CN1277807A - 具有改善的发泡特性的卡普验氏棕色咖啡乳剂 - Google Patents

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Abstract

含蛋白质、脂类及载体的粒状乳剂,其中50%(重量)以上的蛋白质是部分变性乳清蛋白,该部分变性乳清蛋白的变性度为40—90%。该乳剂特别适合发泡乳剂组合物。当将该发泡乳剂组合物加于煮好的热咖啡饮料中时,它产生大量奶油状和半固态的泡沫。最好通过热处理含该乳剂的蛋白质、脂类和载体组分的浆料以完成乳清蛋白的变性,接着使之喷雾干燥来制备此乳剂。该乳剂还可用于干混的速溶卡普验氏棕色咖啡组合物。

Description

具有改善的发泡特性的卡普验氏棕色咖啡乳剂
粒状的乳剂，如用于使咖啡、茶及其它饮品变白的粒状产物已公知多年并被广为使用。粒状乳剂包括脂类、载体及蛋白质，并且通常是用喷雾法使含水浆料干燥而制成的。
粒状乳剂也用于使饮品，如热的卡普验氏棕色咖啡变白，该乳剂的特征是表面发泡。用常规的喷雾干燥法制成的非发泡型颗粒状乳剂在溶于热水、咖啡等物时，其表面发泡是可忽略的。由于乳剂颗粒溶解而产生的泡沫量可通过在喷雾干燥过程中注入惰性气体而得以增加。还可通过将化学碳酸盐化试剂与该粒状乳剂一同使用而得到泡沫。比如，在授予Hedrick的美国专利4,438,147、授予Kuypers的美国专利4,746,257及4,748,040中就谈到过注气的粒状乳剂。适于与粒状乳剂一同使用的化学碳酸盐化系统，比如，在授予Agbo等人的美国专利5,780,092及授予Zeller等人的美国专利5,721,003中曾被谈及。化学碳酸盐化系统还可与注气乳剂一起使用。
热的卡普验氏饮品可用煮制的咖啡，或用如上面提到的Agbo等人及Zeller等人的专利中所述的含速溶咖啡的速溶热卡普验氏棕色咖啡干燥一混合的组合物来制备。
本发明的目的在于提供一种粒状乳剂，它通过在热咖啡饮品中重组而提供一种粘稠的乳状泡沫，该泡沫具有与用蒸制牛奶在常规的煮制热卡普验氏棕色咖啡饮品中产生的表面泡沫相似的半固体结构。
本发明的另一目的在于提供这类的粒状乳剂，当它在煮制的热咖啡饮品中重组时产生这种泡沫。
本发明的再一目的在于提供这种粒状乳剂，它含有增加这种泡沫量的化学碳酸盐化试剂。
本发明的再一目的在于提供含有这种粒状乳剂的，粒状、干混、速溶热卡普验氏棕色咖啡组合物。
本发明的又一目的在于提供一种制备这种粒状乳剂的喷雾干燥方法，及提供一种用于该喷雾干燥方法的可喷雾干燥的含水组合物。
本领域中的普通技术人员从以下的详细描述中可得知的：上述目的和其它的目的通过提供的以下详细内容而得以完成。——含有蛋白质、脂类及载体的粒状乳剂，其中50％(重量)以上的所述蛋白质是部分变性的乳清蛋白，所述的部分变性的乳清蛋白有40-90％的变性乳清蛋白；——上述的粒状乳剂还含化学碳酸盐化试剂；——制备粒状乳剂的方法，它包括：
提供一种含有蛋白质、脂类及载体的可喷雾干燥的含水浆料，50％(重量)以上的所述蛋白质是乳清蛋白；以足以使所述乳清蛋白变性的温度和时间下加热所述含水浆料，以使该乳清蛋白变性40-90％；然后使所述含水浆料喷雾干燥，从而得到含有蛋白质、脂类及载体的粒状乳剂，其中50％以上的所述蛋白质是乳清蛋白，该蛋白变性40-90％；
——以及一种含水溶性咖啡及根据本发明的粒状乳剂的粒状的，干混的、速溶热卡普验氏棕色咖啡组合物。
本发明的粒状乳剂包括作为主要组份的蛋白质、脂类及载体。
本乳剂的蛋白质组份中的主成份是乳清蛋白。50％(重量)以上，较好是至少67％(重量)而更好是至少75％(重量)的该蛋白质是乳清蛋白。该乳清蛋白是来自40-90％的变性乳清蛋白、较好是来自50-80％的变性乳清蛋白，更好是来自60-75％的变性乳清蛋白。若该乳清蛋白的变性度小于40％，则不能实现半固态的泡沫结构。超过90％的变性度将产生一定量的基本上不变性的乳清蛋白，它不足以适当地乳化及与乳剂浆料中的油混合。
该乳剂中的总的蛋白质含量以及部分变性的乳清蛋白的含量以约3-30％(重量)为宜，较好是5-20％(重量)，更好是10-15％(重量)。这些及下文中所述的百分比是干基重且是以该组合物中的固体含量为基准计算的。
蛋白质变性程度可用已充分确立的差示扫描量热法(DSC)确定，按此法，将乳清蛋白乳剂的完全热变性过程中的吸热量与未完全变性的参照物的完全热变性过程中的吸热量进行比较。适宜的参照物是具有与该乳清蛋白乳剂同样脂类及水份含量的冷冻干燥的全脂牛奶(FDWM)。因不含封装的脂类的乳清蛋白粉不具有在DSC扫描时适当地及完全变性的可能性，所以该全脂牛奶参照物是适用的。DSC技术在相关的实施例1中被进一步描述。
该乳剂中的部分变性乳清蛋白组份可从乳清蛋白的任何来源获得，但最好得自乳清蛋白的浓缩物或乳清蛋白的离析物。
乳清蛋白浓缩物(WPC)粉末是由液态全奶通过分离出脂肪，使酪蛋白从溶液中酸性沉淀出来，使该溶液经受超滤以去除溶液中的部分乳糖再经喷雾干燥而制成的。WPC粉末通常含25-80％(干重)的蛋白质。另一方面，乳清蛋白离析物(WPI)是一种通过超滤已从中去除了大量乳糖的WPC。WPI粉末含有80％(干重)以上的蛋白质。在适度的条件下制成WPC和WPI以防蛋白质变性。在加工过程中形成的任何变性蛋白在超滤时从产物中被除去。所得的结果是未变性的乳清蛋白粉末，它保持着优良的水溶性、蛋白质官能度和营养学质量。从市场上购得的多种乳清蛋白粉均标明有特定的性能，如改善了高温热处理中的损失或酸性环境中的损失。
