DE102012112630A1

DE102012112630A1 - Multiphase system

Info

Publication number: DE102012112630A1
Application number: DE201210112630
Authority: DE
Inventors: Erich Josef Windhab; Christoph Denkel
Original assignee: Eidgenoessische Technische Hochschule Zurich ETHZ
Current assignee: Eidgenoessische Technische Hochschule Zurich ETHZ
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-26
Also published as: WO2014095354A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Multiphasen-System resp. Gelcomposit-System mit in weiten Grenzen einstellbarer Synärese, Konsistenz und Textur. Um dies zu erreichen umfasst das Multiphasen-System eine wässrige, kontinuierliche, Bio-Makromoleküle beinhaltende Phase (W2) und mindestens eine, mit einer Ölschicht überzogene disperse hydrophile Phase W1, wobei die disperse hydrophile Phase (W1) und die diese umgebende Ölschicht den Austausch von Fluid mit der kontinuierlichen Phase hinsichtlich Masse und Kinetik definiert einstellen und damit eine Strukturbildung im Multiphasen-System sowie damit verbunden Eigenschaften hinsichtlich Rheologie und Synärese sowie die korrelierten sensorisch-haptischen Textureigen-schaften resultierender Produkte bestimmen.The invention relates to a multi-phase system, respectively. Gel composite system with widely adjustable syneresis, consistency and texture. In order to achieve this, the multi-phase system comprises an aqueous, continuous phase containing bio-macromolecules (W2) and at least one disperse hydrophilic phase W1 coated with an oil layer, the disperse hydrophilic phase (W1) and the oil layer surrounding this exchanging of fluid with the continuous phase defined in terms of mass and kinetics and thus determine a structure formation in the multi-phase system and associated properties with regard to rheology and syneresis as well as the correlated sensory-haptic texture properties of the resulting products.

Description

Die Erfindung betrifft ein Multiphasen-System, insbesondere Gelcomposit-System mit in weiten Grenzen einstellbarer Synärese, Konsistenz und Textur, insbesondere Milchprodukte wie Käse, Frischkäse oder dergleichen.The invention relates to a multi-phase system, in particular gel composite system with adjustable within wide limits syneresis, texture and texture, in particular dairy products such as cheese, cream cheese or the like.

Käse ist ein traditionelles Lebensmittelprodukt, welches von Milliarden Menschen weltweit konsumiert wird. Zu seiner Herstellung wird Milch standardisiert, vorfermentiert und koaguliert mit Hilfe von Enzymen bzw. durch Säuerung. Ein Schneiden des koagulierten Milchgels (Käsebruch) mit anschliessender Drainage mit/ohne Erwärmung und Pressung lässt den Frischkäse entstehen, welcher anschliessend mit Salzlake behandelt und einem anschliessenden Reifungsprozess unterzogen wird. Dieser traditionelle, mehrstufige und batch-weise Prozess ist Stand der Technik, um Käsesysteme zu produzieren, auch im industriellen Massstab, wenngleich einige der Prozessschritte inzwischen auch automatisiert werden können. Nichts desto weniger wurden Anstrengungen unternommen, um den Gesamtprozess zu rationalisieren, insbesondere bei der Herstellung von Weichkäse wie z. B. Camembert. Membranfiltrationstechniken wurden eingeführt, um ein Vorkonzentrat der Milch mit spezifischem Trockenmasseanteil, der demjenigen im Produkt entspricht, zu erzeugen und zu koagulieren. Dieses Vorgehen erlaubt es, den Schritt der Molke-Drainage zu eliminieren und somit Prozesskosten zu reduzieren als Folge des beschleunigten Prozesses und der geringen Menge bzw. des Nichtanfallens von Molke, einem in der Wertschöpfung reduzierten Nebenprodukt. Neben der Möglichkeit der Prozessrationalisierung gegenüber traditioneller Käseherstellung bietet die Vorkonzentration von Milch mittels Membranverfahren auch die Möglichkeit, neue Arten von Frischkäseprodukten, welche nicht notwendigerweise einer Reifung unterzogen werden, herzustellen. Allerdings zeigen derartige Frischkäse häufig unerwünschte Texturmerkmale sowie ausgeprägte Synärese (Molkelässigkeit) auf. Im Allgemeinen werden aus Milchproteinkonzentraten hergestellte Gelsysteme umso kompakter und härter, je höher der Trockensubstanzanteil und je niedriger der Fettgehalt sind. Damit einhergehend zeigen diese kompakteren und härteren Käse auch verstärkte elastische Eigenschaften. Bei der Desintegration, insbesondere auch von derartigen Gelen auf Basis Magermilch bei deren Verzehr, zeigt sich beim Kauvorgang das Erscheinungsbild relativ grosser Proteingelpartikel, welche optisch als Einzelteilchen identifizierbar sind und ebenso als elastisch wahrgenommen werden. Kremigkeit und glattes Mundgefühl gehen in aller Regel um so mehr verloren, je niedriger der Fettgehalt ist. Die Erhöhung des Fettgehaltes, um derartige unerwünschte Charakteristiken auszugleichen, wird in aller Regel als kontraproduktiv im Sinne wünschenswerter Eigenschaften bewertet. Andererseits besitzen derartige frischkäseartige Gele einen meist beträchtlich ausgeprägten Grad an Synärese (Molkeabsonderung), welcher mit Erhöhung des Trockenmasseanteils reduziert werden kann. Damit einher geht dann die Erhöhung der mechanischen Stabilität entsprechender Gele. Ein Frischkäse mit derartigen Eigenschaften wird für die Kommerzialisierung nicht präferiert, zumindest nicht für die Herstellung von Snacks bzw. Fingerfond-artigen Käseprodukten.Cheese is a traditional food product that is consumed by billions of people worldwide. For its production, milk is standardized, pre-fermented and coagulated with the aid of enzymes or by acidification. Cutting the coagulated milk gel (curd) followed by drainage with / without heating and pressing leaves the cream cheese to form, which is then treated with brine and subjected to a subsequent ripening process. This traditional, multi-stage and batch-wise process is state of the art to produce cheese systems, even on an industrial scale, although some of the process steps can now be automated. Nevertheless, efforts have been made to streamline the overall process, especially in the production of soft cheeses such as cheese. Camembert. Membrane filtration techniques have been introduced to produce and coagulate a preconcentrate of the milk of specific dry weight fraction that corresponds to that in the product. This procedure makes it possible to eliminate the step of whey drainage and thus to reduce process costs as a result of the accelerated process and the small amount or non-production of whey, a by-product reduced in the value added. In addition to the possibility of process rationalization over traditional cheese production, the pre-concentration of milk by membrane processes also offers the possibility of producing new types of cream cheese products which are not necessarily ripened. However, such cream cheese often show undesirable texture features and pronounced syneresis (Molkelässigkeit) on. In general, the higher the dry matter content and the lower the fat content, the more compact and harder the gel systems produced from milk protein concentrates become. Along with this, these more compact and harder cheeses also show enhanced elastic properties. In the disintegration, especially of such gels based on skim milk when consumed, the appearance of relatively large protein gel particles, which are optically identifiable as individual particles and also perceived as elastic during chewing, is evident. Creaminess and a smooth mouthfeel are usually lost the more the lower the fat content. Increasing the fat content to compensate for such undesirable characteristics is usually rated as counterproductive in terms of desirable properties. On the other hand, such Frischkäseartige gels usually have a considerable degree of syneresis (whey segregation), which can be reduced with increasing the dry matter fraction. This is accompanied by the increase in the mechanical stability of corresponding gels. A cream cheese with such properties is not preferred for commercialization, at least not for the production of snacks or finger-stick type cheese products.

Wie vorab erwähnt wird traditionellerweise ein Verlust an Kremigkeit/Glattheit durch den Zusatz von Fett zu betreffenden Gelprodukten behoben. Es wurde eine Anzahl von Vorgehensweisen entwickelt, um das Kremigkeits- und Glattheitsempfinden derartiger Produkte zu erhöhen, ohne gleichzeitig den Fettgehalt zu steigern und damit die Energiedichte des Produktes massgeblich zu erhöhen. Fettersatzstoffe, Fette mit niedriger Energiedichte oder auch Fettsimulate wurden entwickelt, um entsprechende Produkte mit niedrigem Fettgehalt, jedoch fettartigem Verzehrsempfinden, zu entwickeln. Die wichtige Funktion, welche Fett in Lebensmittelprodukten erfüllt, ist unter anderem insbesondere die Manipulation des Desintegrationsverhalten im Mundraum, welches insbesondere durch die Fragmentierung des kontinuierlichen Gels sowie durch Benetzung der Produktoberflächen als auch von Zunge und Gaumen bestimmt wird. Hieraus ergibt sich ein als „fettartig” beschriebene Mundgefühl. Für die Strukturdesintgrationseigenschaften stellen die Grenzflächen im Stoffsystem ebenso wie der Aggregatszustand der Fettkompartimente (fluid, kristallin) wichtige Faktoren dar. Ersetzt man einen gewissen Anteil des Fettes in Fetttropfenstrukturen durch eine wässrige Fluidphase (innere Wassertropfen), lässt unter weitestehendem Erhalt der funktionellen Eigenschaften derartiger, „gefüllter” Fetttropfen seine Energiedichte massgeblich reduzieren. Des Weiteren kann sich eine in dieser Weise eingeschlossene, innere, wässrige Phase auch insbesondere als Träger für hydrophile funktionelle Komponenten und deren einstellbares Freisetzungsverhalten einstellen. Derartige Strukturen werden häufig auch als Doppelemulsionen bezeichnet und lassen sich in aller Regel zu einem multiplen Emulsionssystem erweitern.As previously mentioned, a loss of creaminess / smoothness is traditionally remedied by the addition of fat to the respective gel products. A number of approaches have been developed to increase the creaminess and smoothness sensation of such products without simultaneously increasing the fat content and thereby significantly increasing the energy density of the product. Fat substitutes, low energy density fats or fat emulsions have been developed to develop corresponding low-fat products, but with a fat-like sensation of consumption. The important function which fats in food products is, among other things, especially the manipulation of the disintegration behavior in the mouth, which is determined in particular by the fragmentation of the continuous gel and by wetting of the product surfaces as well as tongue and palate. This results in a mouthfeel described as "fat-like". For the structure of disintegration properties, the interfaces in the material system as well as the aggregate state of the fat compartments (fluid, crystalline) are important factors. Replacing a certain proportion of the fat in fat droplet structures with an aqueous fluid phase (inner water droplets) leaves, while largely retaining the functional properties of such, "Filled" fat drops significantly reduce its energy density. Furthermore, an inner, aqueous phase enclosed in this way can also be adjusted in particular as a carrier for hydrophilic functional components and their adjustable release behavior. Such structures are often referred to as double emulsions and can usually be extended to a multiple emulsion system.

