CZ200181A3 - Způsob výroby mraženého provzdušněného produktu - Google Patents

Abstract

Způsob výroby mraženého provzdušněného produktu s našleháním 20 až 180 %, s výhodou 60 až 100 % spočívá ve vytvoření předsměsi obsahující destabilizující emulgátor, 2 až 15 hmotn. % tuku, až do 1 % hmotn. emulgátoru a 45 až 85 % hmotn. vody, její homogenizaci pro získání tukových kapiček o průměru d(3,2] nižším než 6 μιη, výhodně nižším než 0,4 pm. Homogenizovaná předsměs se chladí, mrazí a vzdušní. Mražený provzdušněný produkt vyrobený uvedeným způsobem.

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu výroby mraženého provzdušněného výrobku jako je zmrzlina, kde alespoň část předsměsi pro mražený provzdušněný produkt se vystaví působení ultravysokého tlaku. Vynález se také týká provzdušněného mraženého výrobku získaného tímto způsobem.

Dosavadní stav techniky

Ultravysoký tlak (Ultra high pressure, UHP) je známý způsob pro zabíjení spor, a byl navrhován jako vhodný způsob pasterace výrobku. V Japonsku byla na trh uvedena celá řada výrobků dekontaminovaných působením tlaku, jako jsou želé, marmelády, pyré a omáčky (Byrne, M. (1993), Food Engineering International, 34 - 38).

Působení UHP byly dále vystaveny izolované nativní proteiny. Tyto proteiny jsou ve své nativní formě, a před působením tlaku nebyly ošetřeny chemicky nebo tepelně metodami, které významně modifikují jejich proteinovou strukturu (van Camp, J.; Huyghebaert, A. (1995), Food chemistry 54 (4), 357 - 364; Okamoto, M.; Kawamura, Y.; Hayashi, R. (1990), Agric. Biol. Chem. 54 (1), 183 - 189). Obecně se předpokládá, že by nepřineslo žádnou výhodu vystavení proteinů, které již byly v podstatě denaturovány například počátečním tepelným zpracováním, působení UHP.

DE 42 26 255 popisuje zpracování smetany ultravysokým tlakem pro dosažení krystalizace tuku. Nyní bylo zjištěno, že pro získání správné textury a jakosti zmrzliny je kritická přítomnost jemné mikrostruktury. Organoleptické hodnocení zmrzliny prováděné přihlašovatelem předkládaného vynálezu ukázalo, že malé bublinky • · ·« « v « « · · · · « ···· · · · ··· ·· ·« ··«· ·· ···

- 2 vzduchu a krystalky ledu jsou spojeny se zvýšenou krémovitostí a snížením vnímání ledu, což jsou uznávané parametry pro kvalitní zmrzlinu. Například pro určité složení zmrzliny zvýší redukce velikosti bublinek plynu a/nebo ledových krystalů krémovitou texturu (a sníží vnímání ledových krystalů), avšak senzorické vlastnosti nejsou přímo ovlivňovány obsahem deemulgovaného tuku. Bylo však zjištěno, že mikrostruktura zmrzliny vyrobené ve výměníku tepla se seškrabovaným povrchem (freezer) je nestabilní, a s časem dochází k výraznému zhrubnutí jak ledových, tak i vzduchových struktur, což způsobuje tvrdnutí produktu při typických skladovacích teplotách -25 °C. Proto je důležitým krokem pro dosažení malých bublinek plynu ve zmrzlině stabilizace bublinek plynu v průběhu tuhnutí.

Nyní bylo zjištěno, že pro zachování požadované mikrostruktury je nezbytné vytvořit částečnou síť tukových agregátů adsorbovaných na vzduchové rozhraní pro získání sterické zábrany proti koalescenci plynových bublinek. Pro vytváření této tukové sítě musí dojít k částečné koalescenci určitého podílu olejových kapiček v důsledku střižného režimu, který se vyskytuje uvnitř výměníku se seškrabávaným povrchem pro výrobu zrmzliny. Je známo, že účinnost kolize (pravděpodobnost, že dvě kolidující kapičky zůstanou trvale ve styku) může být významně ovlivněna počáteční velikostí kapiček a proteinovým povrchovým povlakem. Účinnost kolize klesá s poklesem velikosti kapiček. Povrchově aktivní látky s malou molekulou však mohou rozprostřít protein na rozhraní mezi olejem a vodou a umožnit při dané velikosti kapiček dosažení vyšší účinnosti kolize.

Při zpracování zmrzliny se pro vytváření malých kapiček oleje používá krok homogenizace, s výhodou s monomodální distribucí velikosti částic, aby byla umožněna řízená destabilizace tuku působením střižných sil. Pro zmrzlinovou předsměs je průměrná velikost kapiček d[3,2], po homogenizaci typicky 0,6 až 1,0 pm. Účinnost homogenizace ovlivňuje celá řada proměnných procesu • 9 · 9 ♦ 9 9 9 99 9 • 9 9 9 9 9 9

999 9· 99 9999 99

- 3 a výrobku. Vlivy, u kterých bylo zjištěno, že mají největší vliv na konečnou distribuci velikosti kapiček, jsou objem dispergované fáze, typ a množství použité povrchově aktivní látky a zvláště tlak aplikovaný v průběhu homogenizace. Nyní bylo zjištěno, že použitím homogenizátoru pracujícího při vyšších tlacích (přibližně 2000 bar, 200 MPa), než jsou běžně používané tlaky (přibližně 150 bar, 15 MPa) je možné vytvářet ve zmrzlinové předsměsi menší velikosti olejových kapiček (přibližně 0,3 pm).