该乳清蛋白粉末中有60％以上的蛋白是热敏性的球蛋白β-乳球蛋白。当将乳清蛋白溶液加热到65℃以上时，β-乳球蛋白会经受取决于时间和温度的变性。在变性过程中，其结构部分被打开，从而暴露出疏水基团和反应性的巯基，它们可进入聚合反应，结果导致凝胶化及降低溶解度。乳清蛋白中的其它的蛋白质部分也经受变性，但大多数的乳清蛋白的官能度则是β-乳球蛋白衍生的。
本发明的目的在于将这样一种乳清蛋白用于该乳剂浆料中：该乳清蛋白部分变性达到足够降低其溶解度，以改它提供大量的经水化的、均匀分散的不可溶的蛋白质，从而当该喷雾干燥的乳剂在饮品中重建时，尤其是与化学碳酸盐化系统结合时起到了有效的气体截留介质、泡沫赋形剂及稳定剂的作用。本发明的产物含有飘浮的、水化的、不可溶的、非胶态的、形状不规则的乳清蛋白颗粒，其尺寸为约10-200μm，而平均颗粒尺寸约为60μm，该颗粒在没有掺杂大量封装的脂肪时，不产生咖啡增白作用或产生乳状的口感。在该乳剂中的大颗粒尺寸的变性蛋白质令人惊异地不因下述各因素的组合而产生不适的口感：该变性蛋白质被极度水化；它含有封装的脂肪及气泡；它在泡沫中聚集从而达到产生合乎要求的半固态组织的程度。
出乎意料的发现是：大部分乳清蛋白可被极度变性，并且其溶解度大为降低，既不导致该乳剂各组份充分混合后形成的水包油型乳液不稳定性，又不使蛋白质团块在重建的饮料中沉淀。该部分变性的蛋白质易悬浮在饮料中，而更可取的是悬浮在泡沫中，而在用化学碳酸盐化试剂来增加泡沫体积时则尤为如此。很明显，气泡易附着于稍疏水的、悬浮的部分变性的蛋白质上，而且为其提供了飘浮性，从而气泡载带蛋白质到达饮料的表面，于此处，它形成泡沫并使之稳定。一个更为令人惊异的结果是：在不用化学碳酸盐化试剂的情况下，在产生中等的至高密度粉末的条件下，未经喷气的喷雾干燥乳剂具有足量的截留气体和/或固有的乳清蛋白的飘浮力以在重建的饮料中提供较小的，但连续而稳定的泡沫头。
任何能使乳清蛋白变性的方法和条件都可采用。乳清蛋白最方便的变性方法是在超过140°F的温度下加热足够长的时间以改变乳清蛋白结构及将其溶解度降至可提供大量的，在已形成的乳剂在饮品中重建时起着有效的气体截留介质、泡沫赋形剂及稳定剂作用的水合不溶性蛋白质程度。这种加热步骤最好以140°-160°F的温度，以足以完成本发明所需的变性程度的时间加热未变性的乳清蛋白浆料来进行。通常15分-2小时以内的时间范围是适宜的，这取决于温度和所需的变性程度，较短的加热时间可采用较高的温度，如在已确定的HTST或UHT法中一贯采用的时间及温度下进行。可在制备乳剂之前进行乳清蛋白的变性，然后将已变性的乳清蛋白与该乳剂的其它组份混合。但最有利的是，通过首先制备乳剂浆料，然后加热pH值最好为6.5-7.5的此浆料来完成变性。如上所述，本发明干混的乳剂中或乳剂前体中的部分变性的乳清蛋白组份的适宜量约3-30％(重量)，更好是5-20％(重量)，最好是10-15％(重量)(均以干重为基准)。
本发明的乳剂在与化学碳酸盐化试剂，以及任选地与其它成分，如甜味剂和食用香料干混时，对于在热饮料，尤其是在煮好的咖啡中重组是特别有效的，从而产生一种变白的饮料，它的特征是具有含截留在水化的不溶的蛋白质悬浮体内的气泡的奶油色的半固态表面泡沫。这种泡沫在外观和组织上比常规的速溶卡普验氏棕色咖啡更接近汽蒸奶的泡沫。该乳剂中的悬浮的水合的部分变性的乳清蛋白颗粒提供一层有效地包覆和捕捉泡沫中的气泡的厚膜。不仅所生成的泡沫体积较大，而且由于事实上气泡的消失，提供了比汽蒸奶更有特点的不透明的，稠厚的奶油色外观。相反，用常规的速溶卡普验氏棕色咖啡粉产生的泡沫一般显得很稀薄而且缺少奶油色，因为泡沫中的气泡被较薄且相当透明的薄膜包覆，该膜可使泡沫具有比汽蒸奶更象肥皂泡的外观。
令人惊异的是，当与化学碳酸盐化试剂一起使用时，该乳剂在用于煮好的咖啡时产生了比用用速溶卡普验氏棕色咖啡时更大体积的，具有更象奶油组织的泡沫。据信这是因为煮好的咖啡是一种酸性饮料，该乳剂粉中的碳酸氢盐立即反应，从而产生更均匀地分散在整个饮料中的大量的较小的气泡。还可相信的是，这种酸性使不溶的乳清蛋白在煮好的咖啡中大量形成。与酪蛋白不同，未变性的乳清蛋白对pH不敏感，因而容易溶于酸性溶液中，但，由于变性，乳清蛋白提高了对pH值的敏感性，结果降低了它在酸性溶液中的溶解度。因此，向煮好的咖啡(pH～5)中加该乳剂，所产生的水合的不溶的蛋白质的量要比将该乳剂加于水中时所产生的该蛋白质的量大。
本发明的乳剂可以不含酪蛋白是一优点。将常规含酪蛋白的乳剂与柠檬酸或其它的强酸联合使用导致了在饮料的表面上形成飘浮的蛋白质团块，它们在泡沫散逸后就变为可见的了。本发明提供的无酪蛋白的乳剂很容易避免形成这类团块。但使用本发明的仅含数量有限的酪蛋白的乳剂而不产生不需要的飘浮的酪蛋白团块也是可能的，所述酪蛋白可以是干混带入的，或是该乳剂中固有的。该半固态的水合的，部分变性的乳清蛋白将遮掩变性的酪蛋白。