Doppel- und multiple Emulsionen sind in aller Regel thermodynamisch instabil, was zu einer zeitlichen Veränderung der inneren wässrigen Tropfen durch Koaleszenz mit anderen Tropfen dieser Phase oder aber mit der kontinuierlichen äusseren Wasserphase führt, sofern derartiger Koaleszenz nicht durch Gelbildung der inneren Tropfenphase entgegengewirkt wird. Eine weitere Art der Stabilisierungsmechanismus innere fluider Wassertropfen erfolgt durch Ostwald Reifung in Folge des treibenden inneren Laplace-Drucks in diesem Tropfen. Dies bewirkt eine Diffusion von Wassermolekülen aus Gebieten erhöhten Laplace-Drucks (kleine Tropfen) in Gebiete reduzierten Druckes (grosse Tropfen oder letztendlich die kontinuierliche Wasserphase). Derartiger Diffusion kann z. B. durch osmotisch aktive Komponenten entgegengewirkt werden (z. B. Elektrolyte oder bestimmte Zucker), welche der inneren, wässrigen Tropfenphase mit entsprechender Konzentration zugesetzt werden, um die Laplace-Druckunterschiede auszugleichen. Sofern ein derartiger Ausgleich nicht erfolgt, kann dies zu einem Verlust an innerer, wässriger Tropfenphase oder aber im umgekehrten Falle zu deren Expansion kommen. Gleichzeitig erfolgt in der über letztgenannten Effekt reduzierten Wasserphase eine Aufkonzentration gelöster Komponenten, was automatisch den Disproportionierungsvorgang bremst, da sich das Entgegenwirken der osmotischen Drücke erhöht bzw. das osmotische Druckgefälle sich erniedrigt.As a rule, double and multiple emulsions are thermodynamically unstable, which leads to a temporal change of the inner aqueous droplets by coalescence with other droplets of this phase or else with the continuous outer aqueous phase, if such coalescence is not counteracted by gel formation of the inner droplet phase. Another type of stabilization mechanism of internal fluid water droplets occurs through Ostwald ripening as a result of the driving internal Laplace pressure in this droplet. This causes diffusion of water molecules from areas of elevated Laplace pressure (small drops) in areas of reduced pressure (big drops or finally the continuous water phase). Such diffusion can z. B. counteracted by osmotically active components (eg., Electrolytes or certain sugars), which are added to the inner, aqueous droplet phase with appropriate concentration to compensate for the Laplace pressure differences. If such a compensation does not take place, this can lead to a loss of internal, aqueous droplet phase or, conversely, to its expansion. At the same time, a concentration of dissolved components takes place in the water phase reduced by the latter effect, which automatically slows down the disproportionation process, since the counteracting of the osmotic pressures increases or the osmotic pressure gradient decreases.

Die kontinuierliche Herstellung von Gelen aus konzentrierten Proteindispersionen insbesondere durch enzymatisch induzierte Koagulation, wie dies bei der Käseherstellung der Fall ist, induziert im allgemeinen Synäreseverhalten während der Proteingellagerung. Dieser Effekt wird sowohl in Chymosinkoagulierten „Käsebruch”-Proteingelen als auch in mit anderen Enzymen bzw. Säuerung oder thermisch induzierter Koagulation hergestellten Proteingelen beobachtet. Die Synärese, eine Fluidabsonderung des Gels, ist ein Phänomen, dessen Begründung in der Reorganisation der inneren Gelstruktur mit der Zeit liegt. Die enzymatische Koagulation generiert in aller Regel imperfekte Gelstrukturen, deren Reorganisation während der Lagerung im Allgemeinen zu einer Kompaktierung der Gele und von einhergehendem Auspressen immobilisierten Serumfluids begleitet wird.The continuous production of gels from concentrated protein dispersions, in particular by enzymatically induced coagulation, as is the case in cheese production, generally induces syneresis behavior during protein storage. This effect is observed both in chymosinkoagulated "curd" protein gels and in protein gels made by other enzymes or thermally induced coagulation. Syneresis, a fluid secretion of the gel, is a phenomenon based on the reorganization of the internal gel structure over time. Enzymatic coagulation generally generates imperfect gel structures, the reorganization of which, during storage, is generally accompanied by compaction of the gels and concomitant squeezing of immobilized serum fluid.

Je schwächer ein Gel in Folge niedriger Konzentration netzwerkformender Moleküle bei der Gelierung ist, umso höher ist die Menge an freigesetztem Serumfluid. Umgekehrt bedeutet dies, dass eine Erhöhung der Konzentration relevanter gelbildender Proteine den Synäreseeffekt reduziert in Folge einer verstärkten und kompakteren Gelstruktur bereits zu Beginn der Lagerung. Da Synärese typischerweise einen wichtigen und notwendigen Schritt bei der traditionellen Käseherstellung darstellt, wurden folglich wenig Anstrengungen unternommen, diesen Effekt zu reduzieren bzw. zu unterdrücken. Allerdings hat inzwischen das wachsende Interesse an der kontinuierlichen Käseherstellung aus vorkonzentrierten Proteindispersionen in den letzten Jahren die Frage akut werden lassen, wie Synärese wirksam reduziert oder sogar komplett unterdrückt werden kann, insbesondere bei Frischkäsen oder frischkäseähnlichen Produktsystemen. Auf Basis herkömmlich hergestellter Proteingele konnte in dieser Hinsicht keine befriedigende Lösung gefunden werden. Bis heute sind entsprechende Publikationen nicht weitgehend entwickelt.The weaker a gel is due to low concentration of network-forming molecules in gelation, the higher the amount of serum fluid released. Conversely, this means that an increase in the concentration of relevant gel-forming proteins reduces the syneresis effect as a result of an increased and more compact gel structure already at the beginning of storage. As syneresis is typically an important and necessary step in traditional cheese making, little effort has been made to reduce or suppress this effect. However, the growing interest in continuous cheese production from preconcentrated protein dispersions in recent years has raised the question of how syneresis can be effectively reduced or even completely suppressed, especially in cream cheese or cream cheese-like product systems. On the basis of conventionally produced protein gels no satisfactory solution could be found in this regard. To date, such publications are not widely developed.

Die WO-A-2008021531 offenbart die Herstellung von Doppelemulsionen welche durch Gelierung der inneren Wasserphase stabilisiert werden. Die zur Gelierung verwendeten Komponenten sind Hydrokolloide bzw. Proteine. Die WO-A-2009003960 zeigt die Herstellung einer Doppelemulsion auf, welche einen osmotischen Gradienten zwischen interner und externer Wasserphase generiert und sich durch Flüssigkeitsaustausch zwischen diesen beiden Phasen erzeugen lässt, mit der Konsequenz sich ändernder Fliesseigenschaften dieser beiden beteiligten Phasen.The WO-A-2008021531 discloses the preparation of double emulsions which are stabilized by gelling the inner water phase. The components used for gelation are hydrocolloids or proteins. The WO-A-2009003960 shows the preparation of a double emulsion which generates an osmotic gradient between internal and external water phase and can be generated by fluid exchange between these two phases, with the consequence of changing flow characteristics of these two phases involved.

Die US-A-4305964 offenbart die Herstellung einer Doppelemulsion mit internen Gelkügelchen, welche sich innerhalb einer Ölphase nach der Herstellung befinden, um Einfluss zu nehmen auf die Kremigkeit eines abgeleiteten Fluidproduktes.The US-A-4305964 discloses the preparation of a double emulsion with internal gel globules which are within an oil phase after preparation to affect the creaminess of a derived fluid product.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Multiphasen-System, insbesondere ein Gel-Composit-System zu entwickeln, das in weiten Grenzen bezüglich Synärese, Konsistenz und Textur einstellbar ist. Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst und bevorzugte Ausführungsmöglichkeiten sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Vor einer detaillierten Beschreibung des erfindungsgemässen Multiphasen-Systems werden zum besseren Verständnis zunächst einige verwendete Begriffe definiert.The invention has for its object to develop a multi-phase system, in particular a gel composite system, which is adjustable in terms of syneresis, texture and texture within wide limits. The object is solved with the features of claim 1 and preferred embodiments are disclosed in the dependent claims. Before a detailed description of the multiphase system according to the invention, a few terms used are first defined for a better understanding.

Der Ausdruck „Kompartimentphase” beschreibt eine Wasser-Öl-Emulsion (w/o), welche in eine Mikrogelpartikel-Fettemulsion bzw. -Suspension überführt werden kann durch Verfestigung der inneren, tropfenförmig dispersen Wasserphase. Typischerweise enthält diese innere Wasserphase ein Biopolymer, das entweder die Viskosität erhöht oder eine Gelbildung dieser inneren wässrigen Phase ermöglicht.The term "compartmental phase" describes a water-oil emulsion (w / o), which can be converted into a microgel particle fat emulsion or suspension by solidification of the inner, drop-shaped dispersed water phase. Typically, this inner water phase contains a biopolymer that either increases the viscosity or allows gelation of this inner aqueous phase.

Der Ausdruck „Suspoemulsion” beschreibt ein Stoffsystem, das aus der Dispergierung der Kompartimentphase mit inneren, gelierten wässrigen Tropfenstrukturen in einer umgebenden kontinuierlichen äusseren Wasserphase resultiert. Neben der Ausbildung einer derartigen Suspoemulsion (Mikrogelpartikel in Öl in Wasserphase) können auch innere Gelpartikel in die kontinuierliche Wasserphase gelangen, sofern diese aus der Öltropfenumgebung beim Dispergiervorgang heraus bewegt werden.The term "suspoemulsion" describes a material system resulting from the dispersion of the compartmental phase with internal gelled aqueous droplet structures in a surrounding continuous external aqueous phase. In addition to the formation of such a suspoemulsion (microgel particles in oil in water phase) and inner gel particles can get into the continuous water phase, provided that they are moved out of the oil droplet environment during the dispersing out.

Der Ausdruck „Doppelemulsion” beschreibt ein Stoffsystem, das aus der Dispergierung einer einfachen Emulsion (o/w oder w/o) in einer weiteren Fluidphase vergleichbarer Natur zur inneren dispersen Phase der zu Grunde gelegten einfachen Emulsion (also o-Phase bei o/w Einfachemulsion und w-Phase bei w/o Einfachemulsion) entspricht. Nach entsprechend erfolgtem zweiten Dispergierschritt resultieren somit o/w/o bzw. w/o/w Der Ausdruck „Gel-Composit” oder kurz „Composite” beschreibt ein System, in welchem auch die kontinuierliche Wasserphase mit dispersen Kompartimentanteilen einer Doppelemulsion oder Suspoemulsion geliert wird. The expression "double emulsion" describes a substance system which consists of dispersing a simple emulsion (o / w or w / o) in a further fluid phase of a comparable nature to the inner disperse phase of the basic simple emulsion (ie o-phase at o / w Single emulsion and w phase in w / o single emulsion). Accordingly, the second dispersion step results in o / w / o or w / o / w. The term "gel composite" or "composite" for short describes a system in which the continuous aqueous phase is also gelled with disperse compartment fractions of a double emulsion or suspoemulsion ,

Der Ausdruck „Grössenverteilung” beschreibt entweder die Durchmesserverteilung gelierter oder nicht gelierter innerer Wassertropfen, welche mittels Coulter Counter (Laserbeugungs-/Streulichtmessverfahren) gemessen werden als volumengewichteter Mediantropfendurchmesser x_50,3 oder die Grössenverteilung der dispersen Kompartimentphase sowie von Proteinaggregaten, welche in der äusseren Wasserphase als disperse Objekte beinhaltet sind, als volumengewichteter Medianobjektdurchmesser x_50,3.The term "size distribution" describes either the diameter distribution of gelled or non-gelled inner water drops, which are measured by Coulter Counter (laser diffraction / scattered light measurement) as volume-weighted Mediantropfendurchmesser x _50.3 or the size distribution of the disperse compartment phase and of protein aggregates, which in the outer water phase are included as disperse objects, as volume-weighted median object diameter x _50.3 .

