CZ151699A3

CZ151699A3 - Způsob výroby zmrzliny

Info

Publication number: CZ151699A3
Application number: CZ991516A
Authority: CZ
Inventors: Robert Daniel Keenan; Loyd Wix; David Young
Original assignee: Unilever N. V.
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-10-13
Also published as: PA8440301A1; BR9712391A; AR009132A1; HUP0000453A2; WO1998018350A1; EP0936878A1; AU6907498A; UY24765A1; TR199900923T2; HUP0000453A3; ZA979602B; SK57199A3; JP2001502552A; PL333078A1; CA2270255A1; ID21478A; US6156367A; IL129534A0

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby zmrzlinového výrobku jako je zmrzlina, při němž je zmrzlinový výrobek podroben působení velmi vysokého (ultravysokého) tlaku.

Dosavadní stav techniky

Použití ultravysokého tlaku (UHT) je metoda známá pro zahubení spor a byla navržena i jako vhodný způsob pasterizace potravinových výrobků. V Japonsku byla uvedena na trh řada tlakově dekontaminovaných výrobků jako jsou rosoly, zavařeniny, pyré a omáčky (M. Byrne, Food Ingeneering International, 34-38, 1993).

Dále byly působení UHT podrobeny isolované, přírodní bílkoviny. Tyto bílkoviny jsou ve své přírodní formě; před ovlivnění tlakem nebyly chemicky ani tepelně ošetřeny metodami, významně pozměňujícími jejich bílkovinnou strukturu (J. van Camp, A. Huyghebaert, Food Chemistry 54(4), 357-364, 1995; M. Okamoto, Y. Kawamura, R. Hayashi, Agric. Biol. Chem. 54(1)183-189, 1990). Obecně se předpokládá, že by nepřineslo žádnou výhodu ovlivňovat bílkoviny, které již byly podstatně denaturovány např. počátečním tepelným působením před aplikací ultravysokého tlaku.

DE 4226255 předkládá úpravu smetany působením ultravysokého tlaku (UHT) k vykrystalizování tuku.

Autoři tohoto vynálezu překvapivě zaznamenali, že pokud je ultravysokému tlaku podroben zmrzlinový výrobek mající vodnou a tukovou fázi, jako zmrzlina, mražený jogurt a podobně, dosáhne se množství výhod za předpokladu, že obsah micelární kaseinové bílkoviny a celkový obsah cukru, přítomný ve vodné fázi zmrzlinového výrobku, jsou v určených rozmezích. Dále se těchto výhod dosáhne i tehdy, pokud byl výrobek před působením UHT tepelně ošetřen.

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje způsob výroby zmrzliny, mající vodnou a tukovou fázi, při němž je zmrzlina podrobena působení ultravysokého tlaku, přičemž zmrzlina obsahuje ve vodné fázi alespoň 1 hmotnostní % micelárního kaseinu a dostatečné množství celkových cukrů, takže při aplikaci UHT se tvoří bílkovinový gel, za předpokladu, že pokud je micelární kasein přítomný ve vodné fázi v množství menším než 2 hmotnostní %, zahrnuje složení zmrzliny rovněž stabilizátor.

Vodná fáze s výhodou zahrnuje alespoň 2 hmotnostní % micelárního kaseinu.

Výrazem micelární kasein je míněna kaseinová bílkovina přítomná ve formě supramolekulárních struktur, skládajících se z agregovaných bílkovin a minerálů, rozptýlených ve vodné fázi zmrzliny. Tyto struktury mohly být vytvářeny přirozeně, tj . jde o přirozené kaseinové micely, jak se vyskytují v mléce, nebo mohly být vytvářeny synteticky, jako jsou ty, vyráběné přidáním určitých minerálů (např. Ca^2r) do kaseinu.

Zmrzlinové výrobky jako je zmrzlina jsou obvykle vyráběny spojitým postupem, zahrnujícím následující kroky:

(a) homogenisaci přísad (b) pasterizaci (c) ochlazení • · · · ···· ·* (d) zmražení a provzdušnění (e) průtlačné lisování; a (f) volitelně hluboké zmražení.