Vytváření olejových kapiček s podstatně menší velikostí a tím vyšším počtem může umožnit stabilizaci většího mezifázového rozhraní vzduch : voda, což vede k menším diskrétním bublinkám plynu, které mění organoleptickou jakost zmrzliny. Nyní však bylo zjištěno, že velmi malé kapičky oleje poskytnou zmrzlinové směsi s reprodukovatelnou stabilitou, která nevytváří požadovanou mikrostrukturu, pokud nedojde v požadované míře k částečné koalescenci tuku. Pro dosažení tohoto procesu je nutné buď zvýšit kolizní sílu mezi kapičkami nebo snížit sférickou zábranu proti koalescenci. To se dosahuje buď optimalizací střižných sil použitých při zpracování nebo manipulací s mezifázovým složením vhodnou volbou emulgátorů.

Bylo také zjištěno, že senzorické vlastnosti zmrzliny jsou závislé na velikosti tukových kapiček. Například při dané velikosti vzduchových bublinek bude mít zmrzlina s nejmenšími kapičkami tuku nejlepší hodnocení z hlediska krémovitosti při testování naslepo zkušenými osobami.

Definice

Emulgátory

Emulgátory jsou definovány v publikaci Arbuckle, W. S., Ice Cream, 4. vydání, AVI Publishing, 1986, kap. 6, str. 92 - 94.

• 0 0 0 0 0 0 0 « 0 0 0 0 0000 000 000 00 «0 000« 0« 000

Stabilizátory

Stabilizátory jsou definovány v publikaci Arbuckle, W. S., Ice Cream, 4. vydání, AVI Publishing, 1986, kap. 6, str. 84 - 92. Jako stabilizátory mohou být použity například karubová guma, karagenan, guarová guma, želatina, karboxymethylcelulózová guma, pektin, alginátové výrobky a jejich směsi.

Mraženy provzdušněný výrobek

Definici mraženého provzdušněného výrobku je možno nalézt v publikaci Arbuckle, W. S., Ice Cream, 4. vydání, AVI Publishing, 1986, kap. 1, str. 1 - 3. Mraženým provzdušněným výrobkem podle předkládaného vynálezu je mražený provzdušněný výrobek na bázi mléka nebo ovoce, jako například zmrzlina. Zmrzlina je zmražená potravina vyrobená zmražením pasterované směsi za míchání s cílem zapracovat do výrobku vzduch. Typicky obsahuje led, vzduch, tuk a fázi matrice, a s výhodou:

mléčný tuk nebo tuk mléčného původu 3 až 15 % hmotnostních, netučnou mléčnou sušinu 2 až 15 % hmotnostních, cukr a jiná sladidla 0,01 až 35 % hmotnostních, aromatické látky 0 až 5 % hmotnostních, vejce 0 až 20 % hmotnostních, vodu 30 až 85 % hmotnostních.

Našlehání

Našlehání (overrun) je definováno v publikaci Ice Cream - W. S. Arbuckle, AVI Publishing, 1972, str. 194.

• ···«· · » ·· · • · · · · · · ··· ·· ·· ··<· 99 9

Destabilizující emulgátor

Destabilizující emulgátor znamená jakýkoli emulgátor, který poskytuje v množství 0,3 %, koncentraci extrahovaného tuku alespoň 25 % ve zmrzlinové předsměsi obsahující 12 % máselného oleje, 13 % práškového odstředěného mléka a 15 % sacharózy, jak se popisuje v obr. 4 publikace „The stability of aerated milk protein emulsions in the presence of smáli molecule surfactants“, 1997 - Journal of Dairy Science 80; 2631 - 2638.

Příklady těchto destabilizujících emulgátorů jsou nenasycené monoglyceridy, polyglycerolové estery, sorbitanové estery, stearoyllaktylát, estery kyseliny mléčné, estery kyseliny citrónové, acetylované monoglyceridy, estery kyseliny diacetylvinné, polyoxyethylensorbitanové estery, lecitin a vaječný žloutek.

Metody

Výroba zmrzlinové předsměsi

Do míchané nádrže o objemu 500 I, opatřené pláštěm, se přidá při 85 °C voda, potom sušené mléko, cukr, stabilizátory, máselný olej s rozpuštěným emulgátorem a směs se míchá mísičem s vysokými střižnými silami a zahřívá do dosažení teploty 65 °C pro standardní výrobu a 55 °C pro výrobu podle vynálezu.