Der Ausdruck „Dispergierung” wird verwendet, um den Prozessschritt zu beschreiben, welcher die Erzeugung von Tropfen der Kompartimentphase in einer dritten, der umgebenden kontinuierlichen wässrigen, Phase beschreibt und folglich zur Herstellung der Doppelemulsion bzw. Suspoemulsion eingesetzt wird, welche anschliessend durch Gelierung der kontinuierlichen Wasserphase zum Gel-Compositen werden. Die Erzeugung von inneren wässrigen Tropfen in einer Ölphase, was zur Herstellung der Kompartimentphase führt, wird als „Emulgierung” bezeichnet.The term "dispersion" is used to describe the process step which describes the generation of droplets of the compartment phase in a third, the surrounding continuous aqueous phase and thus used for the preparation of the double emulsion or suspoemulsion, which is subsequently gelled by the continuous Water phase to gel composites. The generation of internal aqueous droplets in an oil phase which results in the preparation of the compartment phase is referred to as "emulsification".

Der Ausdruck „Synäresegrad” beschreibt die Quantität von separiertem/ausgepresstem Serum aus Gel-Compositen, wobei der Ausdruck „Synärese” den physikochemischen Prozess der Serumfluidseparation aus einem Gel bezeichnet. Das separierte Serum besteht typischerweise aus Wasser und in dieser kontinuierlichen Wasserphase gelösten bzw. fein dispergierten Komponenten. Der Auspressvorgang des Gels wird durch Reorganisation und Kontraktion während der Lagerphase bewirkt, welche das Gel kompaktiert.The term "degree of syneresis" describes the quantity of separated / squeezed serum from gel composites, the term "syneresis" designating the physicochemical process of serum fluid separation from a gel. The separated serum typically consists of water and components dispersed or finely dispersed in this continuous water phase. The gel squeezing process is effected by reorganization and contraction during the storage phase, which compacts the gel.

Der Ausdruck „Verfestigung” beschreibt im Kontext zur Gelbildung die Strukturierung einer Fluidphase bis zu einem Grad, bei welchem diese unter Wirkung der Gravitationskräfte stabil ist, d. h. nicht zerfliesst. Dies wird im Kontext zu hergestellten Gelsystemen aus Milchproteinkonzentraten, z. B. bei Einsatz von Chymosin (Lab oder Transglutaminase) verwendet, welche eine Fliessgrenze ausbilden.The term "solidification" in the context of gel formation describes the structuring of a fluid phase to a degree where it is stable under the action of gravitational forces, i. H. do not dissolve. This is in the context of prepared gel systems from milk protein concentrates, eg. B. when using chymosin (lab or transglutaminase) used, which form a flow boundary.

Das erfindungsgemässe Multiphasen-System resp. Gelcomposit-System umfasst eine wässrige, kontinuierliche, Bio-Makromoleküle beinhaltende Phase, und mindestens eine, mit einer Ölschicht überzogene, disperse hydrophile Phase, wobei die disperse hydrophile Phase und die diese umgebende Ölschicht den Austausch von Fluid mit der kontinuierlichen Phase hinsichtlich Masse und Kinetik definiert einstellen und damit die Strukturbildung im Multiphasen-System sowie damit ferner verbunden die Eigenschaften hinsichtlich Rheologie und Synärese sowie die korrelierten sensorisch-haptischen Textureigenschaften resultierender Produkte bestimmen.The inventive multi-phase system resp. The gel composite system comprises an aqueous, continuous, bio-macromolecule-containing phase, and at least one disperse hydrophilic phase coated with an oil layer, wherein the disperse hydrophilic phase and the surrounding oil layer interchange fluid with the continuous phase in terms of mass and kinetics Define defined and thus determine the structure formation in the multi-phase system and thus further associated with the properties of rheology and syneresis and the correlated sensory-haptic texture properties of resulting products.

Die Migration eines Teils der wässrigen Phase durch eine Ölschicht hindurch bildet die Voraussetzung für den Fluidaustausch, dessen Ursache oder treibende Kraft ein osmotischer Gradient ist.The migration of a part of the aqueous phase through an oil layer is the prerequisite for the fluid exchange, whose cause or driving force is an osmotic gradient.

Hieraus sollen einerseits eine einstellbare Texturkonsistenz und andererseits eine hohe Stabilität (kein Verlust von Ingredenzien) des Produkts resultieren. Sowohl abhängig als auch unabhängig voneinander, wobei Letzteres im offenbarten Bereich bevorzugt ist.On the one hand, this should result in an adjustable texture consistency and, on the other hand, a high stability (no loss of ingredients) of the product. Both dependent and independently, the latter being preferred in the disclosed field.

Aus der erfindungsgemässen Doppelemulsion soll kein Fluid austreten. Da kein Verschmelzen von Ingredenzien erfolgt, steigt die Viskosität des Produkts, zumindest tendenziell.No fluid should escape from the novel double emulsion. Since there is no fusion of ingredients, the viscosity of the product increases, at least tends to.

Die Fluidmigration sorgt für eine Beeinflussung der Struktur- wie auch Synäreseigenschaften. Während die Fluidmigration in einer Doppel- oder Suspoemulsion bereits ihre Struktur und die sensorisch-haptischen Eigenschaften beeinflusst, wird ihre Wirkung auf den Synäresegrad hauptsächlich erst relevant, wenn die Doppel- oder Suspoemulsion geliert ist.The fluid migration causes an influence on the structural as well as the syneresis properties. While fluid migration in a double or suspoemulsion already affects its structure and sensory-haptic properties, its effect on the degree of syneresis is mainly relevant only when the double or suspoemulsion is gelled.

Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich auf ein proteinbasiertes Gelsystem, in welchem funktionelle Kompartimente in einer Weise eingebracht sind, die infolge ihrer Funktionalität die Textureigenschaften und den Grad der Synärese in weiten Grenzen einstellbar machen resp. bis zu 100% unterdrücken können. Solche Kompartimente bestehen typischerweise aus einer wässrigen Phase (nachfolgend als „W1” oder innere wässrige Phase benannt), welche von einer Ölphase (Ölfilm) umgeben ist, welche ihrerseits die innere wässrige Phase von der äusseren Phase (nachfolgend als „W2” oder äussere wässrige Phase genannt) trennt. Die Ölphase und in ihr enthaltene Emulgatoren sind derart ausgewählt, dass eine Migration von Wassermolekülen aus der äusseren in die innere wässrige Phase bzw. umgekehrt ermöglicht wird. Die Richtung der Wassermigration hängt von gegebenen Notwendigkeiten ab und wird im Regelfall von W2 nach W1 gerichtet sein, was zu einer Erhöhung der Biopolymerkonzentration in W2 und einer Expansion der W1-Tropfen in den Kompartimenttropfen führt bzw. umgekehrt.The invention described herein relates to a protein-based gel system in which functional compartments are incorporated in a manner which, owing to their functionality, makes the texture properties and the degree of syneresis adjustable within wide limits. can suppress up to 100%. Such compartments typically consist of an aqueous phase (hereinafter referred to as "W1" or inner aqueous phase) surrounded by an oil phase (oil film), which in turn is the inner one aqueous phase from the outer phase (hereinafter referred to as "W2" or outer aqueous phase) separates. The oil phase and emulsifiers contained in it are selected such that a migration of water molecules from the outer to the inner aqueous phase or vice versa is made possible. The direction of water migration depends on given needs and will usually be directed from W2 to W1, resulting in an increase in biopolymer concentration in W2 and an expansion of W1 droplets in the compartment droplets, and vice versa.

Flüssigkeitsmigration ist ein Schlüsselelement, um den Grad der Synärese- und Textureigenschaften beschriebener Gel-Composite einzustellen, zu unterdrücken bzw. zu kontrollieren. Ein Schlüsselaspekt der neuartigen erfindungsgemässen Produkte ist, dass Synärese sehr stark reduziert oder sogar komplett unterdrückt werden kann im Vergleich zu herkömmlich hergestellten Referenz-Gelsystemen. Das typischerweise als Referenz definierte Proteingel besteht nur aus der wässrigen äusseren Phase mit entsprechenden Proteinen bzw. Biopolymeren und wird in gleicher Weise verfestigt, wie die entsprechende kontinuierliche Phase im Gel-Composit, mit der sie verglichen wird. Um den Grad der Synäreseneigung zu bestimmen, werden 2 Quader der Grösse 4 × 2 × 2,5 cm hergestellt, in verschlossenen Plastikgefässen gelagert (Volumen 200 cl), diese auf 25°C erwärmt und für 8 Std. unter diesen Randbedingungen gehalten. Der Synäresegrad wird berechnet als Verhältnis der Masse des separierten Serums zur Anfangsmasse der Proteinquader.Fluid migration is a key element to adjust, suppress or control the level of syneresis and texture properties of the gel composite described. A key aspect of novel novel products is that syneresis can be greatly reduced or even completely suppressed compared to conventionally prepared reference gel systems. The protein gel typically defined as a reference consists only of the aqueous outer phase with corresponding proteins or biopolymers and is solidified in the same way as the corresponding continuous phase in the gel composite with which it is compared. In order to determine the degree of synesis inclination, 2 cuboids of size 4 × 2 × 2.5 cm are prepared, stored in closed plastic vessels (volume 200 cl), heated to 25 ° C. and kept under these boundary conditions for 8 hours. The degree of syneresis is calculated as the ratio of the mass of the separated serum to the initial mass of the protein cuboid.

Der Ausdruck „stark reduziert” bedeutet, dass im Vergleich zum Referenzgel der Synäresegrad mindestens um den Faktor 2, bevorzugt um den Faktor 3, weitergehend bevorzugt um den Faktor 5 und am meisten bevorzugt bis zur völligen Unterdrückung der Synärese gesteigert ist.The term "greatly reduced" means that, compared to the reference gel, the degree of syneresis is increased at least by a factor of 2, preferably by a factor of 3, more preferably by a factor of 5, and most preferably by total suppression of syneresis.

Ein anderer Schlüsselaspekt der neuartigen Produkte ist deren Einstellung der Textureigenschaften hinsichtlich Elastizität, Glattheit und Cremigkeit, welches sich ebenfalls deutlich von der konventionellen Referenz unterscheiden. Textureigenschaften von Gel-Compositen können für unterschiedliche Wahrnehmungsattribute wie z. B. Glattheit, Pastenartigkeit, Klumpigkeit, Trockenheit, Cremigkeit, Schaumigkeit und Mousseartigkeit sowie andere und deren Kombinationen wunschgemäss eingestellt werden.Another key aspect of the novel products is their adjustment of the textural properties in terms of elasticity, smoothness and creaminess, which also differ significantly from the conventional reference. Texture properties of gel composites can be used for different perceptual attributes such as: Smoothness, paste-like, lumpy, dryness, creaminess, frothiness and mousseousness, as well as others and combinations thereof, as desired.

