(W×A)，其中W是乳液中水相的比例，表示为占总乳液的重量百分比，并且A是确保足够水平的乳化剂的系数。A因此为至少0.0001。优选A为0.00025，更优选0.0005，更优选0.001，更优选0.0025，更优选0.005，更优选0.01，更优选0.025，更优选0.05。
还会理解，乳化剂是作为油相的一部分提供的，并且因此乳化剂在油相中所占比例的增加也会减少可用于形成油包水乳液的连续油相的油量。因此，乳液中乳化剂以重量计的最大量是至多(O×0.2)，其中O是乳液中油相(包含油相的所有其他组分，即油、乳化剂及油相的其他成分)的比例，以占总乳液的重量百分比表示，即乳化剂的水平不超过油相的20wt％。优选地，乳液中乳化剂以重量计的最大量为至多(O×0.175)wt％，更优选(O×0.15)wt％，或甚至(O×0.1)wt％。
冰点降低剂
冰点降低剂是指可以降低水的冰点的食用成分。它们通常是小分子，可以高浓度溶解在水中。
优选地，乳液包含一种或多种冰点降低剂，其量占乳液重量的至少5wt％，更优选至少7.5wt％，至少10wt％，至少15wt％或甚至至少20wt％。优选地，乳液包含一种或多种冰点降低剂，其量占乳液重量的至多37.5wt％，更优选至多35wt％，至多30wt％，或甚至至多27.5wt％。
优选地，一种或多种冰点降低剂选自糖、盐或糖醇或其混合物。优选地，糖是单糖，优选葡萄糖、果糖、半乳糖或其混合物，或是二糖，优选蔗糖、乳糖、麦芽糖或其混合物。优选地，糖醇选自下列：甘油、赤藓糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇和乳糖醇。可任选地包含寡糖作为冰点降低剂。
脂肪结构剂
脂肪结构剂是指其熔点高于食用油的熔点并且也高于制备乳液时的温度的脂肪。因此，当使用时，脂肪结构剂在形成乳液时作为小颗粒存在于前体油相中。
脂肪结构剂可通过螺旋式热交换器处理从低熔点油与高熔点油的混合物制得。在这种处理中，将油混合物冷却至低熔点油仍为液体但高熔点油已为固体的温度，并泵送通过带有刮板的容器。将容器也冷却至这种低温，并且虽然在容器表面上倾向于形成固体脂肪层，但是该层被不断刮掉，这导致小的盘状颗粒。颗粒小但足以使油相结构化，增加乳液的粘度和所得冷冻甜食的冻融稳定性。
脂肪结构剂可为单一脂肪或多种脂肪的混合物，可能的来源是动物、乳制品或植物脂肪。优选是植物脂肪。
不希望受理论的束缚，据信脂肪结构剂的小脂肪晶体在整个油相中形成渗透网，赋予油相回弹性。由于将水相乳化进该油相而使油相伸展得越薄，这些脂肪晶体就越多地作为稳定中间态乳液的油膜稳定剂。在冷冻期间，晶体为油膜提供抗张强度，彼此堆叠并滑动，从而提供在冷冻期间形成的冰晶之间的屏障。油相中的小脂肪晶体为油相提供抗张强度，保护其免受冷冻期间水相中冰晶生长的影响。在将乳液在室温下供应并且乳液在其它地方(例如在消费地点)冷冻的环境应用中，据信该原理是实现环境稳定的乳液的机制之一，并且据信其在环境油相或环境油包水乳液中起作用。
结构脂肪存在于基于在环境温度(20℃)是液体的油的油相中。该油可以是任何油，优选植物来源的油。脂肪结构剂优选是甘油三酯脂肪。其可为天然脂肪如棕榈仁脂肪或椰子脂肪，或者改性脂肪如经过氢化、酯交换、酶促酯交换、分馏(湿式或干式)或混合的脂肪或脂肪混合物。脂肪结构剂以小晶体形式存在，这可以通过不同方法实现。
氢化改变脂肪酸的不饱和度，并且因此改变脂肪酸组成。这使得可以从液态油制成塑性脂肪。酯交换保留脂肪酸组成但改变脂肪酸在甘油主链上的分布。酯交换可以通过化学方式或借助酶进行。通常，它们本身不适合作为结构脂肪的两种不同脂肪的混合物进行酯交换。与起始材料相比，所得酯交换脂肪会具有改良的结构性质。
可以根据它们的甘油三酯组成对脂肪结构剂油进行分馏。湿式分馏或干式分馏是可能的。例如，已证明中等分馏的棕榈油硬脂酸甘油酯(mfPOs)是硬化脂肪的可行替代品。
由于它们的N线(依赖于温度的固体脂肪含量)已被证明作为脂肪结构剂的脂肪是
-完全硬化的高芥酸菜籽油，其主要甘油三酯馏分含有C18和C22的长链饱和脂肪酸，熔点为70℃(在本文中称为“RPh70”)，
-硬化大豆油(BO65)或硬化棕榈油(在本文中称为“PO58”)，
-完全硬化的葵花籽油，熔点为69℃(在本文中称为“SF69”)，
-酯交换脂肪混合物，熔融温度为48℃(在本文中称为“ines48”)。
优选地，脂肪结构剂在乳化温度下具有至少90wt％的固体脂肪含量。
可以将脂肪结构剂如下与食用油组合：在高于结构剂熔融温度的温度下混合脂肪结构剂和油，并在螺旋式热交换器中将混合物冷却至低于室温，由此在螺旋式热交换器表面上形成脂肪结构剂油的小晶体，通过旋转刮板不断地将它们从螺旋式热交换器表明清除。所得混合物是高粘度的可倾倒的油/脂肪混合物。
或者，脂肪结构剂可以作为非常小的颗粒(脂肪晶体)规格的粉末获得。这种粉末可以在室温下与液体食用油混合。
优选地，脂肪结构剂是氢化脂肪。更优选地，脂肪结构剂选自：
-硬化菜籽油，熔点为70℃(RPh70)，
-分馏棕榈油，熔点为58℃(PO58)，