Standardní výroba: Předsměs se zahřeje deskovým výměníkem tepla na 83 °C a homogenizuje se jednostupňovým ventilovým homogenizátorem Crepaco při tlaku 140 bar (14 MPa). Po době zdržení 15 sekund při teplotě 83 °C se směs ochladí deskovým výměníkem na 5 °C a před mražením se při této teplotě udržuje alespoň 2 hodiny.

Podle vynálezu: Předsměs se zahřeje deskovým výměníkem tepla na 83 °C a při této teplotě se udržuje 15 sekund pro dosažení pasterace směsi. Směs se temperuje při 55 °C (±5 °C) v udržovací • 9 9·· 9 9 ··· ·· ·· ···· 9« 9

- 6 nádrži před homogenizací a jímá se po jednom průchodu homogenizátorem (Nanojet Impinging Jet, ref: Verstallen, A., Apparatus for homogenizing essentially immiscible liquids for forming an emulsion, popsáno v patentu No. US 5366287), při vstupním tlaku

1600 bar (160 MPa) (± 50 bar, 5 MPa). V průběhu homogenizace dojde ke zvýšení teploty 2 až 2,5 °C/100 bar (10 MPa). Ihned po homogenizaci směs projde deskovým výměníkem tepla a ochladí se na 8 °C (± 3 °C). Směs se udržuje ve zrad nádrži opatřené pláštěm při této teplotě alespoň dvě hodiny před zmražením.

Zpracování zmrzliny

Směs byla zpracována dvěma odlišnými způsoby.

Standardní výměník tepla se seškrabávaným povrchem (freezer)

Směs byla ponechána zrát přes noc a byla zpracována na výrobníku zrmzliny - freezeru (Crepaco W104 freezer (SSHE) s řadou 80 nožů, pracujícím při tlaku uvnitř nádoby 4 bar (0,4 MPa). Veškerá zmrzlina byla vyrobena při průchodu směsi 120 l/hod při našlehání 60 % nebo 100 % a teplotou extruze -6,0 °C, popřípadě -5 °C. Zmrzlina byla naplněna do 500 ml krabic z voskovaného papíru a udržována v mrazicím boxu s nuceným prouděním vzduchu dvě hodiny při -35 °C.

Jednošnekový extrudér

Výstup SSHE byl napojen na jednošnekový extrudér (SSE) (jak se popisuje ve WO 98/09534) a bylo dosaženo výstupních teplot -14,5 °C.

• ·

- 7 9 99 *ι i :

9 99

9

Testy

Složení tuku

Analýza složení tuku byla prováděna Rose-Gottliebovou metodou: British Standard Methods for Chemicals analysis of ice cream. část 3. Stanovení obsahu tuku (BS2472: část 3: 1989 ISO 7328 - 1984).

Náhodně se vyberou kusy zmrzliny pro získání celkové hmotnosti přibližně 100 g, vloží se do nádoby mixéru, která se přikryje víkem, a zmrzlina se ponechá změknout při teplotě laboratoře. Tato směs se potom mixuje 2 min (v případě obsahu částic, například ořechů až 7 min), za získání homogenní směsi. Směs se udržuje v průběhu měknutí a míchání při teplotě pod 12 °C. Do baňky pro extrakci tuku bylo naváženo (s přesností na 1 mg) 4 až 5 g směsi a přidá se voda s teplotou 65 °C pro získání celkového objemu 10 ml a směs se důkladně promíchá. Přidá se roztok amoniaku (2 ml, 25 % hmotnostních NH₃) a baňka se ihned zahřívá na 65 °C 15 až 20 min ve vodní lázni a ochladí se na teplotu laboratoře a přidá se ethanol (10 ml). Potom se přidá diethylether (25 ml) a baňka se důkladně protřepává 1 minutu. Potom se přidá petrolether (25 ml) a baňka se třepe 30 sekund. Před dekantováním supernatantu se zazátkovaná baňka ponechá stát 30 min. Rozpouštědlo se potom odstraní odpařením nebo destilací. Obsah tuku se vyjádří jako procento hmotnostní.

Měření velikosti bublinek plynu

Mikrostruktura všech vzorků zmrzliny byla zviditelněna metodou Low Temperature Scanning Electron Microscopy (LTSM). Všechny vzorky byly před analýzou struktury s použitím skanovacího elektronového mikroskopu JSM 631 OF, opatřeného stupněm s řízeným chlazením Oxford Instruments ITC4, uchovávány při -80 °C. Vzorky • ♦* · ♦ * · 9 9 *$ ; ; I I * I II • 999 9 9 9 9 9 · * « · t · « « · » · · 9 9 99 9 9 99 9 9