蛋白质的局部变性导致了不需要的飘浮团块的形成。但，若该乳剂含有均匀的部分变性的蛋白质，则不出现具有上述外观的团块。据认为，当柠檬酸或其它酸溶于含有该可溶的乳剂中时，局部的酪蛋白变性发生于上述酸的晶体附近。然后这些变性蛋白在饮料表面结成大块，典型地5～50个。无脂干奶(NFDM)通常用于调制速溶卡普验氏棕色咖啡乳剂。NFDM含约为37％的蛋白质，其中约80％是酪蛋白。因此，传统的乳剂含有大量的酪蛋白，它不能避免被化学碳酸盐化系统中的柠檬酸或其它酸变性。相反，本发明的酪蛋白乳清乳剂含有无数(可能成千上万)均匀分散的，平均颗粒尺寸为20-100μm的部分变性的蛋白质颗粒，该颗粒使泡沫具有均匀的外观。若饮料含少量变性酪蛋白，则它可充分分散在半固态的泡沫中，从而掩盖其外观并防止结成大颗粒。因此，本乳剂可以容许一定量的酪蛋白，条件是乳清蛋白按本发明充分地部分变性。
乳清蛋白的部分变性导致较大的泡沫体积及组织，但与常规的咖啡增白剂相比，则降低了饮料的增白效果。因此，该乳剂能包括酪蛋白或其它的蛋白质以增强饮料的增白效果，同时仍保持合乎要求的发泡性能则是一优点。本发明的乳剂中蛋白质中的变性乳清蛋白与酪蛋白之比大于1∶1，较好是至少2∶1，更好是至少3∶1。此外，如上所述，该乳剂可以是无酪蛋白的。
该发泡乳剂颗粒中的脂类组份可以是奶乳脂或非乳脂的脂肪，最好其熔点至少为100°F。适用的非乳脂肪包括熔点为约100-120°F的部分氢化的植物油。优选的非乳脂类包括部分氢化的豆油、椰子油和棕榈仁油。
该乳剂中的脂类总含量，包括本身就这样存在的或可与该乳剂中的蛋白质组份或载体组份共存的任何脂类，以5-50％为宜，10-35％较好，而25-35％则更好(以干混的乳剂重量为基准)。
适用的载体是喷雾干燥载体并包括阿拉伯树胶和水可溶的碳水化合物，如麦芽糖糊精、乳糖、玉米糖浆固体及蔗糖。优选的水可溶的碳水化合物包括玉米糖浆固体或乳糖，对于无糖产品而言则有麦芽糖糊精。在该乳剂颗粒中的载体总量，以该乳剂重量为基准，一般为约20-92％，较好是30-55％。
载体可以单独添加或可与乳剂的蛋白质组份一同存在。比如，乳清蛋白粉可含乳糖。在谈及该乳剂颗粒中的载体含量时，该含量意在包括所有的，存在于该乳剂颗粒中的载体，而不仅是本身就存在于该载体颗粒中的载体。就该乳剂中的蛋白质含量和脂类含量而言，同样是这种情形。
任选地，还可包括乳化剂，如改性淀粉或通常加于乳剂中的表面活性剂。当该乳剂按本发明含有足量的部分变性的乳清蛋白时，由于其本身提供了乳化性能，所以无需这类乳化剂。当采用时，优选的变性淀粉组份是水可溶的乳化一稳定的亲脂的食用淀粉，如N-乳剂-46淀粉(National Starch and ChemicalCompany产)，其用量为约5-20％(乳剂重量)。优选的表面活性剂是高HLB的乳化剂，如硬脂酰乳酸钠或聚山梨酯。
按照制备该乳剂的优选方法，用水将未变性的乳清蛋白、脂类、载体及任选成份制成浆，再以上述方式加热此浆料以使该乳清蛋白部分变性。在喷雾干燥前最好使此所得的混合物均匀化。可供选择的是，可事先使乳清蛋白部分变性，然与其它乳剂组份混合，从而用它们形成含水浆料。
用于形成该乳剂前体的含水组合物含有固体，其量足以使该浆料用常规设备喷雾干燥。一般来说，这类浆料中的固体成份为30-70％，较好是45-60％(重量)(以浆料重量为基准)。
进行喷雾干燥可采用或不用喷气。不进行喷气时，乳剂颗粒的密度一般为约0.25-0.55g/cc，更好是约0.3-0.4g/cc。当进行喷气时，密度一般为约0.1-0.25g/cc，更好是约0.15-0.2g/cc。适用的气化技术记载于美国专利US.4,438,147，US.4,746,257及US4,748,040中。本发明的一个突出优点是，该乳剂可与化学碳酸盐化试剂干混而不产生可见的飘浮的酪蛋白团块。高密度的乳剂，如密度约为0.25-0.55g/cc的乳剂对于这类产品是优选乳剂。
该乳剂可单独用来使咖啡饮料增白，而且至少在煮好的咖啡饮料中产生较大但一般量较少的奶油状和固态的泡沫，该泡沫与汽蒸奶泡沫相似，而且深受顾客高度喜爱的泡沫外观及组织。但本发明的部分变性的乳清蛋白乳剂可与化学碳酸盐化试剂干混，从而产生发泡乳剂是一明显优点，该乳剂产生大量的泡沫，尤其是在用于使调制的咖啡增白时产生大量泡沫，而不形成不需要的飘浮的酪蛋白团块。
粒状的化学碳酸盐化试剂可与经喷雾干燥的乳剂颗粒干混以形成本发明的优选的发泡乳剂组合物。可以使该优选的组合物的乳剂颗粒气化，但最好不气化。
适用的化学碳酸盐化组份包括食品级的酸化剂及碱金属碳氢酸盐或碳酸盐。食品级的酸呈粒状，而且可以是任何的食品级的酸或能迅速中和碳氢酸盐或碳酸盐组份的酸。优选的食品级的酸包括柠檬酸，次优选的食品级酸包括有机酸，如苹果酸、富马酸、乳酸、酒石酸、葡糖酸-δ-内酯、酸性的食品级树胶，如藻酸、阿拉伯树胶、低甲氧基果胶及改性的纤维素树脂及发酵酸。本文中用于描述该酸性化学碳酸盐化试剂的术语“酸”意在包括酸式盐或酸酐。
该化学发泡系统中的碳酸氢盐或碳酸盐是可溶于热水的，优选粒状形式的，而且优选碳酸氢盐，更好是碱金属碳酸氢盐，而最好是碳酸氢钾。也可用钠盐，但大量用钾盐不会对饮料风味产生逆影响。