-硬化葵花籽油，熔点为69℃(SF69)，及
-酯交换脂肪，熔点为48℃(Ines48)，或其组合。
优选地，乳液的油相包含占乳液重量至少0.05wt％的脂肪结构剂，更优选至少0.1wt％，更优选至少0.2wt％，更优选至少0.3wt％，更优选至少0.4wt％。
优选地，乳液的油相包含占乳液重量至多10wt％的脂肪结构剂，更优选至多7.5wt％，至多5wt％，至多2.5wt％，至多1wt％，或甚至至多0.5wt％。
在乳液的油相中包含脂肪结构剂的情况下，乳化步骤在低于任何这种脂肪结构剂的熔点的温度下进行。
结构剂
优选地，水相包含一种或多种结构剂。结构剂是指控制乳液水相粘度的成分。优选地，结构剂是增稠剂如纤维、多糖或蛋白质的形式。多糖或蛋白质还可以形成不仅具有粘性而且具有弹性的凝胶。粘性和弹性可以通过流变学测量。产品可含有结构剂如聚合物。
优选地，乳液的水相包含占乳液重量至少0.1wt％的结构剂，更优选至少0.2wt％，至少0.3wt％，至少0.4wt％，至少0.5wt％，至少1wt％，至少2wt％，至少3wt％，或甚至至少4wt％。
优选地，乳液的水相包含占乳液重量至多10wt％的结构剂，更优选至多9wt％，至多8wt％，至多7wt％，至多6wt％，或甚至至多5wt％。
优选地，水相的粘性为比油相的粘性低10倍至比油相的粘度高1000倍，更优选高2倍至高100倍，更优选高5倍至高75倍，更优选高5倍至高50倍(在乳化温度下以1/s测量)。乳化温度是指水相和油相组合以形成本发明的油包水乳液的温度。
优选地，结构剂选自半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、黄原胶、角叉菜胶(iota、kappa、lambda等)、琼脂、淀粉、果胶(HM、LM-果胶)、藻酸盐、纤维素衍生物(甲基纤维素、乙基纤维素、HPMC、CMC)、植物纤维(柑橘纤维、番茄纤维、微纤化纤维)、明胶、(酸性)乳凝胶、结冷胶或其混合物。也可以使用来自罗望子花、红藻胶、黄芪胶、刺梧桐胶或其混合物的材料。
最优选的结构剂是iota-角叉菜胶和/或改性木薯淀粉，因为水相在混合入油中以形成乳液时是正确的粘性，并且在乳化发生后直接胶凝以及提供额外的乳液稳定性。
成核剂
为了形成冷冻甜食，水相中的水需要变成冰(即成核)。这可以通过对大量水进行明显的过冷来实现，越小的体积获得这种所谓的均相成核需要的过冷就越明显。由于本发明的油包水乳液含有小液滴形式的水，因此对于直径10μm的液滴，用于均相成核的过冷需在约35℃的量级。因此，成核剂允许在更高的温度下冷冻。成核剂是指通过促进每个液滴中的异相成核而起作用的颗粒。
优选地，乳液的水相包含占乳液重量至少0.1wt％的成核剂，更优选至少0.2wt％，至少0.3wt％，至少0.4wt％，至少0.5wt％，至少1wt％，至少2wt％，至少3wt％，最优选至少3.5wt％。
优选地，乳液的水相包含占乳液重量至多10wt％的成核剂，更优选至多9wt％，至多8wt％，至多7wt％，至多6wt％，至多5wt％，最优选至多4wt％。
优选地，成核剂包含0.5-20wt％的蛋白粉，优选脱脂奶粉、植物蛋白粉、大豆粉、豆类(pulses)、豌豆粉，或其混合物。成核剂还可包含Laponite或Bentonite，优选0.1wt％至1wt％的Laponite或Bentonite。
充气
术语充气是指例如通过机械方式将气体有意地掺入乳液中。气体可以是任何气体，但在冷冻甜食中优选是食品级气体如空气、氮气、一氧化二氮或二氧化碳。因此，术语“充气”不限于使用空气充气，并且也涵盖用其他气体“气化”。
充气程度以“膨胀率”(单位为“％”)测量，其定义为：
优选地，本发明的油包水乳液具有10％至200％，20％至190％，30％至180％，40％至170％，50％至160％，60％至150％，70％至140％，80％至130％，或甚至90％至120％的膨胀率。
前体油相
如上所述，第一方面的油包水乳液可以通过将前体油相与前体水相组合而制得。前体油相包含：
-占前体油相重量90-97.9wt％的食用油；及
-占前体油相重量0.05-20wt％的乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1-5，
其中食用油的熔点低于前体水相的熔点。
为了避免歧义，食用油、乳化剂、熔点(即食用油相对于水相的凝固点)和HLB如上文所定义。类似地，如上所详述，油相可另外包含脂肪结构剂。
用于制备前体油相的方法
可以以本领域技术人员已知的方式制备前体油相。例如，可以将油相成分加入在混合器中的结构化油中并溶解于油中。在使用脂肪结构剂的情况中，它们已经存在于油中。例如使用带有气球搅打器的食物混合器混合成分。在此过程期间，可将空气掺入油相中，例如膨胀率为50％至200％。已发现在乳化后此膨胀率的大部分得到保留，在乳液产品中提供高达10％的膨胀率。也可以使用诸如Trefa T50(Trefa Continu Aerating Systems B.V.)的充气机产生油相中的膨胀率。
前体水相