- 8 byly připraveny použitím preparačního zařízení Hexland CP2000. Ze středu 500 ml bloku zmrzliny byl odebrán při -80 °C vzorek o velikosti 5 x 5 x 10 mm. Tento vzorek byl upraven na hliníkový blok pomocí materiálu OCT při teplotě mrznutí a vložen do dusíku. OCT je vodné médium používané hlavně pro přípravu řezů materiálu pro světelnou mikroskopii. Je také nazýváno „tissue tek“ a dodáváno firmou Agar Scientific. Výhoda použití OCT proti vodě při upevňování vzorků pro elektronovou mikroskopii je v tom, že když se OCT mění z kapaliny na tuhou látku, tj. mrzne, mění se z transparentního stavu na neprůhledný, což umožňuje vizuální identifikaci teploty mrznutí. Identifikace této teploty mrznutí umožní upevnění vzorku použitím kapaliny v co nejchladnějším stavu těsně před ztuhnutím, které potom poskytuje podporu v průběhu rychlého chlazení. Vzorek byl ohřát na -98 °C, rozlomen a ponechán leptat 2 min před ochlazením na -115 °C. Povrch byl potažen slitinou Au/Pd při teplotě -115 °C, 6 mA a tlaku 2 x 10'¹ mBar (20 Pa) argonu. Vzorek byl převeden ve vakuu do LTSEM a pozorován za podmínek při mikroskopování -160 °C a 1 x 10’⁸ Pa.

Struktura plynu ve zmrzlině byla kvantifikována měřením distribuce velikosti plynových bublinek získaných z obrazů SEM s použitím softwaru AnalySIS 2.11 - package AUTO (SIS Můnster, Německo), verze „B“. Program AnalySIS může být provozován s použitím obrazů SEM ve dvou datových formátech, buď dat získaných přímo z mikroskopu JEOL nebo jako obrazy skenované ze snímků Polaroidu. Všechny velikosti bublinek plynu byly měřeny z mikrofotografií SEM. Optimální zvětšení bylo takové, že na obrazu bylo přítomno 300 bublinek plynu. Program byl používán v poloautomatickém režimu, takže okraje částic byly počítány automaticky (rozdílem ve stupnici šedé) a opravovány ručně (vymazáním a novým nakreslením hranic kolem částic, které nebyly správně zvoleny). Protože program může také vybrat krystaly ledu, byly potom bublinky plynu ručně vybrány a byla provedena analýza

- 9 • 4« Φ* ·· ·· *♦}· Φ · Φ ♦ φ Φ Φ ♦ *··· ··· « «Φ* * · Φ Φ · « « φ · · φ φ «I • · φ · · ·« φ φ φ φ φφ · distribuce použitím parametru maximálního průměru. Všechny bublinky plynu přítomné na mikrofotografii SEM byly spočítány, přičemž bylo použito až šesti obrazů SEM. Obecně bylo počítáno alespoň 1000 bublinek plynu. Průměrná velikost byla stanovena jako početní průměr, d[1,0] jednotlivých velikostí bublinek.

Distribuce velikosti částic tukových kapiček v předsměsi

Velikosti částic v emulzi předsměsi byly měřeny použitím přístroje Malvern Mastersizer (Malvern Instruments, UK), přičemž jako spojitá fáze byla použita voda, s použitím objektivu 45 mm a prezentačního kódu 2 NAD. Před měřením byl aplikován na zásobník přístroje Mastersizer ultrazvuk po dobu 1 minuty. Byla vypočtena povrchově vážená střední hodnota d[3,2j. Průměr, pod kterým se pohybovala velikost částic u 90 % objemových distribuční křivky, d[0,9], byl brán jako limit velikosti jednotlivých tukových kapiček.

Agregáty tukových kapiček a tuku ve zmrzlině

Byly použity dvě různé metody.

Metoda s použitím přístroje Mastersizer ml vzorku zmrzliny bylo zahříváno na 60 °C 5 min, vloženo do vodní lázně přístroje Malvern Mastersizer, potom byla provedena sonikace po dobu 2 min. Byla měřena průměrná velikost částic, d[3,2] a distribuce velikosti částic. Podíl tukových agregátů v roztavené zmrzlině byl vypočten jako podíl tuku vyjádřený v procentech objemu s velikostí částic větší než průměr d[0,9], zjištěný pro tukové kapičky neagregované předsměsi.

- 10 Metoda s použitím extrakce rozpouštědlem g vzorku (W1) se odváží do měřicího válce a ponechá se při laboratorní teplotě 4 hod roztávat. Přidá se 50 ml petroletheru, válec se zazátkuje a vloží do mechanického míchadla. Válec se převrací 1 min při rychlosti jedno převrácení za sekundu a potom se ponechá stát 5 min a rozpouštědlo se dekantuje do předem zvážené kádinky (W2). Přidá se dalších 25 ml rozpouštědla a válec se třikrát převrátí ručně. Po stání (2 až 3 minuty) se vrstva rozpouštědla opět dekantuje do kádinky. Kádinka se vloží do digestoře, kde se ponechá přes noc pro odstranění rozpouštědla, a potom se suší v sušárně v nevýbušném provedení při 100 °C 15 až 30 min. Kádinka se potom ochladí v exikátoru a znovu zváží (W3). Procento deemulgovaného tuku je [(W3-W2)/(C x W1)] x 100, kde C je procento tuku ve zmrzlině dělené 100.