包含在该乳剂中的碳酸氢盐或碳酸盐的量视欲生成的泡沫量而定。碳酸氢盐或碳酸盐的优选量，若它们存有时，为1-7％，更好是2-5％(以乳剂重量为基准)。包含在该乳剂中的酸性试剂的量最好取决于欲被增白的咖啡饮料的酸度。为降低成本，最好尽可能少用酸性试剂，而与此同时，为产生最大量的CO2，则应使碳酸氢盐或碳酸盐完全中和。由于咖啡饮料有一定酸度，所以在咖啡饮料缺乏酸度时，酸的用量比完全中和碳酸氢盐或碳酸盐所需量要少。一般来说，该酸的量完全中和碳酸氢盐或碳酸盐本身所需酸量的以50-100％为宜，较好是75-100％。
该乳剂可经包装然后就这样地使用，或它们可与化学碳酸盐化试剂、甜味剂、食用香料及喷雾干燥的粉状乳剂中的常规成份干混。该乳剂还可用于粒状的，速溶热卡普验氏棕色咖啡组合物中。但，可取的是，将该乳剂与化学碳酸盐化试剂干混，最好与甜味剂和任选的食用香料干混，以提供煮好的咖啡饮料的发泡乳剂。
当甜味剂与该乳剂共存时，它以这样的量存在：当使用一定量的加甜乳剂时，咖啡饮料被适度增甜，此量将咖啡饮料适度增白至一可接受的量和/或该量提供一种具有可接受的表面泡沫量的咖啡饮料。在蔗糖为甜味剂时，以该乳剂重量为基准计，50-200％的量一般是合适的。其它的甜味剂，天然的和人造的，或单用或混合使用都可以，最好共用量与上述蔗糖的用量相同。
当希望减少或消除配方中的糖含量及掺入一或多种人造甜味剂时，填充剂，如麦芽糖糊精被用来取代基本上同量的糖。增稠剂，如食品级的树胶，也可用来增强饮料的口味。
本发明的乳剂也可用于粒状的干混速溶热卡普验氏棕色咖啡组合物中，该咖啡组合物通常包括可溶的咖啡组份、发泡乳剂组份(它可以是经喷气的乳剂、不经喷气含有化学碳酸盐化试剂的乳剂或其二者)，增甜剂组份及任选的成份，如填充剂，食用香料等。本改性的乳清蛋白乳剂可取代这类组合物中的一些或全部乳剂组份。
实施例1
此实施例证明了成份相同但变性程度不同的乳剂间发泡性能的差异。
料罐加水，再将水加热至120°F。将15份(重量)New Zealand MilkProdncts，Inc.Alacen 855乳清蛋白浓缩物(WPC)和55份(重量)24DE玉米糖浆固形物(CSS)的干混合物加于该热水中然后混合15分钟。加30份(重量)熔化的局部氢化的豆油(PHSBO)然后混合15分钟，同时用45分钟将温度升至160°F。用第一阶段定为2200psi，第二阶段定为500psi的两阶段均质器使部分浆料均匀化，再用600psi的高压喷嘴使之喷雾干燥结果制成乳剂A。
将其余浆料于160°F保持45分钟(总共90分钟)，再将另一部分均匀化和喷雾干燥制成乳剂B。将最后剩下的浆料于160°F再保持30分钟(总计120分钟)，然后经均匀化和喷雾干燥制成乳剂C。三种干乳剂全具有小于3％的水份，而且均由15％WPC、30％PHSBO及55％CSS(以干重为基准)构成。干的乳剂A为米白色、乳剂B为浅黄色而乳剂C为类似于黄油的较深的黄色。
用差示扫描量热法(DSC)测量经喷雾干燥的每种乳剂中的乳清蛋白变性程度。对于每种乳剂鉴别出相应于包封的PHSBO熔化(中心温度95°F)及乳清蛋白的变性(中心温度约160°F)的两个明显的吸热区。如第一次扫描结果所示，由于乳清蛋白完全地和不可逆地变性，所以同一试样的再扫描仅产生PHSBO熔化区。在乳剂生产的过程中，乳清蛋白变性越多，DSC扫描时吸热越少。通过从具有相同包封的脂肪水平的完全未变性的冷冻干燥全乳(FDWM)参照物的吸热中减去所测得的DSC乳清蛋白热吸收来计算出每种乳剂的乳清蛋白变性程度。每种乳剂的乳清蛋白变性程度载于表1中。
光学显微镜被用来证实本发明产物中同等大小尺寸的变性乳清蛋白颗粒，这明确地表明，它来自常规发泡的卡普验氏棕色咖啡乳剂。乳剂B的分析展示了形状不规则的，尺寸为约10-200μm的大的，其平均颗粒尺寸为约60μm的变性乳清蛋白颗粒的普遍存在。对照产物，一种商业上用于配制MaxwellHouse CafeTM Cappuccino的常规气化发泡卡普验氏棕色咖啡乳剂的类似的分析表明仅有很小的(尺寸约为微米级)颗粒。本乳剂中的水合不溶蛋白质颗粒有足够的浮力，从而在重建时飘浮并堆积在饮料表面上，结果即使在喷雾干燥时不用喷气或不用化学碳酸盐化试剂也产生高度很小的半固态泡沫。显微镜还揭示了在该乳剂中存有无数的封装蛋白质的空气泡，这确实有助于增加浮力。
通过与糖和化学碳酸盐化试剂干混，然后在有刻度的，宽60mm的圆柱中用250ml，160°F的煮好的咖啡重新混合，然后按时间测泡沫头的厚度来测量乳剂发泡性能。该混合物由9.8g含1.5gWPC、10.0g糖、0.225g柠檬酸和0.375g碳酸氢钾构成，所述WPC含有1.2g乳清蛋白。每种乳剂都得到了固态泡沫组织。每种乳剂的起始泡沫高度及1、2、3和5分钟后的泡沫高度载于表1中。表1：乳清蛋白变性程度与发泡性能的关系
乳剂 WPC含量 乳清蛋白变性 泡沫类型 起始泡沫(mm)   泡沫1分(mm)   泡沫2分(mm)   泡沫3分(mm)   泡沫5分(mm)
 A  15％ 49％ 固态     22     18     15     13     12
 B  15％ 66％ 固态     24     20     18     16     14