将前体水相与前体油相组合以形成第一方面的油包水乳液。如上所述，前体水相包含：
-占前体水相重量45-96wt％的水；及
-占前体水相重量4-40wt％的一种或多种冰点降低剂。
为避免歧义，关于含水量、一种或多种冰点降低剂的详细描述如上所述。类似地，如上所述，水相可任选地包含一种或多种结构剂和/或一种或多种成核剂。
水相的凝固点
如本文所述，水相包含水和冰点降低剂。可以如上所述使用DSC确定水相含有25wt％冰时的温度，或者可以使用本领域已知的技术计算。
前体水相粘度的测量
前体水相和前体油相的粘度均可以通过流变学测量。测量粘度的方案如下：
以平行平板几何使用仪器AR G2(TA Instruments,New Castle,Delaware,USA)，这是表面喷砂处理的4cm平板，间隙设置为1mm。仪器软件中规定了以下测量谱：粘度测定法、稳态流测试。流变仪软件中的测量温度设置为25℃，并定义了稳态流测试。
软件中的以下参数设置为指示值：
-预剪切：持续时间10秒，剪切应力为0.79Pa。
-平衡时间：2分钟。
-测试1：稳态流测试，对数，每10倍6个点，剪切速率范围为0.01/s-500/s。样本期：10秒
-稳态：公差5％，在公差内连续进行3次测量，最大点时间1分钟。
-测试2(反循环)：稳态流测试，对数，每10倍6个点，剪切速率范围为500/s至0.01/s。样本期：10秒
-稳态：公差5％，在公差内连续进行3次测量，最大点时间1分钟。
加载1.5-2ml样品，并将平板降低到间隙距离。然后，开始测量。取反循环中1/s的粘度值以反映粘度。
用于制备前体水相的方法
可以本领域技术人员已知的方式制备前体水相。例如，可以将水相的颗粒状和粉末状成分与冰点降低剂干混合以快速且无结块地溶解。可以将粉末混合物缓慢加入温水中(约50℃)并混合。在平顺溶解后，通常将混合物在90℃下巴氏杀菌6分钟，这也可使淀粉(如果使用的话)凝胶化。将混合物冷却至室温或低于室温。
前体水相的充气
在用油相乳化之前，可对前体水相充气，以提供充气的产品。
充气可通过在约5℃的恒定温度下混合所制备的水相约30分钟来实现。这可以通过本领域技术人员已知的方式进行，例如使用Kenwood食品混合器，搅打器附件设定为最大速度。
或者，优选在冷却期间可通过高剪切混合实现充气，或者通过使用带有背压调节器的专用充气机(通常10个输入大气压，2个输出大气压)以在出口后增强气泡进一步膨胀。
充气可包括加入合适的充气剂(空气稳定剂)，但这不是必需的，因为本发明的配方令人惊奇地递送稳定的充气产品。合适的充气剂(空气稳定剂)包括但不限于PGE215和蛋白粉。
优选地，前体水相具有10％至500％，更优选20％至450％，更优选30％至400％，更优选40％至350％，更优选50％至300％，更优选60％至275％，更优选70％至250％，更优选80％至200％，更优选90％至150％的膨胀率。
用于制备油包水乳液的方法
在第二方面，本发明提供第一方面的油包水乳液的制备方法。该方法包括乳化步骤，其在高于前体水相的熔点的温度下进行。
乳化步骤优选在脂肪结构剂(如果使用的话)为固体的温度(例如<40℃)以及水相不是太液态但也不是硬凝胶的温度(例如在40℃与10℃之间，但不低于0℃)下进行。
不希望受理论的束缚，据信乳化步骤应在高于前体水相熔点的温度下进行，以便前体水相为液态，足以在剪切条件下与前体油相混合。另外，此步骤应在高于前体油相的熔点的温度下进行，以便前体油相是液体，足以在剪切条件下与前体水相混合。最后，据信进行乳化步骤的温度应低于前体油相中任何脂肪结构剂的熔点，以便脂肪结构剂能够如本文所述地结晶和发挥作用。
所得乳液可以在环境温度下贮存或在冰箱中(约5℃)长时间保存，可以在食用时冷冻的乳液产品的形式提供。
在另一方法中，在混合之前，可以将前体水相和前体油相以94:6至70:30的前体水相与前体油相重量比(以所得油包水乳液的重量计)组合；然后混合；其中乳化温度高于前体水相的熔点并且低于前体油相中任何脂肪结构剂的熔点。
可易于理解的是这种非常简便的生产方法具有优于用于生产冷冻甜食的标准方法的许多益处。例如仅前体水相需要巴氏杀菌。不需要高压均质。加入成分的温度方案更简便。不需要熟化预混物。乳液一旦制成，随时间推移是稳定的，这使其更适于后续加工。
用于制备冷冻甜食的方法
本发明提供用于制备冷冻甜食的方法，其中将第一方面的油包水乳液静态冷冻(即冷冻时最小或无：搅拌；剪切；搅动；或充气)。
优选地，乳液在-20℃，更优选-18℃，更优选-16℃，更优选-14℃，更优选-12℃，更优选-10℃的温度下冷冻。
会理解，能够利用静态冷冻具有显着的优点。首先，其提供比标准冰淇淋生产方法更简单的方法。实际上，不能使用静态冷冻来制造标准的水包油乳液。其也比诸如刮板式热交换器的设备消耗更少的能量。此外，乳液可以在比典型冰淇淋生产更高的温度下冷冻，并且因此温度提取和冷冻所需的能量更少。另外，在刮板式热交换器后的常规加工中使用硬化步骤，并且对于这种标准生产而言需要更多的能量，但是在本发明中不需要硬化。最后，所得冷冻甜食可以在宽范围的冷冻温度下制备和储存，通常是-6℃至-28℃及更低温度。