Podstata vynálezu

Prvním předmětem předkládaného vynálezu je navrhnout způsob výroby mraženého provzdušněného výrobku s našleháním mezi 20 % a 180 %, s výhodou mezi 60 % a 100 %, který zahrnuje následující kroky:

vytvoří se předsměs, která obsahuje 2 až 15 % hmotnostních tuku, až do 1 % hmotnostního emulgátoru a 45 až 85 % hmotnostních vody, předsměs se homogenizuje pro získání kapiček tuku s hodnotou průměru d[3,2] nižší než 0,6 pm, s výhodou nižší než 0,5 pm, ještě výhodněji nižší než 0,4 pm, tato homogenizovaná předsměs se chladí, mrazí a vzdušní.

Produkt může být potom extrudován a popřípadě hluboce zmrazen.

·♦ 4· • · · * ♦ • ·

- 11 Tento postup umožní výrobu malých tukových kapiček, které zase poskytují menší vzduchové bublinky, s výhodou se střední velikostí bublinek plynu d[1,0] nižší než 20 pm, ještě výhodněji nižší než 10,5 pm. Bylo také zjištěno, že u dvou zmrzlin stejného složení a stejné velikosti vzduchových bublin má při senzorickém hodnocení skupinou vyškolených osob lepší vlastnosti výrobek s nejmenšími tukovými kapičkami.

V prvním výhodném provedení vynálezu probíhá krok homogenizace při tlaku mezi 1000 a 2000 bar (100 a 200 MPa), s výhodou mezi 1400 a 1800 bar (140 a 180 MPa).

Ve druhém výhodném provedení vynálezu obsahuje předsměs destabilizující emulgátor. Destabilizující emulgátor se s výhodou volí ze skupiny nenasycených monoglyceridů, polyglycerolových esterů, sorbitanových esterů, stearoyllaktylátu, esterů kyseliny mléčné, esterů kyseliny citrónové, acetylovaných monoglyceridů, esterů kyseliny diacetylvinné, polyoxyethylensorbitanových esterů, lecitinu a vaječných žloutků. Výhodněji je destabilizujícím emulgátorem nenasycený monoglycerid. S výhodou je také hmotnostní poměr (destabilizující emulgátor/tuk) v předsměsi mezi 10 : 1500 a 15 : 300, ještě výhodněji mezi 15 : 1200 a 15 : 600.

Přídavek destabilizujícího emulgátoru a zvláště nenasycených monoglyceridů umožní výrobu mraženého provzdušněného produktu v jednotce SSHE s velikostí bublinek plynu, která je nižší než velikost získaná mražením předsměsi v jednotce SSHE s následnou extruzí za chladu v jednotce SSE, jak se popisuje ve WO 98/09534.

Ve třetím výhodném provedení vynálezu se homogenizovaná předsměs nejprve zmrazí při teplotě mezi -4 °C a -7 °C v tepelném výměníku se seškrabávaným povrchem, a potom se extruduje ve šnekovém extrudéru při teplotě mezi -10 °C a -18 °C. Ještě výhodněji se jako šnekový extrudér použije jednošnekový extrudér.

- 12 9 9« ·* 99 ··

9 9 9 · 9 · 9 9 • 9 9 · 9 9 9 9 99 ·

9 9 · 9 9 9 • 99 99 99 9·99 99

Kombinace homogenizace za ultravysokého tlaku spolu s extruzí za chladu umožní výrobu provzdušněného produktu s velikostí bublinek plynu menší než je velikost, která se získá mražením předsměsi v jednotce SSHE s následnou extruzí za chladu v jednotce

SSE, jak se popisuje ve WO 98/09534.

S výhodou je také teplota předsměsi před homogenizací vyšší než 50 °C. Výhodněji poskytne homogenizace zvýšení teploty předsměsi mezi 30 °C a 45 °C. Při takovém postupu není již nezbytné používat deskového výměníku tepla k pasteraci. Navíc je možno io s použitím výchozí teploty předsměsi před homogenizací vyšší než 50 °C při vzrůstu teploty nižším než 45 °C možno dosáhnout teploty po homogenizaci, která nepřekročí 95 °C, což zabraňuje varu vody, který by mohl vyvolat tvorbu bublin v předsměsi.

Před nebo homogenizaci je možné provést krok pasterace.

Druhým předmětem předkládaného vynálezu je poskytnutí mraženého provzdušněného výrobku s našleháním mezi 20 % a 180 %, s výhodou mezi 60 % a 100 %, který obsahuje 2 až 15 % hmotnostních tuku a destabilizující emulgátor při hmotnostním poměru (destabilizující emulgátor/tuk) mezi 10 : 1500 a 15 : 300, s výhodou mezi 15 : 1200 a 15 : 600.

Destabilizující emulgátor se s výhodou volí ze skupiny nenasycených monoglyceridů, polyglycerolových esterů, sorbitanových esterů, stearoyllaktylátu, esterů kyseliny mléčné, esterů kyseliny citrónové, acetylovaných monoglyceridů, esterů kyseliny diacetylvinné, polyoxyethylensorbitanových esterů, lecitinu a vaječného žloutku. Výhodněji je destabilizujícím emulgátorem nenasycený monoglycerid.

Hmotnostní poměr (destabilizující emulgátor/tuk) v mraženém provzdušněném výrobku je výhodněji mezi 10 : 1500 a 15 : 300, ještě výhodněji mezi 15 : 1200 a 15 : 600.