Autoři tohoto vynálezu překvapivě zjistili, že pokud je zmrzlina podrobena působení ultravysokého tlaku následně po kroku (b) a před krokem (d), má výsledný výrobek četné výhody, jak je uvedeno dále;

(i) rychlost roztávání se sníží (ii) vytvořený výrobek je vnímán jako hustší, hladší a smetanovější a je méně studený k požívání.

Dále je zvláštní výhodou takových výrobků to, že mohou být vyráběny v nepřítomnosti emulgátorů a/nebo stabilizačních činidel a/nebo mít nulový či nízký obsah tuku a/nebo nízký obsah mléka a stále si udržovat vysokou kvalitu. S tou výhradou, že při úrovních miclárního kaseinu menších než 2 hmotnostní % ve vodné fázi musí být přítomno stabilizační činidlo.

Obsah bílkoviny ve výrobku bývá obvykle do určité míry denaturován zpracováním výrobku ještě před vystavením působení ultravysokého tlaku.

Volitelně může být u zmrzlin, které jsou podrobeny účinku ultravysokého tlaku podle vynálezu, vynechán obvyklý pasterizační krok (krok b) . Přednost se však dává tomu, aby byl obvyklý krok pasterizace proveden před působením ultravysokého tlaku.

Tlak je během působení ultravysokého tlaku typicky větší než 250 MPa nebo se této hodnotě rovná, s výhodou je pak přibližně 400 MPa. Potravina je tomuto tlaku podrobena typicky po dobu 1 minuty či delší, s výhodou od 1 do 80 minut a nejlépe od 5 do 40 minut.

Ultravysoký tlak může být aplikován za použití jakéhokoli vhodného zařízení. Způsob provedení může být vsádkový, polospojitý nebo s výhodou spojitý (nepřetržitý) proces.

Předpokládá se, že zlepšená stálost při tání a smyslové atributy zmrzlin, vyráběných z premixů (předsměsi) ovlivněných ultravysokým tlakem, jsou důsledkem tvorby bílkovinných gelů, indukovaných ultravysokým tlakem. Bylo zjištěno, že pro dosažení požadovaného bílkovinného gelu při aplikaci ultravysokého tlaku je ve vodné fázi zmrzliny vyžadován minimální obsah celkových cukrů. Tato skutečnost může být lépe dokreslena níže na Příkladu 8, kde je poskytnut stavový diagram pro systémy, ovlivňované po dobu 20 minut ultravysokým tlakem 400 MPa. Zásadně čím je nižší obsah micelárního kaseinu ve vodné fázi, tím vyšší musí být obsah celkového cukru ve vodné fázi. Tedy při obsahu micelárního kaseinu ve vodné fázi ve výši 2 hmotnostních % je vyžadován obsah celkového cukru ve výši alespoň 30 hmotnostních %. Při obsahu micelárního kaseinu ve vodné fázi ve výši 3 hmotnostních % je vyžadován obsah celkového cukru ve výši alespoň 20 hmotnostních %. Při obsahu micelárního kaseinu ve vodné fázi ve výši 4 hmotnostních % je vyžadován obsah celkového cukru ve výši alespoň 15 hmotnostních %. Při obsahu micelárního kaseinu ve vodné fázi ve výši 5 hmotnostních % je vyžadován obsah celkového cukru ve výši alespoň 13 hmotnostních %.

Obsah micelárního kaseinu ve vodné fázi je s výhodou 3 až 5 hmotnostních %. Obsah celkového cukru ve vodné fázi činí s výhodou přibližně 25 hmotnostních %.

Cukerný obsah může být zvolen z monosacharidů, • · disacharidú, oligosacharidů a směsi těchto látek. Vhodné příklady zahrnují sacharózu, fruktózu, laktózu, glukózu a kukuřičné sirupy.