冷冻甜食
本发明提供冷冻甜食，其包含第一方面的乳液。冷冻甜食包含油包水乳液，所述乳液包含重量比(WP:OP)为94:6至70:30的水相(WP)和油相(OP)，其中：
-所述油相至少包含食用油和乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1-5；
-所述水相至少包含水和一种或多种冰点降低剂；
-所述乳液包含占所述乳液重量至少(W×A)wt％的乳化剂，其中：
·W是所述乳液中水相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；且
·A是0.0001；
-所述乳液包含占所述乳液重量至多(O×0.2)wt％的乳化剂，其中：
·O是所述乳液中油相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；
-所述乳液包含占所述乳液重量4-40wt％的一种或多种冰点降低剂；且
-所述食用油含有占所述食用油重量25wt％的固体脂肪时的温度低于所述水相含有占所述水相重量25wt％的冰时的温度。
为避免歧义，冷冻甜食的油包水乳液的所有组分(包括但不限于食用油、乳化剂、熔点和HLB)均如上关于本发明第一方面的乳液所定义，它们在细节上作必要修改后并入本发明的这一方面。
其它成分
所得的冷冻甜食还可包含其他成分，例如：调味剂，包括香草味、草莓味、柠檬味、橙味、樱桃味调味剂；抗氧化剂，包括DBHA、BHT、α-生育酚、γ-生育酚、槲皮素、花青素、儿茶酸、阿魏酸、咖啡酸；着色剂，包括柠檬黄、核黄素、姜黄素、日落黄、玉米黄素、胡萝卜素、胭脂素、番茄红素、角黄素、虾青素、apo-8′-胡萝卜素醛、carmoisine、苋菜红、丽春红4R、胭脂红、花青素、赤藓红、red 2G、靛蓝胭脂红、patent blue V、亮蓝FCF、叶绿素、叶绿素铜络合物、green S、black BN；维生素，包括维生素A、D、E、K1、B1、B2、B6、B12、C、生物素、烟酸、叶酸A；或者其混合物。这些成分可以本领域已知的适当方式掺入前体油相、前体水相或乳液中。这些成分也可以后加入冷冻甜食中。内含物也可以类似方式加入产品中。也可任选地包含内含物，并且可涂有巧克力、水冰或其他合适的涂层。
如本文所用，术语“包含”涵盖术语“基本上由......组成”和“由......组成”。在使用术语“包含”的情况下，列出的步骤或选项不必是穷举的。除非另有说明，否则以“x至y”的格式表示的数值范围应理解为包括x和y。在指定数值或量的任何范围时，可以将任何特定的上限数值或量与任何特定的下限数值或量相关联。除在实施例和对比实验中，或另有明确说明外，所有数字均应理解为由单词“约”修饰。如本文所用，除非另外说明，不定冠词“一个”或“一种”和其相应的定冠词“所述”是指至少一个，或者一个或多个。
在上文的各个章节中提及的本发明的各个特征在细节上作必要修改后适用于其他章节。因此，在一个章节中指定的特征可与其他章节中指定的特征适当组合。添加任何章节标题仅出于方便起见，而无意以任何方式限制本发明公开。
以下实施例旨在举例说明本发明，并不旨在将本发明限制于这些实施例本身。
实施例
在以下实施例中：A部分详细描述如何制备产品并就它们的物理属性(形成正确的乳液的能力，在食用温度下可接受的结构性质)进行评估；B部分详细描述如何制备产品以及如何评估它们的感官可接受性；C部分详细描述现有技术如何未能提供可接受的油相连续的冷冻甜食。
材料
除非另有说明，否则成分来自下列供应商：
油相
| 材料 | 供应商(地点) |
| 葵花籽油 | Winterised Sunflower oil(各种) |
| 大麻籽油 | 超市品牌(Hoogvliet,荷兰) |
| 橄榄油 | 超市品牌(Albert Heijn,荷兰) |
| RPh70(包含在称为“Phase Pro”的结构化油中) | Unilever Food Solutions(葡萄牙) |
| Citrem(包含在称为“Phase Pro”的结构化油中) | Unilever Food Solutions(葡萄牙) |
| PGPR‘polyglycerol polyrinoleate’ | Danisco(英国) |
| 蔗糖酯S170 | Mitsubishi Chemical Foods Corporation(中国) |
| 蔗糖酯S1170‘Ryoto’ | Mitsubishi Chemical Foods Corporation(日本) |
| 蔗糖酯DATEM‘Panodan SD/P K’ | Danisco(英国) |
| Beakin卵磷脂 | Archer Daniels Midland(美国) |
| Yelkin卵磷脂 | Archer Daniels Midland(美国) |
水相
方法
本发明的乳液可以多种方式制备，这表明系统的通用性。如表中所示采用各种制备方法。这些制备方法的细节如下：
制备方法A