 C  15％ 74％ 固态     25     21     19     18     17
 D  15％ 15％ 气态     10     7     6     5     4
对比例A
用制备乳剂A、B、C相同的步骤，但采用较和缓的热变性来生产仅15％变性度的乳清蛋白质制备具有与乳剂A、B、C相同的成份的乳剂D。在此情况下，在添加了Alacen 855WPC后乳剂浆料在160 °F下仅保持了10分钟。用500psi的单级均质器使该乳剂浆料均匀化，再用高压喷嘴使之喷雾干燥。乳剂D的测试同实施例1。如表1所载，乳剂D产生了体积很小的，具有气态组织的泡沫。实施例2
该实施例证明了可以采用亲脂的淀粉而对含乳清蛋白的乳剂的发泡性能无负面影响。但，如对比例B所示，将其用于配制无乳清蛋白的乳剂时，对于产生稳定的泡沫是无效的。将未变性或变性不足的乳清蛋白干混于这类乳剂中，如对比例C所示，也是无效的。
原料罐加水，然后加热至160°F。添加10份(重量)的National Starch，Inc公司产N-Crearner-46淀粉和55份(重量)的24DECSS的干混合物，然后混合15分钟。加5份(重量)的Alacen 855WPC，再混合15分钟，接着加30份PHSBO。将所得的45％固体的浆料继续在160°F下再混合45分钟，再经均匀化和喷雾干燥结果制成乳剂E。乳清蛋白的变性程度为70％。
通过将乳剂E与化学碳酸盐化试剂干混，然后在有刻度的60mm宽的圆柱中用240ml的，160°F煮好的咖啡重建混合物，再按时间测量泡沫头的厚度来测量乳剂E的发泡性能。所用的混合物由含0.5g WPC的9.8g乳剂、0.225g柠檬酸及0.375g碳酸氢钾组成，所述WPC含0.4g乳清蛋白。得到了固态泡沫组织。结果示于表2中。比较例B
按实施例2的步骤，用15份(重量)的N-Creamer-46，55份(重量)24DECSS，30份(重量)的PHSBO，不用WPC制备乳剂F。将8.8g乳剂与1.0g含0.8g乳清蛋白的Alacen 855 WPC、0.225柠檬酸及0.375g碳酸氢钾干混，然后用实施例2中所述的方法测量发泡性能。得到如于表2中所示的气体泡沫组织。即使按乳剂E同样地配制含2倍含量的乳清蛋白的混合物，乳剂F因乳清蛋白未变性而显示出很差的性能。对比例C
按上述实施例2同样的步骤制备乳剂G，但浆料在加WPC后仅保持15分钟。用5份(重量)N-Creamer-46，15份(重量)WPC，50份(重量)24DECSS及30份(重量)PHSBO调剂该乳剂。乳清蛋白变性程度为31％。将9.8g乳剂与0.225g柠檬酸和0.375g碳酸氢钾干混，然后按实施例2中所述那样测量其发泡性能。得到气态泡沫组织。结果列于表2。即使该混合物含有与实施例1的乳剂同量的WPC，但变性程度不足以产生固态泡沫。
表2：含淀粉的乳剂的发泡性能
乳剂   乳剂中WPC含量 淀粉含量 WPC变性程度 所加的WPC 泡沫类型 起始泡沫 泡沫1分(mm) 泡沫2分(mm) 泡沫3分(mm)   泡沫5分(mm)
  E     5％(0.5g)   10％   70％   …   固   24   20   18   17   16
  F     无   15％   N/A   1.0g   气   12   4   0   0   0
  G     15％(1.5g)   5％   31％   …   气   15   11   9   8   7
实施例3
此实施例证明具有不同的乳清蛋白变性程度的乳剂混合物可用来获得中等的发泡性能。
将实施例1的高度变性的乳剂B与得自对比例A的最少变性的乳剂D以不同的比例混合。通过用实施例2中所述的圆柱在240ml160°F的煮好的咖啡中重建含9.8g乳剂、0.225g柠檬酸及0.375g碳酸氢钾的干混物来评估泡沫类型及发泡性能。结果列于表3。当变性的组合程度达约30％时，得到稍呈固态的组织，但该泡沫仍主要为气态。当变性的组合程度达约40％时则得到固态泡沫组织。
表3：具有不同变性度的乳剂混合物的发泡性能
  乳剂D   乳剂B   净变性程度   起始泡沫(mm)   泡沫5分(mm)   泡沫组织   饮料增白
  100％   …   15％     8     4     气   最白
  75％   25％   28％     12     7  气/固   较白
  50％   50％   40％     16     9   固体   中等
  25％   75％   53％     19     11 较多固体   不白
  …   100％   66％     23     13 最多固体 最不白
实施例4
该实施例证明：缓冲乳剂浆料产生可以接受的部分变性的乳清蛋白乳剂，但会降低发泡能力。
按对比例A中所述的通常方法，用一定量的加热到足以完成乳清蛋白77％变性的浆料制备乳剂H。在此情况下，将含Alacen 855 WPC的浆料于160°F恒温35分钟，再于均匀化和喷雾干燥前加热至180°F。该乳剂与实施例1的乳剂成份相同，但在WPC溶解后，向浆料添加1份(重量)柠檬酸三钠及碱性缓冲剂。将0.8g乳剂与10g糖、0.225g柠檬酸和0.375g碳酸氢钾干混。