D.G. Schmidt a W. Buchheim v Milchwissenschaft 25, 596, 1970, ukázali, že tlak působí nevratnou fragmentaci kaséinových micel v mléce, pravděpodobně tlakově indukovaným rozpouštěním micelárního fosforečnanu vápenatého. Ovšem autoři tohoto vynálezu nyní předpokládají, že pokud tlakově indukovaná fragmentace nastává v přítomnosti určitých společných roztoků (cukrů), je síť vytvářena z těchto fragmentů. Tato zpětná agregace kaséinových fragmentů může nastat při dekompresi směsi mléka a cukru. Zkoumání tlakově ovlivněných směsí mléka a cukru transmisní elektronovou mikroskopií odhalilo, že gely jsou tvořeny částicovou sítí, přičemž velikost jednotlivých částic je přibližně o řád velikosti menší než u kaséinových micel, přítomných v neovlivněných směsích. Působení tlakem v přítomnosti vhodných množství cukrů proto poskytuje způsob želírování kaseinu při přirozeném pH, laboratorní teplotě a v nepřítomnosti koagulačních enzymů.

Příklady provedení vynálezu

Příklady 1 až 3

Zmrzlinová směs, mající následující složení

12,1 % práškového odstředěného mléka % smetany

15,44 % sacharózy

0,4 % vanilkové příchutě voda do 100 %

byla připravena a pasterizována běžným způsobem. Poté byl výrobek podroben působení vysokého tlaku podle následujícího přehledu

Příklad	1	- 300	MPa	po	dobu	40	minut
Příklad	2	- 400	MPa	Po	dobu	5 :	minut
Příklad	3	- 400	MPa	PO	dobu	40	minut

při teplotě okolí v lisu National Forge Cold Isostatic Press. Výrobky pak byly běžným způsobem zmraženy ve standardním zmrzlinovém mrazicím zařízení (teplotním výměníku s rýhovaným povrchem SSHE), průtlačně lisovány a hluboce zmraženy.

Procentní ztráta hmotnosti byla stanovována při 37°C po nejméně dvoutýdenním skladování ve zmrzlém stavu měřením hmotnosti roztáté zmrzliny, která prošla mřížkou, mající otvory o velikosti 3 mm² a pletivo o síle 1 mm, každou minutu během požadovaného časového úseku. Ztráta hmotnosti po 2 hodinách při 37°C byla následovně:

Příklad 1 - 3 %

Příklad 2 - 4 %

Příklad 3 - 3 %

Obrázek 1 ukazuje výsledky měření procentní ztráty hmotnosti. Úbytek hmotnosti zmrzlinové směsi připravené v

Příkladu 3 je znázorněn přerušovanou čarou (----). Tyto hodnoty jsou srovnány s kontrolou (-), kterou je stejná zmrzlinová směs připravená jako v Příkladu 3 s tím rozdílem, že zmrzlina nebyla podrobena působení ultravysokého tlaku.

Procentní množství destabilizovaného tuku bylo měřeno za použití techniky extrahování rozpouštědlem. 10 g zmrzliny bylo • · · · ponecháno tát 4 hodiny při teplotě okolí před extrakcí naftovým rozpouštědlem. Rozpouštědlo bylo odpařeno, extrahovaný destabilizovaný tuk byl zvážen a jeho hmotnost byla vyjádřena jako procento hmotnosti celkového tuku ve zmrzlině.

Takto naměřené procentní množství destabilizovaného tuku činilo 0,3 %.

Tyto výsledky ukazují, že gel nebyl vytvářen tukovou sítí.

Dále byla zmrzlina, připravená v Příkladu 3, testována školenými smyslovými hodnotiteli a byla shledána jako pevnější, rozmělněnější, hladší, méně ledová, smetanovější, hustší a méně chladná než zmrzlina ve Srovnávacím přikladu A.

Srovnávací příklad A

Zmrzlina byla připravena jako ve výše uvedeném Příkladu 1 s tím rozdílem, že zmrzlinový premix nebyl podroben žádnému působení ultravysokého tlaku.

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 88 %.

Příklad 4

Příklad 3 byl zopakován s tím rozdílem, že po pasterizaci byl výrobek před ovlivněním vysokým tlakem podroben teplotnímu ovlivnění při 140°C po dobu 5 sekund.