水相-将干粉混合直至充分混合，然后添加到80℃的水中，并用在10,000RPM运行的高剪切混合器(Silverson L5M-A)混合10分钟。然后将溶液倒入带夹套的混合容器中，并在90℃以上加热10分钟以巴氏杀菌。在此期间，使用以50RPM旋转的桨式混合器，以确保均匀的温度分布。然后在乳化前将水相冷却至25℃。
油相-将油与乳化剂一起加入碗中。然后使用Kenwood厨房混合器(Kenwood kMixKMX750RD)在20℃下将两种材料混合在一起，并使气球式搅拌附件在“速度3”下混合10分钟。然后将油相保持在碗中以用于乳化步骤。
乳化-在Kenwood混合器中将水相逐渐加入油相中。这发生在3分钟内，在此期间混合是在“速度3”下。然后将乳液进一步持续混合7分钟(总共混合10分钟)。使用电导率仪(HACH Pocket Conductivity HR)测量电导率，以评估系统是否是油连续的(记录测量值0-10uS/cm)。然后将乳液分成每份60g，之后在-25℃下静态冷冻。
制备方法B
水相-将干粉混合直至充分混合，然后添加到60℃的水中，并用顶置叶轮(IKARW20)持续混合20分钟。然后将溶液在微波炉(700W，全功率)中加热5分钟以溶解淀粉。然后将水相在5℃的冰箱中冷藏过夜。第二天，在乳化前将水相加热至40-50℃。
油相-将油与乳化剂一起加入碗中，并使用Kenwood厨房混合器(Kenwood kMixKMX750RD)在20℃下将材料混合在一起，并使用气球式搅拌附件以最大速度(在速拨盘上标为“Max”)混合。然后将油相保持在碗中以用于乳化步骤。
乳化-在Kenwood混合器碗中将水相逐渐加入油相中。在“速度6”的混合速度下加入所需水相量的前四分之一。然后，对于剩余四分之三的水相，混合速度降至“速度3”。完全加入花费约12分钟。然后在保持“速度3”的同时，将乳液再继续混合5分钟。使用电导率仪(HACH Pocket Conductivity HR)测量电导率，以评估系统是否是油连续的(记录测量为0-10uS/cm)。然后将乳液分成每份60g，之后在-18℃或-12℃下静态冷冻。
制备方法C
水相-将干粉混合直至充分混合。将20℃的水加入Thermomix容器(ThermomixTM31，Vorwerk)中，并将搅拌器打开至速度设定2。将粉末逐渐加入水中。溶解后，将速度设置提高至4。然后在15分钟内将溶液加热至90℃，然后在90℃下再保持15分钟。将水相移至单独的容器中，在乳化前将其在该容器中冷却至40-50℃。
油相-将油与乳化剂一起加入碗中，并使用Kenwood厨房混合器(Kenwood kMixKMX750RD)在20℃下将材料混合在一起，使用气球式搅拌附件以最大速度(在速拨盘上标为“Max”)混合。然后将油相保持在碗中以用于乳化步骤。
乳化-在Kenwood混合器(Kenwood kMix KMX750RD)中将水相逐渐加入油相中。在“速度6”的混合速度下加入所需水相量的前四分之一。然后，对于剩余四分之三量的水相，混合速度降至“速度3”。完全加入花费约12分钟。然后在保持“速度3”的同时，将乳液再继续混合5分钟。使用电导率仪(HACH Pocket Conductivity HR)测量电导率，以评估系统是否是油连续的(记录测量为0-10uS/cm)。然后将乳液分成每份60克，之后在-18℃或-12℃下静态冷冻(如下表所示)。
制备方法D
水相-将干粉(例如糖、奶粉、粘度调节剂等)混合直至充分混合。然后将粉末加入80℃的水中，并用高剪切混合器(Silverson L5M-A)混合10分钟。然后将溶液倒入带夹套的混合容器中，并在90℃以上加热10分钟以巴氏杀菌。在此期间，使用以50RPM旋转的桨式混合器，以确保均匀的温度分布。然后将水相冷却至5℃。冷却后，将水相加入Kenwood厨房混合器(Kenwood kMix KMX750RD)碗中。然后将水相混合，同时在5℃下保持30分钟。使用最大混合速度(在速拨盘上标为“Max”)，并通过气球式搅拌附件将水相充气至约300％膨胀率。然后将水相置于一旁。
油相-将油与乳化剂一起加入碗中，并使用Kenwood厨房混合器(Kenwood kMixKMX750RD)在20℃下将材料混合在一起，以最大速度(在速拨盘上标为“Max”)混合。然后将油相保持在碗中以用于乳化步骤。
乳化-在Kenwood混合器中将水相逐渐加入油相中。气球式搅拌附件的速度设置为“速度2”。在15分钟的时间内以10个相等增量缓慢加入水相。这使得水相乳化成油，同时还将空气分散在系统内。充气系统的最终膨胀率为约50％-65％。测量电导率，以评估系统是否是油连续的(0-10uS/cm)。然后将乳液分成每份60g，之后在-25℃下静态冷冻。
A部分-物理评估
工作实施例和非工作实施例的定义
工作实施例同时满足以下条件：
·当水相和油相组合在一起时，形成油包水乳液。这通过使用电导率仪进行电导率测量来证明。在获得0-10mS/cm的测量值的情况下，系统是油连续的；及