Ein weiterer Schlüsselaspekt besteht darin, dass funktionelle Kompartimente dafür benutzt werden können, die Trockenmasse eines Proteinkonzentrates zu erhöhen, sofern dies avisiert ist nach erfolgten Prozessierungsschritten, welche bevorzugt bei erniedrigter Viskosität der Doppelemulsion/Suspoemulsionen durchgeführt werden. Oder wenn die Erhöhung der Trockensubstanz aus ökonomischen oder technologischen Gründen nicht möglich ist bzw. wenn die Einbindung funktioneller Kompartimente zur Erhöhung der Cremigkeit nach einer Aufkonzentration der W2-Phase auf ihren Endwert nicht mehr möglich sein sollte, ohne eine teilweise oder komplette Störung der Kompartimentstrukturen.Another key aspect is that functional compartments can be used to increase the dry mass of a protein concentrate, if so advised after the processing steps which are preferably carried out at reduced viscosity of the double emulsion / suspoemulsions. Or if the increase in dry matter is not possible for economic or technological reasons, or if the incorporation of functional compartments to increase the creaminess should no longer be possible after concentration of the W2 phase to its final value, without a partial or complete disruption of the compartment structures.

Das gewünschte resorbieren oder „aufsaugen” von Fluid (Wasser und ggf. darin gelöste Produktbestandteile) kann während der Herstellung des Produkts (vor der Gelierung mit Enzymen oder bei einer Gelierung mit Enzym) oder insbesondere während einer Lagerung des Produkts (Gelierung ohne nennenswerte Migration, dann resorbieren) erfolgen.The desired resorb or "soak up" of fluid (water and optionally dissolved therein product components) may during the preparation of the product (before gelation with enzymes or in an enzyme gelation) or in particular during storage of the product (gelation without significant migration, then resorb).

Zur Herstellung eines Multiphasen-Systems resp. eines Gelkomposit-Systems (1) wird zunächst eine wässrige, Bio-Makromoleküle beinhaltende Phase W1 (1) in einem Öl (3) emulgiert und nachfolgend wird in einem zweiten Schritt diese Emulsion (4) in eine hydrophile, Bio-Makromoleküle beinhaltende, Phase W2 (2) emulgiert, wobei die disperse hydrophile Phase (1) und die diese umgebende Ölschicht (3) eine Doppel- oder Suspoemulsion (5) mit der hydrophilen Phase (2) bilden und der Austausch von Fluid mit der kontinuierlichen Phase (2) hinsichtlich Masse und Kinetik definiert einstellbar wird, und dass die Doppel- oder Suspoemulsion (5) durch Gelierung in ein Gel-Composit (6) überführt wird, wodurch die Strukturbildung im Multiphasen-System sowie damit verbunden Eigenschaften hinsichtlich Rheologie und Synärese sowie die korrelierten sensorisch-haptischen Textureigenschaften resultierender Produkte bestimmt werden.For producing a multi-phase system resp. a gel composite system ( 1 ), an aqueous phase containing biological macromolecules W1 ( 1 ) in an oil ( 3 ) and subsequently, in a second step, this emulsion ( 4 ) in a hydrophilic, bio-macromolecules-containing, phase W2 ( 2 emulsified, wherein the disperse hydrophilic phase ( 1 ) and the surrounding oil layer ( 3 ) a double or suspoemulsion ( 5 ) with the hydrophilic phase ( 2 ) and the exchange of fluid with the continuous phase ( 2 ) is adjustable in terms of mass and kinetics, and that the double or suspoemulsion ( 5 ) by gelation in a gel composite ( 6 ), which determines the structure formation in the multiphase system and associated properties with respect to rheology and syneresis, as well as the correlated sensory-haptic texture properties of resulting products.

Das erfindungsgemässe Multiphasen-System resp. Gel-Composit-System wird nachfolgend anhand von Beispielen und einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen dieThe inventive multi-phase system resp. Gel composite system is described below with reference to examples and a drawing. In the drawing show the

1: Herstellung eines Multiphasen-Systems, 1 : Production of a Multiphase System,

2: eine mikroskopische Aufnahme eines Multiphasen-Systems nach 1 mit verfestigter (innerer wässriger Phase, 2 : a micrograph of a multiphase system after 1 with solidified (inner aqueous phase,

3: beispielhafte Grössenverteilung der inneren Kompartimente (Tropfen), 3 : exemplary size distribution of the inner compartments (drops),

4: die Verteilung der Kompartimente in den äussere Phasen der Suspoemulsion nach 3, 4 : Distribution of compartments in external phases of suspoemulsion 3 .

5: Beispiele für den Grad der Fluidabsonderung. 5 : Examples of the degree of fluid secretion.

Um die funktionellen Kompartimente herzustellen und diese in der W2-Phase zu dispergieren können beliebige Dispergiervorrichtungen eingesetzt werden.In order to prepare the functional compartments and to disperse them in the W2 phase, any dispersing devices can be used.

Die funktionellen Kompartimente werden durch Emulgierung der W1-Phase in einer Ölphase, gefolgt von einer Dispergierung der W1/O-Emulsion/Suspension in der W2 Phase realisiert, um somit eine Doppelemulsion (W1-Phase nicht verfestigt) oder eine Suspoemulsion (W1-Phase verfestigt) herzustellen. Der Prozess wie er in 1 dargestellt ist, ist sehr robust hinsichtlich Erhalt der Funktionalität der funktionellen Kompartimente bei deren Dispergierung in der W2-Wasserphase. Bevorzugt werden (i) Rotor/Stator-Dispergiersysteme oder (ii) Membranemulgierprozesse oder auch (iii) Hochdruckhomogenisatoren eingesetzt. Insbesondere (ii) Membranemulgierprozesse sind bevorzugt, um den Grad mechanischer Schädigung sensibler Strukturen (z. B. der Doppelemulsionen/Suspoemulsionen) zu minimieren.The functional compartments are realized by emulsifying the W1 phase in an oil phase, followed by dispersing the W1 / O emulsion / suspension in the W2 phase, thus forming a double emulsion (W1 phase not solidified) or a suspoemulsion (W1 phase solidified). The process as he in 1 is very robust in retaining the functionality of the functional compartments as they are dispersed in the W2 water phase. Preference is given to using (i) rotor / stator dispersion systems or (ii) membrane emulsification processes or else (iii) high-pressure homogenizers. In particular, (ii) membrane emulsification processes are preferred to minimize the degree of mechanical damage to sensitive structures (eg, the double emulsions / suspoemulsions).

Sofern andere Dispergiertechniken als Rotor/Stator-Systeme verwendet werden, können die Grössenverteilungen auch von den in 4 gezeigten abweichen. Die Grössenverteilung der Tropfen der funktionellen Kompartimente kann zu kleineren Mittelwerten verschoben werden, solange eine hinreichende Menge der inneren Wasserphase in der Ölphase verbleibt, um ein definiertes osmotisches Druckgefälle einzustellen und damit den Fluidaustausch zwischen den Wasserphasen zu gewährleisten und damit das Anfallen von Synäresefluid zu reduzieren bzw. komplett zu unterbinden.If other dispersion techniques than rotor / stator systems are used, the size distributions may also be different from those in 4 differ. The size distribution of the droplets of the functional compartments can be shifted to smaller mean values, as long as a sufficient amount of the inner water phase remains in the oil phase to set a defined osmotic pressure gradient and thus to ensure the fluid exchange between the water phases and thus to reduce or prevent the onset of Synäresefluid completely stop.

Die innere Wasserphase W1 beinhaltet Biopolymere, welche bevorzugt, jedoch nicht zwingend, gelverfestigt werden nach oder während der Erstellung der Kompartimente. Bevorzugt werden Biopolymere eingesetzt, welche thermo-reversible Gele bilden. Die Verfestigung wird in aller Regel durch Absenken der Temperatur unter die Gelierungstemperatur bewirkt. Möglich wäre im Falle von hitzedenaturierenden Biopolymeren auch der umgekehrte Fall einer definierten Temperaturerhöhung über die Denaturierungstemperatur.The inner water phase W1 contains biopolymers, which are preferably, but not necessarily, gel-solidified after or during the preparation of the compartments. Preference is given to using biopolymers which form thermo-reversible gels. The solidification is usually effected by lowering the temperature below the gelation temperature. In the case of heat-denaturing biopolymers, the reverse case of a defined temperature increase above the denaturation temperature would also be possible.

Ein gut geeignetes Biopolymer ist Kappa-Carrageenan. Generell können jedoch alle gelierenden Biopolymere oder Kombinationen derartiger Biopolymere eingesetzt werden, um in den wässrigen Produktphasen, sofern erwünscht, ein Gel zu formen wie z. B. auch Gellane, Pektine, Agar Agar, Stärken oder deren Derivate einzeln oder in Mischungen bzw. auch gemischt mit anderen Biopolymeren wie z. B. Jota-Carrageenan, Lamda-Carrageenan, Galactomanane, Zellulosederivate, Xanthan, Curdlan, Gelatine, Akazia-Gummi und weitere gelierende Substanzen. Kappa-Carrageenan wird bevorzugt, da seine Gelstärke einfach durch Variation der Biopolymerkonzentration eingestellt werden kann. Entsprechende Viskositäten (Vorgelierung) sind in einem weiten Bereich dienlich für die Herstellung der Kompartimentphase, insbesondere um Phaseninversionseffekte zu vermeiden. Dienlich sind ebenso Biopolymere, welche Gele bilden durch Wechselwirkungen mit Salzionen, sofern der Gelierungsprozess nach Emulsionsbildung durchgeführt werden kann. In dieser Hinsicht relevante Biopolymere sind z. B. Alginate, welche durch Zugabe zweiwertiger Ionen wie z. B. Calcium²⁺ Gele bilden können. Diese können separat oder aber auch in Kombinationen mit den vorab erwähnten Biopolymeren/Hydrokolloiden eingesetzt werden. Darüber hinaus können wiederum auch Proteine eine weitere Gruppe von Biopolymeren repräsentieren, welche in der W1-Wasserphase ebenfalls zur Gelbildung beitragen können. Bevorzugt sind Proteine, welche die wärmeinduzierte Gelierung realisieren lassen oder solche, welche durch Enzyme wie Transglutaminase, Laccasen oder Proteanen als Funktion der Zeit ein Gel bilden. Hier besteht die Auswahl einer Vielzahl von Proteinen oder Proteinfraktionen pflanzlichen oder tierischen (auch von Insekten) Ursprungs. Pflanzenproteine können ausgewählt werden aus einer Vielzahl von Quellen, welche Sonnenblume, Soja, Cerealien, Kartoffeln und andere einschliessen, auf diese jedoch nicht beschränkt sind. Proteine tierischen Ursprungs können ebenfalls aus einer Vielzahl von Quellen stammen wie beispielsweise Milch, Fleisch, Fisch, Ei und Knochen/Häute (Gelatine).A well-suited biopolymer is kappa carrageenan. In general, however, all gelling biopolymers or combinations of such biopolymers can be used to form in the aqueous product phases, if desired, a gel such as. As well as gellans, pectins, agar agar, starches or their derivatives individually or in mixtures or mixed with other biopolymers such. Iota carrageenan, lamda carrageenan, galactomanans, cellulose derivatives, xanthan, curdlan, gelatin, acacia gum and other gelling agents. Kappa carrageenan is preferred because its gel strength can be easily adjusted by varying the biopolymer concentration. Corresponding viscosities (pre-gelation) are useful in a wide range for the preparation of the compartment phase, in particular to avoid phase inversion effects. Also useful are biopolymers which form gels by interactions with salt ions, as long as the gelation process can be carried out after emulsion formation. In this regard, relevant biopolymers are z. As alginates, which by addition of divalent ions such. B. Calcium can form ²⁺ gels. These can be used separately or else in combinations with the abovementioned biopolymers / hydrocolloids. In addition, in turn, proteins may represent another group of biopolymers, which may also contribute to gel formation in the W1-water phase. Preference is given to proteins which can realize the heat-induced gelation or those which form a gel as a function of time by enzymes such as transglutaminase, laccases or proteases. Here is the selection of a variety of proteins or protein fractions of plant or animal (including insects) origin. Plant proteins may be selected from a variety of sources including, but not limited to, sunflower, soy, cereals, potatoes and others. Proteins of animal origin can also be derived from a variety of sources such as milk, meat, fish, egg and bone / skins (gelatin).