- 13 • ·· ·9 44 44 • •4 » 4 4 4 4 · 4 4

444 ·4 · 44

444 444 4444

4 4 4 4 4 4

444 44 44 4444 44 4

Ve třetím provedení předkládaného vynálezu se poskytuje mražený provzdušněný výrobek s našleháním mezi 20 % a 180 %, s výhodou mezi 60 % a 100 %, který obsahuje 2 až 15 % hmotnostních tuku, přičemž střední velikost bublin plynu d[1,0] je nižší než 10,5 pm.

Příklady provedení vynálezu

Předkoádaný vynález bude dále popsán na následujících příkladech.

Příklad 1 (srovnávací)

V tomto příkladu byly vytvořeny různé předsměsi, které byly homogenizovány a pasterovány podle dosavadního stavu techniky, a potom zpracovány v jednotce SSHE, přičemž některé vzorky vyrobené v SSHE byly dále zpracovány v SSE. Různé předsměsi měly následující složení (složení jsou uvedena v procentech hmotnostních).

	A	B	C	D	E	F
Emulgátor (*)	0,39	0,39	0,39	0,39	0,39	0,3
Kukuřičný sirup		2,2904	3,3861	4,4818	6,6732	6
Stabilizátor	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,22
Syrovátkový protein	2,6	2,6	2,6	2,6	2,6
Sacharóza	15,6	15,1878	14,9906	14,7933	14,3989	13
Odstředěné mléko	7,4	7,4	7,4	7,4	7,4	13
Práškový máselný tuk	12,1	10	9	8	6	3
Aroma	0,254	0,254	0,254	0,254	0,254	0,12
Voda	61,456	61,6778	61,7793	61,8809	62,0839	64,36

• 99 ·· 99 99 '

9 » 9 9·« 9 9 ··· 9 é · · ·

999 · 9 9 9999 · 9 · 9 9 9

999 99 99 99*9 99 . 14 .

(*) Admul MG 4223 (označovaný dále v popisu jako MGP) je mono/diglycerid vyrobený z jedlého rostlinného oleje, který je komerčně dostupný u firmy Quest International.

Výše uvedené předsměsi byly potom homogenizovány 5 a pasterovány při teplotě 81 až 84 °C po dobu přibližně 12 sekund při tlaku 140 bar (14 MPa).

Získané předsměsi byly potom zpracovány v jednotce SSHE za následujících podmínek. Zmrzliny byly vyráběny při teplotě -6 °C (± 0,1 °C) s našleháním 60 % (± 1 %).

	A	B	C	D	E	F
Teplota na vstupu °C	8,8	12,8	16,2	8	14,5	9,5
Teplota na výstupu °C	-6,1	-6	-6	-6,1	-6,1	-6,2
Našlehání	61 %	60 %	61 %	61 %	61 %	60 %
Tlak ve válci (1 bar=0,1 MPa)	4 bar	4,06 bar	3,99 bar	4 bar	3,98 bar	4 bar

Část vzorků A, B, C, D, E a F byla potom zpracována v jednošnekovém extrudéru při vstupní teplotě -6 °C za získání extrudovaného výrobku s teplotou mezi -14 °C a -15 °C.

Příklad 2

Předsměsi A, B, C, D, E a F z příkladu 1 byly pasterovány při teplotě 81 až 86 °C 12 sekund.

Pasterované předsměsi byly potom homogenizovány na zařízení 2o Nanojet 200/2000 (komerčně dostupné u firmy Nanojet - Německo). Podrobný popis takového homogenizátoru je možno nalézt v US 5,366,287. Předsměsi vstupovaly do homogenizátoru při teplotě • ·· ·« φφ «« «φφφ φφφφ φφφ

- 15 • ««φ φφφ «φφφ φ φ φ φ · φ «φφ ··· φφ φφ «··· φφ φφφ až 58 °C a byly zpracovány při teplotě 1600 bar (160 MPa). Teplota na výstupu z homogenizátoru byla mezi 91 a 95 °C.

Získané homogenizované předsměsi byly potom zpracovány v zařízení SSHE za následujících podmínek.

	A	B	C	D	E	F
Vstupní teplota °C	18,7	13,2	13,5	11,2	11,0	9,5
Výstupní teplota °C	-6,3	-5,8	-6,7	-6,0	-6,4	-6,2
Našlehánl	60 %	60 %	61 %	60 %	60 %	60 %
Teplota ve válci	4 bar	4 bar	4,01 bar	4 bar	4 bar	4 bar

Část vzorků A až F byla potom zpracována v jednošnekovém extrudéru a byla vyrobena zmrzlina s teplotou mezi -14 °C a -15 °C.

Příklad 3

Složení předsměsi uvedená v příkladu 1 byla modifikovaná, přičemž jako emulgátor byla nyní použita směs materiálu Admul MG 4223 (0,24 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost předsměsi) a H7804 (0,15 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost předsměsi) v případě vzorků F, G, I a J, a směs materiálu Admul MG 4223 (0,265 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost předsměsi) a H7804 (0,125 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost předsměsi) pro vzorek H. Materiál H7804 je nenasycený monoglycerid komerčně dostupný u firmy Quest International. Materiál Admul MG 4223 (označovaný v dalším popisu jako MGP), je mono/diglycerid vyrobený z jedlého rostlinného oleje a komerčně dostupný u firmy Quest International.