·当静态冷冻然后在-18℃(代表发达市场的冷冻机温度)或-12℃(代表新兴市场的冷冻机温度或升高的、更高效率的储存温度)的食用温度下提供时，经训练的实验人员发现冷冻甜食处于可被勺挖出的正确硬度(即能够作为冷冻甜食供应)。
相反，如果存在下面情况则是非工作实施例：
·所形成的乳液是水包油乳液。这通过使用电导率仪进行电导率测量来证明。当获得大于10mS/cm的测量值时，系统是水连续的；和/或
·当静态冷冻并在-12℃(或更低温度)供应时，经训练的实验人员发现冷冻甜食太硬而不可被勺挖出(即不能作为冷冻甜食)，因此是不可接受的。
在下述实施例中，所示成分的量是重量百分比。对于油相组合物，所示成分是占油相组合物的重量百分比。对于水相组合物，所示成分是占水相组合物的重量百分比。对于乳液组合物，所示成分是占乳液组合物的重量百分比。对于WP(水相)与OP(油相)的重量比，所示比例是基于最终乳液重量的重量比例。
实施例1：水相(WP):油相(OP)重量比的影响
其中水相与油相比为94:6至70:30的实施例1.A、1.B和1.C形成油包水乳液，在静态冷冻后具有合适的物理性质，这由在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示。相反，其中水相与油相比为96:4的实施例1.1未形成所需的乳液。
实施例2：乳化剂的HLB的影响
包含HLB为0.1至5的乳化剂的实施例2.A、2.B、2.C和2.D形成油包水乳液，它们在静态冷冻后具有合适的物理性质，如在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示。相反，含有HLB大于5的乳化剂的实施例2.1和2.2未形成所需的乳液。
实施例3：乳化剂浓度的影响
实施例3.A、3.B、3.C和3.D形成油包水乳液，其在静态冷冻后具有合适的物理性质，如在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示。还可以看出，对于这些实施例，乳液包含按乳液重量计至少(W×A)wt％的乳化剂，其中W为乳液中水相的比例，以总乳液的重量百分比表示；A为至少0.0001。
实施例4：油相中的油浓度的影响
其中油相含有至少91wt％食用油的实施例4.A、4.B和4.C形成油包水乳液，它们在静态冷冻后具有合适的物理性质，如在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示。
实施例5
油熔点相对于前体水相熔点的影响在以下实施例中评估。在下表中，食用油含有25wt％固体脂肪时的温度如上所述使用DSC确定，水相含有25wt％冰时的温度通过根据本领域的计算确定。
食用油含有25wt％固体脂肪时的温度低于水相含有25wt％冰时的温度的实施例5.A和5.B形成油包水乳液，其在静态冷冻后，具有合适的物理性质(即在-12℃和-18℃可用勺挖出)。实施例5.1使用在高于水相含有25％冰时的温度的温度下含有25wt％的固体脂肪的食用油(橄榄油)。虽然实施例5.1最初形成油包水乳液，但是在静态冷冻后其不具有合适的物理性质。
实施例6：油相中存在结构剂的影响
实施例6.A(无脂肪结构剂)和6.B(3.61wt％的脂肪结构剂，以油相的重量计)均形成油包水乳液，它们静态冷冻后具有合适的物理性质，如可在-12℃和-18℃用勺挖出所示。
实施例7：水相中的水量的影响
含有45-96wt％水(按前体水相的重量计)的实施例7.A和7.B形成油包水乳液，它们在静态冷冻后具有合适的物理性质，如在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示。
实施例8：冰点降低剂的量的影响
实施例8.A、8.B、8.C和8.D含有2.5-40wt％的蔗糖(以乳液的重量计)，并且形成油包水乳液，它们在静态冷冻后具有合适的物理性质，如在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示。相反，虽然实施例8.1和8.2形成油包水乳液，但是在静态冷冻后它们不具有合适的物理性质。
实施例9：水相中存在结构剂的影响
实施例9.A(1.36wt％木薯淀粉+0.21wt％Iota角叉菜胶)形成油包水乳液，其在静态冷冻后具有合适的物理性质，如在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示。
实施例10：水相中存在成核剂的影响
实施例10.A、10.B、10.C和10.D形成油包水乳液，其在静态冷冻后具有合适的物理性质(在-12℃和-18℃可用勺挖出)。虽然实施例10.1也形成油包水乳液，但其由于成核剂水平高而不具有所需的质地。因此，虽然成核剂的存在是任选的，但是当它们存在时应至多占乳液重量的10wt％。
实施例11：充气和存在空气稳定剂的影响
实施例11.A、11.B和11.C形成油包水乳液，其在静态冷冻后具有合适的物理性质，如在-12℃和-18℃可以用勺挖出所示，由此证实充气系统在空气稳定剂存在或不存在下均运行良好。
B部分-感官评估