Als weitere zu erwähnende Technik, die W1-Phase zur Gelierung zu bringen, soll an dieser Stelle auch die hochdruckinduzierte Gelierung genannt werden. Wird lediglich eine Viskositätserhöhung in der inneren wässrigen Phase angestrebt, können ebenfalls die genannten Biopolymere zur Viskositätseinstellung verwendet werden.As another technique to be mentioned, to bring the W1 phase to gelation, the high-pressure-induced gelation should also be mentioned here. If only an increase in viscosity in the inner aqueous phase is desired, the biopolymers mentioned can also be used to adjust the viscosity.

Die äussere wässrige Phase enthält ein Biopolymer oder eine Mischung aus verschiedenen Biopolymeren. Diese Phase wird bevorzugt gelartig verfestigt nach Erzeugung der Doppelemulsion/Suspoemulsion. Eine geeignete Quelle für entsprechende Biopolymere ist konzentrierte Magermilch, welche koaguliert (geliert) werden kann. Diese Phase enthält typischerweise charakteristische Milchproteine ebenso wie Laktose. Die Gelbildung kann entweder enzymatisch induziert werden (z. B. durch Chymosin) oder durch Absenkung des pH-Wertes, beispielsweise durch Fermentation mit Mikroorganismen, mittels chemischer Substanzen wie Glucono-delta-lacton oder durch enzymatische Aktivitäten, beispielsweise durch Transglutaminasen, Laccasen oder Proteanen, welche zur Ausbildung kovalenter Bildungen zwischen Proteinen führen. Derartige Verfestigungstechniken können entweder separat oder in Kombination genutzt werden. Abhängig vom Verwendungs- resp. Anwendungszweck des Produktes kann auch konzentrierte Vollmilch ebenso wie Fraktionen von Milch bzw. Milchproteinen in der äusseren Wasserphase eingesetzt werden. Typische Fraktionen sind beispielsweise Milchproteinkonzentrate mit separiertem Fett- und Laktoseanteil oder Konzentrate von Kasein oder Molkenprotein, im Fall von Kuhmilch als Ausgangssystem.The outer aqueous phase contains a biopolymer or a mixture of different biopolymers. This phase is preferably gel-like solidified after formation of the double emulsion / suspoemulsion. A suitable source of corresponding biopolymers is concentrated skimmed milk, which can be coagulated (gelled). This phase typically contains characteristic milk proteins as well as lactose. The Gel formation can be induced either enzymatically (eg by chymosin) or by lowering the pH, for example by fermentation with microorganisms, by means of chemical substances such as glucono-delta-lactone or by enzymatic activities, for example by transglutaminases, laccases or proteases, which lead to the formation of covalent formations between proteins. Such solidification techniques can be used either separately or in combination. Depending on the use resp. Purpose of the product can also concentrated whole milk as well as fractions of milk or milk proteins in the outer water phase can be used. Typical fractions are for example milk protein concentrates with separated fat and lactose portion or concentrates of casein or whey protein, in the case of cow's milk as starting system.

Bei Anwendung von Molkenproteinkonzentraten kann die Verfestigung/Gelierung der äusseren wässrigen Phase auch thermisch induziert werden. Konzentrate von Derivaten aus nativen Milchproteinen sind ebenso für die Gelbildung geeignet, beispielsweise Caseinate. Des Weiteren können andere Biopolymere in dieser äusseren wässrigen Phase separat oder in Mischungen eingesetzt werden. Letztere können ebenso die vorab erwähnten Milchproteinfraktionen oder auch andere Proteine tierischer Herkunft Pflanzenproteine, Insektenproteine oder Polysaccharide (z. B. Stärkederivate) sein. Pflanzenproteine können aus einer Vielzahl von Rohstoffen gewonnen werden, einschliesslich Sonnenblumen, Soja, Cerealien, Kartoffeln und andere. Proteine tierischer Herkunft können wiederum aus Milch, Fisch, Ei bzw. Kollagen (Gelatine) entstammen. Eine Verfestigung und Gelbildung der kontinuierlichen W2-Phase und einhergehende Einstellung einer Fliessgrenze kann auch die Konsequenz einer Wassermigration von der W2- zu der W1-Phase sein. Umgekehrt kann Wassermigration von der W1- zu der W2-Phase zur Gelierung der inneren W1-Phase führen.When whey protein concentrates are used, the solidification / gelling of the external aqueous phase can also be thermally induced. Concentrates of derivatives from native milk proteins are also suitable for gel formation, for example caseinates. Furthermore, other biopolymers can be used in this outer aqueous phase separately or in mixtures. The latter may also be the aforementioned milk protein fractions or other proteins of animal origin, vegetable proteins, insect proteins or polysaccharides (eg starch derivatives). Plant proteins can be obtained from a variety of raw materials, including sunflowers, soy, cereals, potatoes and others. Proteins of animal origin can in turn be derived from milk, fish, egg or collagen (gelatin). Solidification and gelation of the continuous W2 phase and concomitant setting of a flow limit can also be the consequence of water migration from the W2 to the W1 phase. Conversely, water migration from the W1 to the W2 phase can result in gelation of the inner W1 phase.

Neben Proteinen bzw. Proteinderivaten kann die äussere wässrige Phase zusätzlich Emulgatoren bzw. Mischungen von Emulgatoren beinhalten. Auch diese können aus einer Vielzahl bekannter Emulgatoren stammen, welche Emulsionen des O/W-Typs stabilisieren. Beispiele sind Polyoxyethylen, Sorbitanester, Phospholipide oder Fraktionen derselben, Lecithine inklusive deren Fraktionen, Saccharose-Monopalmitat, Zellulosederivate Zuckerester von Fettsäuren, Polysorbate, Konjugate unterschiedlicher der vorgenannten Moleküle sowie Partikel oder Kristalle.In addition to proteins or protein derivatives, the external aqueous phase may additionally contain emulsifiers or mixtures of emulsifiers. These may also be derived from a variety of known emulsifiers which stabilize O / W type emulsions. Examples are polyoxyethylene, sorbitan esters, phospholipids or fractions thereof, lecithins including their fractions, sucrose monopalmitate, cellulose derivatives, sugar esters of fatty acids, polysorbates, conjugates of different of the aforementioned molecules and particles or crystals.

Der flüssige Film, welcher die W1- und W2-Phasen von einander trennt, besteht aus einer organischen Phase, welche weitestgehend nicht mischbar mit den beiden wässrigen Phasen ist. Bevorzugt sind derartige organische Phasen Öle/Fette wie zum Beispiel raffiniertes Sonnenblumenöl, Milchfett und dessen Fraktionen, welche ihrerseits Emulgatoren enthalten. Die Ölphase kann entweder fluid oder kristallin sein bei spezifischer Anwendungstemperatur. In Folge dessen können auch andere lebensmittelrelevante Fette/Öle eingesetzt werden wie z. B. Olivenöl, Kakaoöl, Kokosöl, Palmöl, Palmkernöl, Talg, Sojaöl und andere bzw. Fraktionen oder Mischungen derselben. Die Emulgatoren oder Mischungen von Emulgatoren, welche erfindungsgemäss eingesetzt werden können, werden derart ausgewählt, dass eine Fluidmigration von W2 nach W1 oder umgekehrt ermöglicht bzw. einstellbar wird. Emulgatoren, welche in der Ölfettphase enthalten und in dieser teilweise oder komplett gelöst vorliegen, können einem breiten Rahmen von Emulgatoren entstammen, welche die Formation von Emulsionen des Typs W/O unterstützen. Dies sind beispielsweise Monoglyzeride, Diglyceride, Derivate von Mono- und Diglyceriden, Phospholipide, Zuckerester und Zuckeräther, Sorbitolanhydrid-Monostearat, Sorbitolanhydrid-Monooleat, Sorbitanester sowie Derivate, Glycerol sowie Derivate, Lecithine oder Fraktionen derselben, Polyglycerolester oder Polyglycerol-Polyricinoleat (PGPR).The liquid film, which separates the W1 and W2 phases, consists of an organic phase which is largely immiscible with the two aqueous phases. Such organic phases are preferably oils / fats such as, for example, refined sunflower oil, milk fat and its fractions, which in turn contain emulsifiers. The oil phase may be either fluid or crystalline at specific application temperature. As a result, other food-related fats / oils can be used such. As olive oil, cocoa oil, coconut oil, palm oil, palm kernel oil, tallow, soybean oil and other or fractions or mixtures thereof. The emulsifiers or mixtures of emulsifiers which can be used according to the invention are selected such that a fluid migration from W2 to W1 or vice versa is made possible or adjustable. Emulsifiers, which are contained in the oil fat phase and in this partially or completely dissolved, can come from a wide range of emulsifiers, which support the formation of emulsions of the type W / O. These are, for example, monoglycerides, diglycerides, derivatives of mono- and diglycerides, phospholipids, sugar esters and sugar ethers, sorbitol anhydride monostearate, sorbitol anhydride monooleate, sorbitan esters and derivatives, glycerol and derivatives thereof, lecithins or fractions thereof, polyglycerol esters or polyglycerol polyricinoleate (PGPR).

Ausserdem könnten lösliche Proteine und deren Derivate, Polysaccharid-Protein-Komplexe oder Polysaccharid-Proteinkonjugate ebenso wie Fettkristalle aus höher schmelzenden Fettfraktionen eingesetzt werden. Bevorzugte Emulgatoren sind PGPR, Mono- und Diglyceride sowie Sorbitan, Monostearate, Lecithine, Glycerol-Monooleate, welche ihrerseits separat oder in Kombination bevorzugt mit PGPR eingesetzt werden. Der am meisten bevorzugte Emulgator der erfindungsgemässen Produktstruktur ist PGPR, da dieser besonders stark die Stabilisierung des W/O-Emulsionstyps unterstützt und gleichzeitig unter den lebensmittelrelevanten Emulgatoren die Fluid-(Wasser-)Migration zwischen den W1- und W2-Phasen ermöglicht bzw. einstellen lässt. Lecithine können ebenso eingesetzt werden, da einige ihrer Fraktionen vergleichbare funktionelle Eigenschaften wie PGPR besitzen und damit PGPR auch ersetzen können. Fraktionen von Lecithinen können ebenso in Kombinationen mit Glycerolmonooleat oder ähnlichen Emulgatoren Verwendung finden.In addition, soluble proteins and their derivatives, polysaccharide-protein complexes or polysaccharide-protein conjugates as well as fat crystals from higher-melting fat fractions could be used. Preferred emulsifiers are PGPR, mono- and diglycerides and sorbitan, monostearates, lecithins, glycerol monooleates, which in turn are used separately or in combination preferably with PGPR. The most preferred emulsifier of the product structure according to the invention is PGPR, since it particularly strongly supports the stabilization of the W / O emulsion type and at the same time enables or sets the fluid (water) migration between the W1 and W2 phases among the food-relevant emulsifiers leaves. Lecithins can also be used as some of their fractions have comparable functional properties to PGPR and can thus replace PGPR. Fractions of lecithins may also be used in combination with glycerol monooleate or similar emulsifiers.