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 41 • *

Příklad 5

Zmrzlinová směs, mající následující složení

14,4 % práškového odstředěného mléka

0,5 % mléčného tuku

17,6 % sacharózy

0,4 % vanilkové příchutě voda do 100 % byla připravena a pasterizována běžným způsobem. Poté byl výrobek podroben působení vysokého tlaku 400 MPa po dobu 40 minut při teplotě okolí v lisu National Forge Cold Isostatic Press. Výrobek pak byl běžným způsobem zmražen ve standardním zmrzlinovém mrazicím zařízení (teplotním výměníku s rýhovaným povrchem SSHE), průtlačně lisován a hluboce zmražen.

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 43 %.

Dále byla připravená zmrzlina testována školenými smyslovými hodnotiteli a byla shledána jako pevnější, rozmělněnější, hladší, méně ledová, smetanovější a hustší než zmrzlina ve Srovnávacím příkladu B.

Srovnávací příklad B

Zmrzlina byla připravena jako ve výše uvedeném Příkladu 5 s tím rozdílem, že zmrzlinový premix nebyl podroben žádnému působení ultravysokého tlaku.

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 98 %.

• « • · · · ···· ·· · · · · · • · ··· · · · · • · ·· ·· · ······ • · · · · · · _ g _ ··· ···· ·· · ·· ··

Příklad 6

Zmrzlinová směs, mající následující složení

9,1 % práškového odstředěného mléka % smetany

15,44 % sacharózy

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 12 %.

Dále byla připravená zmrzlina testována školenými smyslovými hodnotiteli a byla shledána jako méně ledová, smetanovější a hustší než zmrzlina ve Srovnávacím příkladu C.

Srovnávací příklad C

Zmrzlina byla připravena jako ve výše uvedeném Příkladu 6 s tím rozdílem, že zmrzlinový premix nebyl podroben žádnému působení ultravysokého tlaku.

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 94 %.

Příklad 7 • ·

- 10 - ..........

Zmrzlinová směs, mající následující složení % práškového odstředěného mléka % méselného oleje % sacharózy % kukuřičného sirupu

0,144 % karubové gumy

0,016 % karagenu

0,3 % mono/diglyceridu

0,012 % vanilinu voda do 100 % byla připravena a pasterizována běžným způsobem. Poté byl výrobek podroben působení vysokého tlaku 400 MPa po dobu 40 minut při teplotě okolí v lisu National. Forge Cold Isostatic Press. Výrobek pak byl běžným způsobem zmražen ve standardním zmrzlinovém mrazicím zařízení (teplotním výměníku s rýhovaným povrchem SSHE), průtlačné lisován a hluboce zmražen.

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 8 %.

Dále byla připravená zmrzlina testována školenými smyslovými hodnotiteli a byla shledána jako pevnější a smetanovější než zmrzlina ve Srovnávacím příkladu D.

Srovnávací příklad D

Zmrzlina byla připravena jako ve výše uvedeném Příkladu 7 s tím rozdílem, že zmrzlinový premix nebyl podroben žádnému působení ultravysokého tlaku.

Úbytek hmotnosti byl měřen jako v Příkladu 1. Hmotnostní úbytek po 2 hodinách při 37°C činil 52 %.

• · · · * ·

Příklad 8

Rozpuštěním práškového odstředěného mléka (POM), sacharózy a/nebo laktózy ve vodě za laboratorní teploty byly připraveny serie vzorků, obsahujících rozdílná množství cukrů a micelárního kaseinu. Tyto vzorky vykazovaly množství micelárního kaseinu v rozmezí od 0 do 12 % (hmotnost/hmotnost) a cukrů v rozmezí od 5 do 50 %. Konečné koncentrace byly vypočítány za předpokladu, že POM obsahuje přibližně 50 % laktózy a 30 % micelárního kaseinu.

Vzorky byly uzavřeny do 5 ml plastikových sáčků a stlačovány tlakem 400 MPa po dobu 20 minut za použití studeného isostatického lisu (Stansted Fluid Power, Stansted, Velká Británie) pracujícím při laboratorní teplotě. Lis měl vzorkový objem 30 ml a tekutinou přenášející tlak byl methanol. Po dekompresi byly vzorky před rheometrickou analýzou skladovány 3 dny při 5°C.