在以下实施例中，一半样品经历代表运输和零售后产品市场质量的温度滥用循环。温度滥用是如下循环：在-18℃下1小时，然后在-6℃下4小时，在75小时的时间段内重复进行(15个循环，使用可编程环境测试室：制造商ACS，型号DY340)。样品大小是60g部分。这种方法允许通过感官分析间接评估微观结构稳定性，理想的情况是将温度滥用的样品与未滥用的样品进行比较时，质地性质的差异最小/不可检测。
在滥用循环后，将样品在-18℃或-12℃放置至少24小时，然后食用。进行结构化的团队评估，其中8-10名参与者比较温度滥用前后成对样品的质地性质(对勺的坚固性(firmness to spoon)、硬度、冰爽度(iciness))。样品随机编码，参与者对配方以及样品是否经热滥用不知情。参与者还被问及样品是否会被认为作为产品推荐是“可接受”的。
实施例12-非充气实施例
实施例12.A非常稳定，在滥用后没有结构改变，并且在-12℃供应时被参与者认为是可接受的。
实施例12.B是稳定的，具有一些有限的质地软化，其未被参与者认为是有害的。产品被认为是平滑的，当在-18℃供应时，87.5％的参与者认为样品是可接受的。
实施例12.C是稳定的，并且在温度滥用后令人惊讶地冰爽度降低。当在-12℃供应时，样品被参与者认为是可接受的。
实施例12.D非常稳定，没有显著的结构改变，并且在-12℃供应时被参与者认为是可接受的。
实施例12.E是稳定的，在滥用后具有一些有限但可接受的质地软化，并且所有参与者发现在-18℃样品是可接受的。
实施例12.F是稳定的，在滥用后具有一些有限但可接受的质地软化。尽管含油量高(75wt％油相:25wt％水相)，但大多数参与者认为样品是可接受的。
实施例12.G是稳定的，滥用后质地属性仅有非常小的变化。尽管由于高蔗糖含量而更软和更甜，但是所有参与者均发现结构是可接受的。
实施例12.1的水相与油相的重量比为96:4，并且相转化为水连续体系，记录了电导率(0.94mS/cm)。鉴于这一失败，该实施例未进行进一步分析。
实施例12.2含有小于4wt％(以乳液重量计)的冰点降低剂。尽管样品是稳定的，在滥用后没有结构改变，但所有参与者都发现在-18℃或-12℃的温度下供应时，样品不可接受地硬且不能分开。
实施例13-充气实施例
这些实施例在有或无额外空气稳定剂时被充气，均被发现相对于未充气体系提供更软更轻的感官体验。
实施例13.A非常稳定，滥用后无结构改变。产品被认为是软的和平滑的，并且所有参与者均认为产品在-18℃是可接受的。
实施例13.B在温度滥用后经历一些结构改变，变得稍硬，但是在两种情况下产品都具有可接受的坚固性。所有参与者均认为样品在-18℃是可接受的。
实施例13.C是稳定的，在温度滥用后质地有些软化，并且稠度稍脆但可以接受。90％的参与者认为样品在-18℃是可接受的。
C部分-现有技术文件JP64063341的评估
在JP64063341的实施例1中，制备了一定量的二酰基甘油，其含有100g二酰基甘油酯作为油/乳化剂，并与500g在水中含有20wt％蔗糖的水相混合，以获得w/o乳液，其被冷冻成冷冻甜食。使用二酰基甘油酯(DAG)，Econa油作为油，重复JP64063341的实施例1。JP64063341的实施例1的说明如下实施。
材料
Econa油：含有80wt％二酰基甘油酯和20wt％三酰基甘油酯(Kao，东京，日本)；油组合物：
-57％多不饱和脂肪酸，
-36％单不饱和脂肪酸，
-7％饱和脂肪酸。
蔗糖：细结晶固体糖。
水：实验室去离子水
配方
125g Econa油
100g蔗糖
400g去离子水
根据JP64063341的方法：
将市售的脂肪酶制剂(由Novo Industry AS制造)(10g)、100g菜籽油和10g甘油混合，然后与100g菜籽油和10g甘油(含有0.8％的水)在80℃搅拌混合，并且使所得混合物在80℃搅拌反应15小时。下表示出了反应产物中的甘油酯组成。
| 甘油三酯 | 甘油二酯 | 甘油单酯 |
| 11.2重量％ | 60.0重量％ | 28.8重量％ |
将20％蔗糖水溶液(500g)加入100g在生产实施例1中生产的甘油双菜籽油脂肪酸酯中，随后使用搅打装置搅拌5分钟以尝试制备油包水乳液。将所得乳液立即在-20℃的冰箱中储存12小时，以得到油包水冷冻甜食。
此方法导致乳化不良：获得具有泡沫和透明“乳液”相的两相产物。电导率测量值在零至低于零之间变化，但是由于获得的两相产物导致在传感器触点上形成油性涂层而难以进行这种测量。当冷冻时，产品不可接受且不可食用。这表明JP64063341的教导未提供可接受的冷冻甜食。
随后的实验使用相同配方进行，但采用另一种方法，其中小步缓慢加入水相。
用于重复JP64063341的另一种方法
将50g蔗糖在室温下溶解于200ml去离子水中以得到水相。将250g水相加入62.5gEcona油(含有80wt％，例如50g DAG)中。在Kenwood Chef Major(感应辅助加热器/混合器)中，用搅打装置(Kenwood气球式搅打器)将内容物以速度6搅拌5分钟，以在室温下制备W/O乳液。