Ein weiteres Schlüsselelement des erfindungsgemässen Multiphasensystems ist der induzierte, vorerwähnte Fluidtransfer zwischen der äusseren wässrigen Phase (W2) zur inneren W1-Phase in den funktionellen Kompartimenten bzw. umgekehrt. Erfindungsgemäss ist die Aufnahme von Fluid durch die funktionellen Kompartimente bzw. der in dieser beinhalteten Wasserphase W1 der entscheidende verantwortliche Prozess, um Synärese des gesamten Produktes einstellbar zu machen und ebenso die Textureigenschaften des Kompositgels in wünschenswerter Richtung zu beeinflussen. Die damit verbundenen sensorischen Verzehreigenschaften werden durch das Zusammenspiel (i) der Fluidmigration, (ii) der Grenzflächenschichtviskosität und deren Beweglichkeit sowie (iii) dem volumetrischen Füller-Effekt der funktionellen Kompartimente bestimmt. Sofern entsprechend der beschriebenen Erfindung die Wassermigration von der W2-Phase in die funktionellen Kompartimente bzw. die darin beinhaltende W1-Phase adressiert wird, spielt der Zusatz osmotisch aktiver Komponenten in die W1-Phase mit angepasster Konzentration eine wichtige Rolle. Erfindungsgemäss werden bevorzugt Mono- oder Disaccharide (z. B. Saccharose Fructose Laktose Glucose) oder Salze mit monovalenten Ionen (z. B. Natriumchlorid, Calciumchlorid, Eisensulfat und Zinkchlorid) oder Polyole eingesetzt. Dementsprechend können auch andere lebensmitteltaugliche Komponenten, welche osmotische Aktivität besitzen wie beispielsweise Stärkederivate Maltodextrine, Dextrane, Glycerol und entsprechende Derivate Einsatz finden, sofern dies verträglich ist für die gleichzeitige Berücksichtigung der Fliesseigenschaften und der gegebenenfalls vorliegenden Einflussnahme auf Gelierungstemperaturen der W1-Phase bei Einstellung entsprechender Konzentrationen. Dieses ist abzustimmen mit der Herstellung der funktionellen Kompartimentphase. Sofern die W1-Phase verfestigt werden soll können die osmotisch aktiven Komponenten auch zur gezielten Einstellung der Gelstärke sowie der Gelgelierungstemperatur der beinhalteten Biopolymere, welche das Gel bilden, Einsatz finden. In einigen Fällen kann dies auch beitragen, die notwendige Menge bzw. Konzentration an Biopolymer zu reduzieren. Die osmotisch aktiven Komponenten können entweder separat oder aber auch in Kombination benutzt werden.Another key element of the multiphase system according to the invention is the induced, aforementioned fluid transfer between the outer aqueous phase (W2) to the inner W1 phase in the functional compartments or vice versa. According to the invention, the uptake of fluid through the functional compartments or the water phase W1 contained therein is the decisive process responsible for making syneresis of the entire product adjustable and also the texture properties of the product To influence composite gel in a desirable direction. The associated sensory eating properties are determined by the interplay of (i) fluid migration, (ii) interfacial viscosity and mobility, and (iii) the volumetric filler effect of the functional compartments. If, according to the described invention, water migration from the W2 phase into the functional compartments or the W1 phase contained therein is addressed, the addition of osmotically active components into the W1 phase with adjusted concentration plays an important role. Mono- or disaccharides (eg sucrose fructose lactose glucose) or salts with monovalent ions (eg sodium chloride, calcium chloride, iron sulfate and zinc chloride) or polyols are preferably used according to the invention. Accordingly, other food-grade components which possess osmotic activity, such as, for example, starch derivatives maltodextrins, dextranes, glycerol and corresponding derivatives may also be used, as long as this is compatible with the consideration of the flow properties and the optionally influencing the gelation temperatures of the W1 phase with appropriate concentrations , This is to be agreed with the production of the functional compartment phase. If the W1 phase is to be solidified, the osmotically active components can also be used for the targeted adjustment of the gel strength and the gelation temperature of the biopolymers involved, which form the gel. In some cases, this can also help to reduce the necessary amount or concentration of biopolymer. The osmotically active components can be used either separately or else in combination.

Beim Einsatz von Kappa-Carrageenan als gelierendes Biopolymer in der W1-Phase wird erfindungsgemäss Saccharose als bevorzugte osmotisch aktive Substanz eingesetzt, da kein negativer Einfluss auf die Gelbildung bzw. Geleigenschaften von Kappa-Carrageenan ausgeübt wird und damit insbesondere während der Herstellung keine überkritischen Spannungszustände auftreten, welche die Kompartimentphase strukturell zerstören würden. Darüber hinaus kann die Süsskraft der Saccharose für entsprechende Produkte wünschenswert sein.When kappa carrageenan is used as the gelling biopolymer in the W1 phase, sucrose is used according to the invention as the preferred osmotically active substance, since no negative influence on the gelation or gel properties of kappa carrageenan is exerted and thus no supercritical states of stress occur during production which would structurally destroy the compartment phase. In addition, the sweetness of sucrose may be desirable for corresponding products.

Natriumchlorid ist eine weitere erfindungsgemäss bevorzugte, osmotisch aktive Substanz, da sie nur leichten Einfluss auf die mechanische Stabilität von Kappa-Carrageenangelen bei Einwirkung von destruktiven Schubspannungen während der Herstellung der Doppelemulsion/Suspoemulsion nehmen. Zusätzlich wird dem Produkt ein leicht salziger Geschmack verliehen.Sodium chloride is another osmotically active substance which is preferred according to the invention, since it only has a slight influence on the mechanical stability of kappa carrageenan angels under the action of destructive shear stresses during the preparation of the double emulsion / suspoemulsion. In addition, the product is given a slightly salty taste.

Die Konzentration osmotisch aktiver Compounds in der W1-Phase wird mitbestimmt durch die osmotische Aktivität von Komponenten in der W2-Phase. Im Falle von Magermilchkonzentraten als W2-Phase wird erfindungsgemäss die Konzentration osmotisch aktiver Komponenten in der W1-Phase zwischen 0,03 und 2,4 molaren Lösungen, bevorzugt von 0,05 bis 1,5 molaren Lösungen, gewählt. Weiterhin erfindungsgemäss wird die Fluidaufnahme der W1-Phase aus der W2-Phase dadurch eingestellt, dass die Grössenverteilung und Fraktion der W1-Tropfen eingestellt wird, bzw. (B) die Grössenverteilung der Kompartimentphase (W1 plus Ölfilm), (C) die Konzentration der osmotisch aktiven Komponenten in der W1- und W2-Phase und (D) die Konzentration der beigesetzten Emulgatoren in der Ölphase verändert werden.The concentration of osmotically active compounds in the W1 phase is also determined by the osmotic activity of components in the W2 phase. In the case of skim milk concentrates as W2 phase, according to the invention, the concentration of osmotically active components in the W1 phase is selected between 0.03 and 2.4 molar solutions, preferably from 0.05 to 1.5 molar solutions. According to the invention, the fluid uptake of the W1 phase from the W2 phase is adjusted by adjusting the size distribution and fraction of the W1 droplets, or (B) the size distribution of the compartment phase (W1 plus oil film), (C) the concentration of osmotically active components in the W1 and W2 phases and (D) the concentration of the added emulsifiers in the oil phase are changed.

Des Weiteren wird entscheidender Einfluss auf die Einstellbarkeit der osmotischen Funktionalität (osmotischer Gradient) durch die Prozessbedingungen genommen, welche bei der Erzeugung der Doppelemulsionen/Suspoemulsionen Einsatz finden. Insbesondere ist die mechanisch schonende Herstellung der Doppelemulsion/Suspoemulsion unter minimierten Koaleszenzbedingungen von W1- und W2-Phaseanteilen erforderlich. Um dies erfindungsgemäss zu unterstützen, kann die Viskosität der W1-Phase durch Erhöhung der Konzentration des zur Gelbildung führenden Biopolymers und oder durch weitere Addition eines dickenden Biopolymers realisiert werden. Derartige Biopolymere können aus einem breiten Angebot aus kommerziell verfügbaren Gelierungs-/Dickungsmitteln gewählt werden. Typische Beispiele sind Guar Gum, Johannisbrotkernmehl, Xanthan, Pektine, Alginate, Lamda-Carrageenan oder Agarsysteme. Um die Konzentration der gelierenden Biopolymere zu reduzieren, können auch Kombinationen synergistisch aktiver Biopolymere ausgewählt werden.Furthermore, decisive influence is taken on the adjustability of the osmotic functionality (osmotic gradient) by the process conditions used in the production of the double emulsions / suspoemulsions. In particular, the mechanically gentle preparation of the double emulsion / suspoemulsion is required under minimized coalescing conditions of W1 and W2 phase portions. In order to support this in accordance with the invention, the viscosity of the W1 phase can be realized by increasing the concentration of the biopolymer leading to gelation and / or by further addition of a thickening biopolymer. Such biopolymers can be chosen from a wide variety of commercially available gelling / thickening agents. Typical examples are guar gum, locust bean gum, xanthan gum, pectins, alginates, lambda carrageenan or agar systems. To reduce the concentration of gelling biopolymers, combinations of synergistically active biopolymers can also be selected.

Die W1-Phase in funktionellen Kompartimenten kann ebenfalls eine Anzahl von funktionellen Compounds enkapsulieren, welche nicht in der W2-Phase vorliegen (sollen). Gründe für ein derartiges Vorgehen können sein (i) sensorisch negativ wirkende Compounds zu maskieren, (ii) die W1-Phase als „Carrier” für bioaktive und funktionelle Ingredienzien einzusetzen, deren Freisetzung kontrolliert werden soll, (iii) als Schutz gegen unverträgliche pH-Werte, gegen Oxidationseffekte oder (iv) gegen Verlust bzw. Verdünnung von Materialien eingesetzt zu werden.The W1 phase in functional compartments may also encapsulate a number of functional compounds which are not expected to be present in the W2 phase. Reasons for such action may include (i) masking sensory negative-acting compounds, (ii) using the W1 phase as a carrier for bioactive and functional ingredients whose release is to be controlled, (iii) protecting against incompatible pH, Values to be used against oxidation effects or (iv) against loss or dilution of materials.

Derartige funktionelle Compounds können Geschmacksstoffe, Vitamine, Pflanzenextrakte, Mineralstoffe, Probiotika, sekundäre bioaktive Pflanzenstoffe oder andere funktionelle Ingredienzien sein. Darüber hinaus können Konservierungsstoffe ebenfalls lokal in der W1-Phase eingesetzt werden. Such functional compounds may be flavorings, vitamins, plant extracts, minerals, probiotics, secondary bioactive plant compounds or other functional ingredients. In addition, preservatives can also be used locally in the W1 phase.