• ·· »· ·© ·· · · ···· · · ·

- 16 • «9·©· · 9 9 · · · • 9 · · 9 9 9 9 • 99 ·· ·9 ©999 ©· ©·©

Emulgátor (MGP+H7804)	0,39	0,39	0,39	0,39	0,39
Kukuřičný sirup		2,2904	3,3861	4,4818	6,6732
Stabilizátor	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Protein syrovátky	2,6	2,6	2,6	2,6	2,6
Sacharóza	15,6	15,1878	14,9906	14,7933	14,3989
Odstředěné mléko	7,4	7,4	7,4	7,4	7,4
Práškový máselný tuk	12,1	10	9	8	6
Aroma	0,254	0,254	0,254	0,254	0,254
Voda	61,456	61,6778	61,7793	61,8809	62,0839

Získané předsměsi byly potom pasterovány při teplotě 81 až 85 °C 12 sekund a homogenizovány jako v příkladu 2. Předsměsi vstupovaly do homogenizátoru při teplotě 55 až 65 °C a byly 5 zpracovány při tlaku 1600 bar (160 MPa). Teplota na výstupu z homogenizátoru byla mezi 89 a 92 °C.

Pasterované a homogenizované předsměsi byly potom zpracovány v jednotce SSHE za následujících podmínek.

	F	G	H	I	J
Vstupní teplota °C	13	16	16,9	11,5	11,7
Výstupní teplota °C	-5,7	-5,9	-6,0	-6,0	-6,1
Našlehánl	60 %	60 %	60 %	59,5 %	59 %
Tlak ve válci (1 bar=0,1 MPa)	4,01 bar	4 bar	4 bar	4 bar	3,98 bar

Velikost částic kapiček tuku

Byla měřena velikost částic kapiček tuku v každé předsměsi po homogenizaci. Výsledky jsou shrnuty v následující tabulce.

- 17 • ftft ·· ·« ·· ·· · · ft · * * ftft • · · ·· · ftft • ··· · · · ftftftft • ftftftft ftft • ftft ftft ftft ftftftft ftft

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Příklad 1 d(3,2) pm	0,42	0,45	0,51	0,53	0,50	0,53
Příklad 1 d(0,9) pm	1,24	1,19	1,36	1,44	1,56	1,59
Příklad 2 d(3,2) pm	0,34	0,34	0,39	0,39	0,36	0,35
Příklad 2 d(0,9) pm	0,9	0,83	1,14	1,64	0,94	1,03
Příklad 3 d(3,2) pm		0,34	0,32	0,31	0,36	0,35
Příklad 3 d(0,9) pm		0,83	0,94	0,72	0,86	0,92

Agregovaný tuk

Procento agregovaného tuku bylo měřeno jak metodou Mastersizer, tak i metodou extrakce rozpouštědlem.

Metoda Mastersizer

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Příklad 1 SSHE	8,24	20,69	28,60	37,05	17,44	20,02
Příklad 1 SSE		26,97	41,78	53,80	64,47	66,98
Příklad 2	18,8	25,46	37,88	39,46	54,12	62,56
Příklad 3		52,13	66,20	62,44	68,45	80,10

Extrakce rozpouštědlem

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Příklad 1 SSHE	7,6	10,04	21,38	22,2	23,27	15,44
Přiklad 1 SSE	3,96		37,83	50,54	66,66	65,48
Příklad 2	3,18	4,20	3,01	6,10	3,17	6,69
Přiklad 3		8,19	26,54	18,12	5,57	46,88

00 «0 00 ·♦ · 0 · 0 · · » 0 ·

- 18 • 0 00 0 0 0 * 0 · 0 0 0 0000 000

000 00 0· 0000 00 000

Porovnáním výsledků poskytnutých oběma metodami je možno zjistit, že v důsledku malé velikosti kapiček v příkladech 2 a 3, nejsou výsledky získané použitím extrakce rozpouštědly konzistentní a neukazují vzestupnou nebo sestupnou tendenci. To je způsobeno skutečností, že rozpouštědlo může pouze obtížně extrahovat tuk z aglomerátů vytvořených z malých kapiček tuku. To je také důvod, proč je při charakterizaci výrobků podle předkládaného vynálezu výhodná první metoda (Mastersizer).

io Střední velikost bublinek plynu

Střední velikost bublinek plynu (d[1,0]) všech vzorků byla měřena v mikrometrech; výsledky jsou shrnuty níže.