通过用实施例2中所述的圆柱在240ml，160°F的咖啡中重建得到固态泡沫。但存在于该乳剂中的缓冲剂使预计的泡沫体积稍微减小。根据变性程度，可望有至少25mm的起始泡沫高度，但只得到18mm的高度。据发现，向该乳剂中加缓冲剂提高了其溶液的pH，由于碳酸盐化试剂的反应所以具有减少产生CO2的量的作用。加大碳酸盐化试剂的用量可用来提高发泡能力，但相反却影响了咖啡饮料的香味。实施例5
此实施例证明了本发明的产品还可用来配制含速溶咖啡粉的卡普验氏棕色咖啡混合物。
将用乳剂A和C配制包含作为成份的速溶咖啡的速溶卡普验氏棕色咖啡产品。该卡普验氏棕色咖啡混合物由10.0g食糖、9.8g乳剂、2.0g速溶咖啡、0.225g柠檬酸及0.375g碳酸氢钾组成，再于250ml的180°F的水中重组，然后按前述的各实施例的方法测发泡性能。结果列于表4。表4：发泡性能对比一煮好的咖啡与速溶卡普验氏棕色咖啡混合物对比
乳剂     产物用途 泡沫类型   起始泡沫(mm)   泡沫1分(mm)   泡沫2分(mm)   泡沫3分(mm)   泡沫5分(mm)
 A   煮好的咖啡   固态     22     18     15     13     12
 C   煮好的咖啡   固态     25     21     19     18     17
 A 速溶卡普验氏棕色咖啡混合物   固态     14     11     9     8     7
 C 速溶卡普验氏棕色咖啡混合物   固态     19     17     15     14     13
令人惊讶的是，该乳剂在重组的速溶卡普验氏棕色咖啡混合物中所产生的泡沫体积比在煮好的咖啡产生的泡沫中体积小。据信，煮好的咖啡中的酸立即与该混合物中的碳酸氢盐反应，从而生成较大体积的CO2及较大量的小气泡，它更有力地阻止泡沫破裂。通过对比，速溶咖啡中的酸的反应性因咖啡粉必须首先溶于水中而推迟。实施例6
此实施例证明了在消费者爱好方面的改进，当乳清蛋白乳剂适当变性时是可以达到这种改进的。
将上述各实施例中述及的乳剂D、G和B单独地用于配制有香味、甜味的速溶卡普验氏棕色咖啡粉，乳剂D、G和B乳清蛋白变性程度分别为15％、31％和66％。
将这些干混粉末的含9.5g乳剂、12.0g食糖、0.5g天然的和人造香草香精、0.18g柠檬酸及0.375g碳酸氢钾的单份饮料预先称入不透明的杯中，以便让独立消费者实验中的75位专家将其与8OZ热的新煮好的Maxwell Howse咖啡重组。用9.5g乳剂B、10.0g食糖、0.5g天然和人造的香草香精及3.0g脱脂干奶(NFDM)粉，不用化学碳盐化试剂制备另一种卡普验氏棕色咖啡粉，以进行类似的重组和评估。
专家们密切观察和品嗜该产品，再评价该饮料的泡沫外观及他们的总的喜爱程度(综合外观和香味)，每个产品按10分制计分。10分表示可能最高的喜爱程度。结果列于表5。表5：消费者喜爱实验结果
与卡普验氏棕色咖啡混合的乳剂 化学碳酸盐化 WPC变性程度 泡沫组织 综合喜爱 泡沫外观喜爱
    B    √     66％     固     7.1     83
    D    √     15％     气     6.5     6.4
    G    √     31％     气     6.8     7.6
    B    ×     66％     固     6.7     6.4
乳剂B和D的成份相同，而仅其乳清蛋白变性程度不同，该程度分别为66％和15％。含乳剂B(乳清蛋白变性66％)和化学碳酸盐化试剂的卡普验氏棕色咖啡混合物在“综合喜爱”和“泡沫外观”方面在统计学上优于含乳剂D(乳清蛋白变性度为15％)的混合物。
乳剂D和G在配方和变性程度方面稍有不同。乳剂G用5％的淀粉配制而且有双倍的变性程度，结果导致生成了50％以上的泡沫，相对于乳剂D，这产生了“泡沫外观”上的统计优先选择，但“综合喜爱”基本相同。
用乳剂B配制的而不含化学碳酸盐化剂的卡普验氏棕色咖啡混合物，即使它产生了1/4以下泡沫体积，也令人惊异地达到了与用乳剂D配制的混合物相同的“泡沫外观”喜爱分值。在此情况下，乳剂B的较小体积的固态组织泡沫的提高的外观感和组织足以比得上具有常规速溶卡普验氏棕色咖啡混合物泡沫特征的典型气态外观和组织的体积大得多的乳剂D泡沫的喜爱程度。
此外，专家们回答了一系列多重选择的问题，从而表明他们对各种香味、泡沫及外观特性的满意程度。结果列于表6。
表6：消费者试验特征数据归纳
  对最终产品态度   卡普验氏棕色咖啡混合物乳剂   不足(％)   刚好(％)   过多(％)   JR/NE(1)比 相对率(2)
    泡沫量     B     23     73     4     3.2     1
    D     73     25     1     0.3   1/9th
    G     47     51     3     1.1   1/3rd
 B-无碳酸盐化试剂     72     27     1     0.4   1/8th