将乳液以35ml小样品形式立即储存在Weiss SB22人工气候室(其作为气流冷冻器操作)的塑料杯中，以获得-18℃的冷冻甜食。
结果是具有20％油相的电导率为零的白色油包水乳液产品。该产品在3天时间内是油连续且稳定的。然而，当该产品被静态冷冻时，其导致无法在-18℃用勺挖出的硬质产品。同样，当该产品形式由经训练的小组成员食用时，发现其味道对于冷冻甜食而言是不可接受的(鱼腥味)。
Claims (15)
1.用于制备冷冻甜食的油包水乳液，所述乳液包含重量比(WP:OP)为94:6至70:30的水相(WP)和油相(OP)，其中：
-所述油相至少包含食用油和乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1-5；
-所述水相至少包含水和一种或多种冰点降低剂；
-所述乳液包含占所述乳液重量至少(W×A)wt％的乳化剂，其中：
·W是所述乳液中水相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；且
·A是0.0001；
-所述乳液包含占所述乳液重量至多(O×0.2)wt％的乳化剂，其中：
·O是所述乳液中油相的比例，以占总乳液的重量百分比表示；
-所述乳液包含占所述乳液重量4-40wt％的一种或多种冰点降低剂；且
-所述食用油含有占所述食用油重量25wt％的固体脂肪时的温度低于所述水相含有占所述水相重量25wt％的冰时的温度。
2.根据权利要求1所述的油包水乳液，其中水相与油相的所述重量比(WP:OP)至多为90:10。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的油包水乳液，其中所述食用油选自：玉米籽油、葡萄籽油、亚麻籽油、葵花籽油、菜籽油、大麻籽油、核桃油或其组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的油包水乳液，其中所述食用油含有25wt％固体脂肪时的温度比所述水相含有25wt％冰时的温度低至少4℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的油包水乳液，其中所述乳化剂的平均HLB为0.25-4。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的油包水乳液，其中所述乳化剂选自：甘油脂肪酸酯、单甘油酯的有机酸酯、脂肪酸的聚甘油酯、脂肪酸的脱水山梨糖醇酯、脂肪酸的丙二醇酯、脂肪酸的蔗糖酯、polyglycerol polyrhizoleate、卵磷脂和卵黄，或其混合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的油包水乳液，其中A为至少0.00025。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的油包水乳液，其中所述乳液包含占所述乳液重量至少5wt％的量的所述一种或多种冰点降低剂。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的油包水乳液，其中所述一种或多种冰点降低剂选自糖、盐或糖醇或其混合物。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的油包水乳液的制备方法，所述方法包括以下步骤：
-制备前体水相，其包含：
·占所述前体水相重量45-96wt％的水；
·占所述前体水相重量4-40wt％的量的一种或多种冰点降低剂；
-制备前体油相，其包含：
·占所述前体油相重量90-97.9wt％的食用油；及
·占所述前体油相重量0.05-20wt％的量的乳化剂，所述乳化剂的平均HLB为0.1-5，
其中所述食用油含有占所述食用油重量25wt％的固体脂肪时的温度低于所述水相含有占所述水相重量25wt％的冰时的温度；
-将所述前体水相与所述前体油相混合的同时进行组合，以形成所述油包水乳液，其中所得油包水乳液的水相(WP)与油相(OP)的重量比为94:6至70:30；
其中乳化步骤在高于所述前体水相熔点的温度下进行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述前体油相包含占所述前体油相重量至少91wt％的所述食用油。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其中所述前体油相包含占所述前体油相重量至少0.1wt％的所述乳化剂。
13.根据权利要求10-12任一项所述的方法，其中所述前体油相包含脂肪结构剂，并且所述乳化步骤在高于所述前体水相熔点且低于所述脂肪结构剂熔点的温度下进行。
14.用于制备冷冻甜食的方法，其中将权利要求1-9任一项所述的油包水乳液静态冷冻。
15.冷冻甜食，其包含权利要求1-9任一项所述的油包水乳液。
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