Obsah tuku (%)	3	6	8	9	10	12
Přiklad 1 SSHE	66,57	31,35	20,49	24,39	23,38	18,8
Příklad 1 SSE	12,00	12,28	10,31	12,51	11,49	12,8
Přiklad 2	10,3	9,42	8,42	9,71	10,4	9,81
Příklad 3	9,49	9,4	9,59	9,46	9,86	9,99

Příklad 1 ukazuje, že s výjimkou výrobku s vysokým obsahem tuku (více než 10 %) je nemožné použít standardní zařízení SSHE pro výrobu produktu se střední velikostí bublinek plynu nižší než 20 pm, s použitím MGP jako emulgačního systému, který je standardním emulgátorem v průmyslu výroby zmrzliny. Pouze použitím specifického typu destabilizujícího emulgátoru je možno dosáhnout při použití standardního zařízení SSHE střední velikosti bublinek plynu nižší než 20 pm.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby mraženého provzdušněného produktu

   5 s našleháním mezi 20 % a 180 %, s výhodou mezi 60 % a

   100 %, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky:

   - vytvoří se předsměs obsahující destabilizující emulgátor, 2 až 15 % hmotnostních tuku, až do 1 % hmotnostního emulgátoru io a 45 až 85 % hmotnostních vody,

   - předsměs se homogenizuje pro získání tukových kapiček o průměru d[3,2] nižším než 0,6 pm, s výhodou nižším než 0,5 pm, ještě výhodněji nižším než 0,4 pm, a

   - homogenizovaná předsměs se chladí, mrazí a vzdušní.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, ž e destabilizující emulgátor se volí ze skupiny nenasycených monoglyceridů, polyglycerolových esterů, sorbitanových esterů, stearoyllaktylátu, esterů kyseliny mléčné, esterů kyseliny

   20 citrónové, acetylovaného monoglyceridů, esterů kyseliny diacetylvinné, polyoxyethylensorbitanových esterů, lecitinu a vaječného žloutku.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se

   25 tím, ž e se použije hmotnostní poměr destabilizující emulgátor/tuk v předsměsi mezi 10 : 1500 a 15 : 300, ještě výhodněji mezi 15 : 1200 a 15 : 600.

   • a ·· • * a « t a a • · » ·· aaaa a a a

   a a

   a ··· ··

   9 ·

   - 20 aa ·
4. 4. Způsob podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že krok homogenizace se provádí při tlaku mezi 1000 a 2000 bar, tj. 100 a 200 MPa, s výhodou mezi 1400 a 1800 bar, tj. 140 a 180 MPa.
5. 5. Způsob výroby mraženého provzdušněného produktu s našleháním mezi 20 % a 180 %, s výhodou mezi 60 % a 100 %, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky:

   io - vytvoří se předsměs obsahující 2 až 15 % hmotnostních tuku, až do 1 % hmotnostního emulgátoru a 45 až 85 % hmotnostních vody,

   - předsměs se homogenizuje pro získání tukových kapiček o průměru d[3,2] nižším než 0,6 pm, s výhodou nižším než

   15 0,5 pm, ještě výhodněji nižším než 0,4 pm, a

   - homogenizovaná předsměs se chladí, mrazí a vzdušní, přičemž homogenizovaná předsměs se nejprve mrazí při teplotě mezi -4 °C a -7 °C ve výměníku tepla se seškrabávaným povrchem, a potom se extruduje ve šnekovém

   20 extrudéru při teplotě mezi -10 °C a -18 °C.
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se použije teplota předsměsi před homogenizací vyšší než 50 °C.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, ž e krok homogenizace poskytne zvýšení teploty předsměsi mezi 30 °C a 45 °C.

   • ·* ♦ 9 · ·· • 9 ·· • · 99 ·· • • • 999 • · 9 • • · • • · »9 99 • * 99 • • 99 9 • ·· • ··
8. 8. Mražený provzdušněný produkt, vyznačující se tím, že má našlehání mezi 20 % a 180 %, s výhodou mezi 60 % a 100 %, který obsahuje 2 až 15 % hmotnostních tuku a destabilizující emulgátor v hmotnostním poměru destabilizující emulgátor/tuk mezi 10 : 1500 a 15 : 300, s výhodou mezi 15 : 1200 a 15 : 600.
9. 9. Mražený provzdušněný výrobek podle nároku 8, vyznačující se tím, že destabilizující emulgátor je zvolen ze skupiny nenasycených monoglyceridů, polyglycerolových esterů, sorbitanových esterů, stearoyllaktylátu, esterů kyseliny mléčné, esterů kyseliny citrónové, acetylovaného monoglyceridů, esterů kyseliny diacetylvinné, polyoxyethylensorbitanových esterů, lecitinu a vaječného žloutku.
10. 10. Mražený provzdušněný výrobek, vyznačující se tím, že má našlehání mezi 20 % a 180 %, s výhodou mezi 60 % a 100 %, který obsahuje 2 až 15 % hmotnostních tuku, přičemž střední velikost bublinek plynu d[1,0] je nižší než 10,5 pm, a kde částečná síť tukových agregátů je adsorbována na bublinky plynu.
11. 11. Mražený provzdušněný výrobek, vyznačující se tím, že obsahuje více než 5 % tuku, s výhodou více než 40 % tuku, ještě výhodněji více než 50 % tuku, vyjádřeno v procentech hmotnostních z celkové hmotnosti tuku, a měřeno metodou Mastersizer, ve formě agregátů.