Sofern notwendig können Dichte und Viskosität der die W1- und W2-Phase trennenden Öl-Fettphase, mit Agenzien modifiziert werden, welche Dichte und Viskosität dieser Phase einstellen lassen. Ein Beispiel hierfür ist SAIB (sucrose acetate isobutyrate), welches einen entsprechenden Einfluss nehmen lässt.If necessary, the density and viscosity of the oil-fat phase separating the W1 and W2 phases can be modified with agents which allow the density and viscosity of this phase to be adjusted. An example of this is SAIB (sucrose acetate isobutyrate), which has a corresponding influence.

Zucker oder Polysaccharide können auch zur W2-Phase zugesetzt werden, um beispielsweise das süsse Verhalten und/oder die Viskosität der äusseren, wässrigen W2-Phase gezielt zu beeinflussen. Zucker und Polysaccharide können von verschiedenen Quellen gewonnen werden. Erfindungsgemäss werden diese im Konzentrationsbereich von 0,1 bis 40 oder gar bis 70 Massenprozent eingesetzt. Die osmotische Aktivität der W1-Phase wird ebenfalls durch die vorab genannten Compounds beeinflusst. Prinzipiell bewirkt ein osmotischer Aktivitätsunterschied zwischen den beiden Phasen eine unterschiedliche Migrationsgeschwindigkeit bzw. die Migrationsmenge von Fuid zwischen W1 und W2. Erfindungsgemäss wird die Migration von W2 nach W1 und damit eine reduzierte Konzentrationseinstellung entsprechender osmotischer Komponenten in der W2-Phase gegenüber W1 präferiert. Salze können ebenfalls zu W2 zugesetzt werden, um eine salzige Geschmacksausprägung im Produkt zu erreichen. Die Salze können bevorzugt Natriumchlorid, Magnesiumchlorid oder Kaliumchlorid sein, welche mit Konzentrationen zwischen 0.01 und 2,5 Massenprozent Einsatz finden. Die Konzentrationen der osmotisch aktiven Zusätze zur W2-Phase werden bestimmt durch die gewünschte Funktionalität der funktionellen Kompartimente, die gesamtosmotische Kapazität der W2-Phase kann mit den vorab erwähnten Compounds ≤ oder > oder bevorzugterweise < als die osmotische Aktivität der funktionellen Kompartimente bzw. der beinhalteten W1-Phase eingestellt werden.Sugars or polysaccharides may also be added to the W2 phase in order to specifically influence, for example, the sweet behavior and / or the viscosity of the outer, aqueous W2 phase. Sugars and polysaccharides can be obtained from various sources. According to the invention, these are used in the concentration range from 0.1 to 40 or even to 70 percent by mass. The osmotic activity of the W1 phase is also influenced by the aforementioned compounds. In principle, an osmotic activity difference between the two phases causes a different migration speed or the migration amount of Fuid between W1 and W2. According to the invention, the migration from W2 to W1 and thus a reduced concentration adjustment of corresponding osmotic components in the W2 phase are preferred over W1. Salts can also be added to W2 to achieve a salty flavor in the product. The salts may preferably be sodium chloride, magnesium chloride or potassium chloride, which find use with concentrations between 0.01 and 2.5 mass percent. The concentrations of the osmotically active additives to the W2 phase are determined by the desired functionality of the functional compartments, the total osmotic capacity of the W2 phase may be included with the aforementioned compounds ≤ or> or preferably <the osmotic activity of the functional compartments W1 phase can be adjusted.

Der pH-Wert in der W2- bzw. W1-Phasen kann unabhängig eingestellt werden auf beliebige, dienliche Werte, welche die sensorischen Aspekte des Endproduktes betreffen, sofern kein unerwünschter Einfluss auf die Gelierungseigenschaften genommen wird. Die Säuerungsmittel können ebenfalls aus einem breitem Angebot möglicher lebensmitteltauglicher Säuerungsmittel gewählt werden, dies schliesst ein Salzsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Essigsäure und entsprechende Derivate, Karbonsäuren, Malinsäure und Fumarsäure. Eine Alternative stellt die pH-Reduktion durch einen fermentativen Prozess durch Mikroorganismen dar, wie beispielsweise eine Laktosefermentation ermöglicht durch eine Flora beispielsweise bestehend aus Lactococus Spezies, Lactobacillus Spezies, Bifidobacterium Spezies, Streptococcus Spezies, Enterococcus Spezies oder Leuconostoc Spezies oder Mischungen dieser.The pH in the W2 or W1 phases can be adjusted independently to any useful values concerning the sensory aspects of the final product, provided that no undesirable influence on the gelling properties is taken. The acidulants may also be selected from a wide variety of food grade acidulants including hydrochloric acid, citric acid, lactic acid, acetic acid and corresponding derivatives, carboxylic acids, malic acid and fumaric acid. An alternative is the pH reduction by a fermentative process by microorganisms, such as a lactose fermentation made possible by a flora consisting for example of Lactococus species, Lactobacillus species, Bifidobacterium species, Streptococcus species, Enterococcus species or Leuconostoc species or mixtures thereof.

Die Grösse der Tropfen der W1-Phase in den funktionellen Kompartimenten wird erfindungsgemäss in dem Bereich 0,1 bis 200 μm (gemessen mittels Beckmann Coulter Counter, Beugungs-/Streulichtspektrometer) eingestellt. Der Medianwert der Verteilung liegt dann zwischen ca. 0,2 und 100 μm, bevorzugt zwischen 0,4 und 50 μm und weitergehend bevorzugt zwischen 0,8 und 40 μm. Zwei Beispiele typischer Tropfengrössenverteilungen der W1-Phase in funktionellen Kompartimenten sind in 3 dargestellt. Das Massenverhältnis der W1-Phase zur Ölphase innerhalb der funktionellen Kompartimente beträgt 0,05 bis 20, bevorzugt 0,1 bis 10, weitergehend bevorzugt 0,5 bis 10, und am meisten bevorzugt zwischen 1 und 8.The size of the drops of the W1 phase in the functional compartments is set according to the invention in the range of 0.1 to 200 μm (measured by Beckmann Coulter Counter, diffraction / scattered light spectrometer). The median value of the distribution is then between about 0.2 and 100 .mu.m, preferably between 0.4 and 50 .mu.m and more preferably between 0.8 and 40 .mu.m. Two examples of typical droplet size distributions of the W1 phase in functional compartments are in 3 shown. The mass ratio of the W1 phase to the oil phase within the functional compartments is 0.05 to 20, preferably 0.1 to 10, more preferably 0.5 to 10, and most preferably between 1 and 8.

Die Nullscherviskositäten der Emulsionen/Suspensionen werden mittels Couette-Geometrie rheologisch schubspannungskontrolliert bei 20°C zwischen 0,01 und 10¹⁰ Pa s gemessen, bevorzugt zwischen 0,05 und 10⁹ Pa s und weitergehend bevorzugt zwischen 0,1 und l0⁷ Pa s.The zero-shear viscosities of the emulsions / suspensions are measured by Couette geometry rheological shear stress controlled at 20 ° C between 0.01 and 10 ¹⁰ Pa s, preferably between 0.05 and 10 ⁹ Pa s and more preferably between 0.1 and 10 ⁷ Pa s ,

Die Grössenverteilung der dispersen Objekten (Tropfen funktioneller Kompartimente und sowie Öltropfen, resultierend aus dem Dispergiervorgang der Kompartimentphase in die W2-Phase) welche in Doppelemulsionen/Suspoemulsionen bzw. nach Verfestigung in den resultierenden Gel-Compositen beinhaltet sind, besitzen Durchmesser zwischen 0,1 und 1000 μm (Messung Beckmann Coulter Counter). Diese Grössen stellen sich bei den Dispergiervorgängen unter anderem in Abhängigkeit von Viskosität und Fraktion der dispersen Phase sowie Viskosität der kontinuierlichen Phase ein. Die Median-Durchmesser der Objekte liegt zwischen 1 und 500 μm bevorzugt zwischen 2 und 200 μm. Drei typische Grössenverteilungen mit unterschiedlichen Medianwerten sind in 4 aufgezeigt.The size distribution of the disperse objects (droplets of functional compartments and oil droplets resulting from the dispersing process of the compartment phase into the W2 phase) which are contained in double emulsions / suspoemulsions or after solidification in the resulting gel composites have diameters between 0.1 and 1000 μm (measurement Beckmann Coulter Counter). These sizes are in the dispersing, inter alia, depending on viscosity and fraction of the disperse phase and viscosity of the continuous phase. The median diameter of the objects is between 1 and 500 μm, preferably between 2 and 200 μm. Three typical size distributions with different median values are in 4 demonstrated.

Eine typische mikrostrukturelle Darstellung einer Suspoemulsion resp. eines Gel-Composites ist in 2 demonstriert.A typical microstructural representation of a suspoemulsion resp. a gel composite is in 2 demonstrated.

In dieser ist Objekt 1 ein typisches Öltröpfchen, welches hochgefüllt ist mit W1-basierten (hier gelierten) Wassertropfen. Objekt 2 beschreibt ein Mikrogelteilchen, das aus der Ölhülle des funktionellen Kompartimentes herausgedrückt wurde. Objekt 3 ist ein reines Öltröpfchen, welches aus der die W1-Phase umgebenden Ölschicht eines funktionellen Kompartimentes abgelöst wurde.In this object 1 is a typical oil droplet, which is highly filled with W1-based (here gelled) water droplets. Object 2 describes a microgel particle that comes from the oil envelope of the functional Compartment was pushed out. Object 3 is a pure oil droplet that has been removed from the oil layer of a functional compartment surrounding the W1 phase.

Das Massenverhältnis der W2-Phase zur Phase der funktionellen Kompartimente wird vor Herstellung der Doppelemulsion/Suspoemulsion in einem Bereich zwischen 0,1 und 20 eingestellt, bevorzugt auf den Bereich 0,15 bis 20, weitergehend bevorzugt in einem Bereich 0,18 bis 10 sowie noch weitergehend bevorzugt zwischen 0,25 und 5. Entsprechende Nullscherviskositäten der Doppelemulsionen/Suspoemulsionen liegen zwischen 0,03 und 10¹⁰ Pa s, bevorzugt zwischen 0,005 und 10⁹ Pa s, weitergehend bevorzugt zwischen 0,01 und 10⁸ Pa s direkt nach Herstellung, rheologisch gemessen schubspannungskontrolliert mit einer Couette Rheometrie bei 20°C. Die Viskositätswerte hängen stark ab von den Prozesskonditionen, dem Anteil der Trockensubstanz in der W2-Phase, vom Anteil der funktionellen Kompartimentphase an der Doppelemulsion/Suspoemulsion und vom Zeitpunkt der Viskositätsmessung nach dem Dispergieren, da je nach Gesamtbedingungen unmittelbar anschliessend eine osmotisch bedingte Fluidmigration stattfinden kann, die einen starken Einfluss auf die Gesamtviskosität ausübt.The mass ratio of the W2 phase to the phase of the functional compartments is adjusted before preparation of the double emulsion / suspoemulsion in a range between 0.1 and 20, preferably in the range 0.15 to 20, more preferably in a range 0.18 to 10 and even more preferably between 0.25 and 5. Corresponding zero shear viscosities of the double emulsions / suspoemulsions are between 0.03 and 10 ¹⁰ Pa s, preferably between 0.005 and 10 ⁹ Pa s, more preferably between 0.01 and 10 ⁸ Pa s directly after preparation , rheologically measured shear stress controlled with a Couette Rheometrie at 20 ° C. The viscosity values depend strongly on the process conditions, the proportion of dry matter in the W2 phase, the proportion of the functional compartment phase on the double emulsion / suspoemulsion and the time of the viscosity measurement after dispersing, since, depending on the overall conditions, an osmotic fluid migration can take place immediately afterwards which exerts a strong influence on the overall viscosity.