泡沫持续时间     B     13     79     8     6.1     1
    D     87     13     0     0.1   1/41th
    G     71     28     1     0.4   1/15th
 B-无碳酸盐化试剂     31     68     1     2.2    1/3rd
  成乳液度     B     17     76     7     4.5     1
    D     61     36     3     0.6    1/8th
    G     45     48     7     1.1    1/4th
 B-无碳酸盐化试剂     35     57     8     1.6    1/3rd
  过小   刚好   过大   JR/TS(1)比   相对率(2)
  气泡尺寸     B     7     79     15     11.3     1
    D     53     44     3     0.8    1/14th
    G     23     69     8     3.0    1/4th
 B-无碳酸盐化试剂     31     56     13     1.8    1/3rd
(1)JR意为刚好；NE为不足；TS为过小。(2)相对效率是JR/NE或JR/TS除以乳剂B的JR/NE或JR/TS的分数。
用66％变性的乳剂(乳剂B)和化学碳酸盐化试剂配制的卡普验氏棕色咖啡混合物相对于15％变性的乳剂(乳剂D)配成的卡普验氏棕色咖啡混合物得到了较高的分：泡沫持续时间(高于6倍)、“泡沫量”(高于3倍)、泡沫尺寸(高于2倍)和“成乳液度”(高于2倍)方面的较高的“刚好”计分值。这证实了在这2种成份和香味相同，但变性程度不同的乳剂之间有很大的及易于辨识的差别，从而产生了体积，组织和外观大不相同的泡沫头。另一令人惊异的结果是，含乳剂B而不含化学碳酸盐化剂的混合物得到了在“泡沫持续时间”、“成乳液度”和“气泡尺寸”方面高于含乳剂D和G的混合物的相对率计分值，尽管后两产品产生了相当大的泡沫体积。这也直接解释说明了由乳剂B产生的固态泡沫更受喜爱。
简言之，该试验的结果明确表明，泡沫体积、组织和外观对消费者的喜爱有明显影响。根本性的发现是，使乳剂中的乳清蛋白充分变性以产生固态泡沫组织和外观的，可用来提高消费者喜爱程度的手段。用66％变性的乳剂(乳剂B)和化学碳酸盐化剂配制的卡普验氏棕色咖啡混合物在产品的综合喜爱、泡沫外观、泡沫量、泡沫持续时间、泡沫气泡尺寸和饮料的成乳液性方面都是统计学上的明确无误的赢家，除了产生较小量泡沫外，此外用同一乳剂但未用化学碳酸盐化试剂配成的卡普验氏棕色咖啡混合物在所报导的其它特征，尤其是泡沫持续时间，泡沫气泡尺寸及饮料的成乳液性方面是第二位地最有效的。这些发现单就结成团块方面而言，证实了本发明的新产品的效用。
乳剂A-H的起始泡沫高度和泡沫组织列于表7。表7：乳剂的变性及发泡性能的归纳
  乳剂 乳清蛋白％ 变性程度 超始泡沫高度(mm)   泡沫组织
    A     12.0     49％     22     固
    B     12.0     66％     24     固
    C     12.0     74％     25     固
    D     12.0     15％     10     气
    E     4.0     70％     24     固
    F     0     N/A     12     气
    G     12.0     31     15     气
    H     12.0     77％     18     固

Claims (46)

1.一种含蛋白质、脂类及载体的粒状乳剂，其特征在于其中50％(重量)以上的的所述蛋白质是部分变性的乳清蛋白，所述部分变性乳清蛋白中有40-90％是变性的。
2.权利要求1的乳剂，其中部分变性乳清蛋白中有50-80％是变性的。
3.权利要求1的乳剂，其中部分变性乳清蛋白中有60-75％是变性的。
4.权利要求1的乳剂，其中至少67％(重量)的所述蛋白质是所述部分变性的乳清蛋白。
5.权利要求1的乳剂，其中至少75％(重量)的所述蛋白质是所述的部分变性乳清蛋白。
6.权利要求1的乳剂，它还含化学碳酸盐化试剂。
7.权利要求6的乳剂，所述试剂含酸及碳酸氢盐或碳酸盐。
8.权利要求1的乳剂，其中所述蛋白含酪蛋白，其中变性的乳清蛋白∶酪蛋白大于1∶1(重量比)。
9.权利要求8的乳剂，其中所述蛋白质含酪蛋白，而其中变性的乳清蛋白∶酪蛋白大于2∶1(重量比)。
10.权利要求8的乳剂，其中所述蛋白质含酪蛋白，而其中变性的乳清蛋白：酪蛋白大于3∶1(重量比)。
11.权利要求1的乳剂，其中所述蛋白质主要由部分变性的乳清蛋白构成。
12.权利要求1的乳剂，其中所述蛋白质不含酪蛋白。
13.权利要求1的乳剂，以该乳剂重量为基准计，它含3-30％(重量)的蛋白质、5-50％(重量)的脂类及20-92％(重量)的载体。
14.权利要求1的乳剂，它还含甜味剂。