K určení toho, které vzorky byly želírovány působením vysokého tlaku, byla prováděna oscilační rheometrie jak u tlakem ovlivněných vzorků, tak i u neovlivňovaných kontrolních vzorků. Rheologické testy byly prováděny při 5°C na rheometru Carrimed CSL500, pracujícím v oscilačním módu s geometrií kuželu a plochy. Použit byl akrylový kužel o průměru 6 cm s mezerou (otvorem) 53 gm, pracující při pnutí 1 Pa a napětí 0,005. Vzorky byly považovány za želírované, pokud byl měřený modul uchování (G')větší než úbytkový modul (G') při frekvenci 1 Hz.

Ve všech případech byly neobvlivňované vzorky tekutinami. Obrázek 2 ukazuje diagram stavu pro systémy ovlivňované tlakem 400 MPa po dobu 20 minut. Vzorky o složení nad čarou byly posouzeny jako želírované (podle zatímco vzorky pod čarou byly tekutinami.

výše uvedených kriterií), i po tlakovém působení

Zastupuj q:

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

13 • · « 9 · · • · · • · ♦

1. Způsob výroby zmrzliny mající vodnou a tukovou fázi, vyznačuj ici se t í m, že zmrzlina je podrobena působení ultravysokého tlaku, přičemž zmrzlina obsahuje ve vodné fázi alespoň 1 hmotnostní % micelárního kaseinu a dostatečné množství celkových cukrů, takže při aplikaci ultravysokého tlaku se tvoří bílkovinový gel, za předpokladu, že pokud je micelární kasein přítomný ve vodné fázi v množství menším než 2 hmotnostní %, zahrnuje složení zmrzliny rovněž stabilizátor.
2. Způsob výroby zmrzliny podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmrzlina obsahuje ve vodné fázi alespoň 2 hmotnostní % micelárního kaseinu.
3. Způsob výroby zmrzliny podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmrzlina obsahuje ve vodné fázi 3 až 5 hmotnostních % micelárního kaseinu.
4. Způsob výroby zmrzliny podle nároku 3, vyznačující se tím, že zmrzlina obsahuje přibližně 25 hmotnostních % celkových cukrů.
5. Způsob výroby zmrzliny podle nároku 1, vyznačující' se tím, že vodná fáze zmrzliny obsahuje 2 hmotnostní % micelárního kaseinu a alespoň 30 hmotnostních % celkových cukrů.
6. Způsob výroby zmrzliny podle nároku 1, vyznačující se t í m, že vodná fáze zmrzliny obsahuje 3 hmotnostní % micelárního kaseinu a alespoň 20 hmotnostních % celkových cukrů.

* · · · · ♦
7. Způsob výroby zmrzliny podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodná fáze zmrzliny obsahuje 4 hmotnostní % micelárního kaseinu a alespoň 15 hmotnostních % celkových cukrů.
8. Způsob výroby zmrzliny podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodná fáze zmrzliny obsahuje 5 hmotnostní % micelárního kaseinu a alespoň 13 hmotnostních % celkových cukrů.
9. Způsob výroby zmrzliny podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se tlak během působení ultravysokým tlakem rovná 250 MPa nebo tuto hodnotu převyšuje.
10. Způsob výroby zmrzliny podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se tlak během působení ultravysokým tlakem rovná přibližně 400 MPa.
11. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že potravina je podrobena ultravysokému tlaku po dobu 1 minuty nebo déle.
12. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že potravina je podrobena ultravysokému tlaku po dobu 1 až 80 minut.
13. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že potravina je podrobena ultravysokému tlaku po dobu 5 až 40 minut.
14. Způsob podle kteréhokoli z nároků 2 až 13, vyznačující se tím, že zmrzlina neobsahuje žádné • ·« ·« · · * · ·· ···· * · · · * * • · · · · · • · · · · · »>»·««« ·· · ·· přidané stabilizační látky.
15. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zmrzlina neobsahuje žádné přidané emulgační látky.
16. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zmrzlina má nulový nebo nízký obsah tuku.