15.权利要求1的乳剂，其堆积密度为0.25-0.55g/cc。
16.权利要求1的乳剂，其堆积密度为0.1-0.25g/cc。
17.制备粒状乳剂的方法，它包括：
提供含蛋白质、脂类及载体的可喷雾干燥的含水浆料，50％(重量)以上的所述蛋白质是乳清蛋白；
以足以使所述乳清蛋白部分变性的温度和时间内加热所述含水浆料，从而使该部分变性乳清蛋白的量为40-90％；
使所述含水浆料喷雾干燥，从而提供含蛋白质、脂类和载体的粒状乳剂，其中所述乳剂中50％以上的蛋白质是变性度达40-90％的部分变性乳清蛋白。
18.权利要求17的方法，其中所述浆料中的所述乳清蛋白包括乳清蛋白浓缩物。
19.权利要求17的方法，其中所述浆料中的所述乳清蛋白包括乳清蛋白的离析物。
20.权利要求17的方法，其中所述浆料中部分变性乳清蛋白已变性50-80％。
21.权利要求20的方法，其中所述乳剂中的所述部分变性的乳清蛋白中有60-75％的变性蛋白。
22.权利要求17的方法，其中所述乳剂中至少67％的所述蛋白质包含所述部分变性乳清蛋白。
23.权利要求17的方法，其中所述乳剂中至少75％的所述蛋白质含所述部分变性乳清蛋白。
24.权利要求17的方法，其中，所述乳剂中的所述蛋白质含酪蛋白，而且其中变性乳清蛋白与酪蛋白的重量比大于1∶1。
25.权利要求17的方法，其中所述乳剂中的所述蛋白质含酪蛋白，而其中变性乳清蛋白与酪蛋白之重量比大于2∶1。
26.权利要求17的方法，其中所述乳剂中的所述蛋白质含酪蛋白，而其中变性乳清蛋白与酪蛋白之重量比大于3∶1。
27.权利要求17的方法，其中所述乳剂中的所述蛋白质主要由所述部分变性乳清蛋白构成。
28.权利要求17的方法，其中所述乳剂中的所述蛋白质是无酪蛋白。
29.权利要求17的方法，其中所述乳剂含：以该乳剂重量为基准计，3-30％(重量)蛋白质、5-50％(重量)脂类、20-92％载体。
30.权利要求17的方法，其中所述乳剂的堆积密度为0.1-0.25g/cc。
31.一种包含水可溶的咖啡组分及含有蛋白质、脂类及载体的粒状乳剂组分的粒状的、干混的、热速溶卡普验氏棕色咖啡组合物，其特征在于其中所述乳剂组分中有50％(重量)以上的所述蛋白质是部分变性乳清蛋白，所述部分变性乳清蛋白已经变性的有40-90％。
32.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中所述部分变性的乳清蛋白中已变性的有50-80％。
33.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中该部分变性乳清蛋白中已变性的有60-75％。
34.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中至少67％(重量)的所述蛋白质是所述的部分变性乳清蛋白。
35.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中至少75％(重量)的所述蛋白质是所述部分变性乳清蛋白。
36.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中所述蛋白质包含酪蛋白，而其中变性乳清蛋白与酪蛋白的重量比大于1∶1。
37.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中所述蛋白质包含酪蛋白，而其中变性乳清蛋白与酪蛋白之重量比大于2∶1。
38.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中所述蛋白质包含酪蛋白，而其中变性乳清蛋白与酪蛋白之重量比大于3∶1。
39.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中所述蛋白质主要由所述部分变性乳清蛋白组成。
40.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中所述蛋白质不含酪蛋白。
41.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中该乳剂含，以该乳制的重量为基准计，3-30％(重量)的蛋白质、5-50％(重量)的脂类及20-92％的载体。
42.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中该乳剂的堆积密度为0.25-0.55g/cc。
43.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中该乳剂的堆积密度为0.1-0.25g/cc。
44.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，它还含化学碳酸盐化试剂。
45.权利要求44的卡普验氏棕色咖啡组合物，其中所述试剂包含酸及碳酸氢盐或碳酸盐。
46.权利要求31的卡普验氏棕色咖啡组合物，它还含甜味剂组分。
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