Die in der dispersen hydrophilen Gelpartikelphase W1 eingesetzten gelbildenden Polysaccharide sind bevorzugt vom Typ Kappa-Carrageenan, Gellan, Pectin, Agar-Agar, Stärke oder Derivate derselben, besonders bevorzugt vom Typ Kappa-Carrageenan, gegebenenfalls zusätzlich gemischt mit anderen Biopolymeren vom Typ Iota-Carrageenan, Lambda-Carrageenan, Galactomannane, Glucomannane, Cellulosederivate, Xanthan, Curdlan, Gelatine, Akacia Gummi.The gel-forming polysaccharides used in the dispersed hydrophilic gel particle phase W1 are preferably of the kappa-carrageenan, gellan, pectin, agar-agar, starch or derivatives thereof, more preferably of the kappa-carrageenan type, optionally additionally mixed with other iota-carrageenan-type biopolymers , Lambda-carrageenan, galactomannans, glucomannans, cellulose derivatives, xanthan, curdlan, gelatin, acacia gum.

Die in der dispersen hydrophilen nicht gelierenden Tropfenphase eingesetzten Polysaccharide vom nicht gelbildenden Typ sind beispielhaft bevorzugt Iota-Carra-geenan, Lambda-Carrageenan, Galactomannane, Gluco-mannane, Stärkederivate, Cellulosederivate oder Xanthan.The non-gelling type polysaccharides used in the disperse hydrophilic non-gelling drop phase are, for example, preferably iota-carrageenan, lambda-carrageenan, galactomannans, gluco-mannans, starch derivatives, cellulose derivatives or xanthan.

Die in der dispersen hydrophilen Gelpartikelphase eingesetzten strukturbildenden pflanzlichen oder tierischen Proteine sind Milchproteine, insbesondere Molkenproteine, Sojaproteine, Liguminosenproteine und/oder Gelatine.The structure-forming plant or animal proteins used in the dispersed hydrophilic gel particle phase are milk proteins, in particular whey proteins, soya proteins, liguminose proteins and / or gelatin.

Die in der dispersen hydrophilen Gelpartikelphase eingesetzten gelbildenden Polysaccharide sind mit ausgewählten anderen Polysacchariden oder tierischen und/oder pflanzlichen Proteinen mischbar, welche eine Biopolymer-phasenseparierte Struktur ausbilden, deren Phasenseparationsgrad über eine zeitlich getriggerte Gelbildung einstellbar und fixierbar ist.The gel-forming polysaccharides used in the disperse hydrophilic gel particle phase are miscible with selected other polysaccharides or animal and / or vegetable proteins which form a biopolymer phase-separated structure whose phase separation degree is adjustable and fixable via a time-triggered gel formation.

Die in der dispersen hydrophilen Tropfen oder Gelpartikelphase eingesetzten Polysaccharide und/oder Proteine inklusive Kombinationen derselben sind bevorzugt derart gewählt, dass sich eine Struktur bzw. Morphologie ausbildet, welche die Einbindung einer osmotisch aktiven niedermolekularen Substanz in diese Tropfen oder Gelpartikel ermöglicht und ein ausgeprägtes Fluidaufnahme- und Quellvermögen und/oder Fluidanlagerungsvermögen derselben ermöglicht.The polysaccharides and / or proteins used in the dispersed hydrophilic droplets or gel particle phase, including combinations thereof, are preferably selected such that a structure or morphology is formed which enables the incorporation of an osmotically active low molecular weight substance into these droplets or gel particles and produces a pronounced fluid uptake. and swelling capacity and / or fluid attachability thereof.

Die in der dispersen hydrophilen Tropfen- oder Gelpartikelphase eingesetzten gelbildenden Polysaccharide und/oder Proteine inklusive Kombinationen derselben sowie die Konzentration osmotisch aktiver niedermolekularer Substanzen sind bevorzugt derart abgestimmt, dass sich ein hinsichtlich Menge und Kinetik definiertes Fluidaufnahme- und Quellvermögen und/oder Fluidanlagerungsvermögen der Tropfen oder Gelpartikel einstellen lässt.The gel-forming polysaccharides and / or proteins used in the dispersed hydrophilic droplet or gel particle phase, including combinations thereof, and the concentration of osmotically active low molecular weight substances are preferably adjusted such that a fluid absorption and swelling capacity and / or fluid accumulation capacity of the droplets or fluids defined in terms of quantity and kinetics Gel particles can be adjusted.

Die mit einer Ölschicht überzogenen dispersen hydrophilen Tropfen oder Gelpartikelphase W1 enthalten niedermolekulare Substanzen wie Salze, Mono- und/oder Di- und/oder Oligosaccharide, welche in Relation zur kontinuierlichen wasserbasierten Phase W2 über Art und Konzentrationsdifferenz dieser niedermolekularen Substanzen ein definiertes osmotisches Druckpotential einstellen.The disperse hydrophilic drops or gel particle phase W1 coated with an oil layer contain low molecular weight substances such as salts, mono- and / or di- and / or oligosaccharides, which set a defined osmotic pressure potential in relation to the continuous water-based phase W2 via the nature and concentration difference of these low molecular weight substances.

Die in der dispersen hydrophilen Tropfen- oder Gelpartikelphase inkorporierten, gelösten oder teilgelösten niedermolekularen Substanzen sind bevorzugt (i) Salze wie Natriumchlorid, Calciumchlorid, Eisensulfat und/oder Zinkchlorid, (ii) Mono- und/oder Disaccharide wie Saccharose, Fructose, Laktose und Glucose sowie (iii) Polyole oder auch (iv) andere osmotisch aktive andere Compounds wie Stärkederivate, Maltodextrine, Dextrane, Glycerol und deren Derivate, wobei der Zusatz aller einzeln eingesetzten osmotisch aktiven Substanzen sowie der Mischungen solcher Komponenten in den Konzentrationsbereichen 0.01 bis 2.5 molar, bevorzugt 0.05 bis 1.5 molar, bezogen auf die W1-Wasserphase in den dispersen Gelpartikeln erfolgt.The dissolved or partially dissolved low molecular weight substances incorporated in the dispersed hydrophilic droplet or gel particle phase are preferably (i) salts such as sodium chloride, calcium chloride, iron sulfate and / or zinc chloride, (ii) mono- and / or disaccharides such as sucrose, fructose, lactose and glucose and (iii) polyols or else (iv) other osmotically active other compounds such as starch derivatives, maltodextrins, dextranes, glycerol and their derivatives, the addition of all individually used osmotically active substances and mixtures of such components in the concentration ranges from 0.01 to 2.5 molar, preferably 0.05 to 1.5 molar, based on the W1-water phase takes place in the disperse gel particles.

Die mit einer Ölschicht überzogene disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 ist hinsichtlich ihres spezifischen Grenzflächenanteils über deren Grössenverteilung derart einstellbar, dass sich ein osmotisch bedingter Fluidaustausch zwischen dieser dispersen Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 und der kontinuierlichen wasserbasierten Phase W2 in seiner Kinetik über das Angebot an disperser Grenzfläche definiert einstellen lässt. The disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 coated with an oil layer can be adjusted in terms of its specific interfacial fraction over its size distribution so that an osmotically induced fluid exchange between this dispersed droplet or gel particle phase W1 and the continuous water-based phase W2 in its kinetics on the offer Defined disperse interface defined.

Die mit einer Ölschicht überzogene disperse hydrophile Tropfen- oder Gel-partikelphase W1 ist hinsichtlich ihres spezifischen Grenzflächenanteils über deren Grössenverteilung derart einstellbar, dass bei Vorgabe einer Konzentrationsdifferenz für niedermolekulare gelöste Stoffkomponenten in der Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 und der kontinuierlichen wasserbasierten Phase (w2) ein osmotisch bedingter Fluidaustausch zwischen diesen beiden Phasen mit definierter Kinetik resultiert.The disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1, coated with an oil layer, can be adjusted in terms of its specific interfacial fraction over its size distribution in such a way that, given a concentration difference for low molecular weight solute components in the droplet or gel particle phase W1 and the continuous water-based phase (w2) osmotically induced fluid exchange between these two phases with defined kinetics results.

Die Kinetik im Falle des Fluidaustauschs zwischen der Tropfen- oder Gelpartikel-phase W1 und der kontinuierlichen wasserbasierten Phase W2 ist auf Grund eines osmotischen Gradienten über die Grössenverteilung abgestimmt, entweder auf die erwünschte Struktur-/Gelbildungskinetik der kontinuierlichen wässrigen Phase W2 und/oder auf die Kinetik des Anfalls von Synäresefluid (i) in dieser kontinuierlichen wässrigen Phase W2 oder (ii) an der Grenzfläche zwischen letzterer und dem die disperse Gelpartikelphase umgebenden Ölfilm.The kinetics in the case of fluid exchange between the droplet or gel particle phase W1 and the continuous water-based phase W2 is tuned by an osmotic gradient over the size distribution, either to the desired structure / gel formation kinetics of the continuous aqueous phase W2 and / or Kinetics of seizure of syneresis fluid (i) in this continuous aqueous phase W2 or (ii) at the interface between the latter and the oil film surrounding the disperse gel particle phase.

Die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 und der sie überziehende Ölfilm (OF) sind in einem Massenverhältnis (m_w1/m_OF) von 0.05 bis 20, bevorzugt in einem Bereich von 0.1–10 und weitergehend bevorzugt im Bereich 1–8 einstellbar.The disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 and the oil film (OF) covering it are _adjustable in a mass ratio (m _w1 / m _OF ) of 0.05 to 20, preferably in a range of 0.1-10 and more preferably in the range 1-8.

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 überziehende Ölfilm enthält bevorzugt grenzflächenaktive Moleküle, welche den osmotisch getriebenen Wassertransport zwischen der dispersen Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 und der kontinuierlichen, wasserbasierten Phase W2 bedingen oder unterstützten, oder zumindest nicht hemmen.The oil film overlying the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 preferably contains surfactant molecules which cause, or at least do not inhibit, the osmotically driven water transport between the dispersed droplet or gel particle phase W1 and the continuous water-based phase W2.

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 überziehende Ölfilm enthält grenzflächenaktive Moleküle, welche inverse Mizellen ausbilden und mit diesen den osmotisch getriebenen Wassertransport zwischen der dispersen Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 und der kontinuierlichen, wasserbasierten Phase W2, bevorzugt von W2 nach W1 bedingen oder unterstützten oder zumindest nicht hemmen.The oil film overlying the disperse hydrophilic drop or gel particle phase W1 contains surfactant molecules which form and assist in osmotically driven water transport between the dispersed droplet or gel particle phase W1 and the continuous water-based phase W2, preferably from W2 to W1 or at least not inhibit.

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 überziehende Ölfilm enthält grenzflächenaktive Moleküle (surfactants) vom Typ Monoglyceride, Diglyceride, Derivate von Mono- und Diglyceriden, Phospholipide, Zuckerester und -äther, Sorbitol Anhydrid Monostearat, Sorbitol Anhydrid Monooleat, Sorbitan Ester, Glycerol Derivate, Lecithin oder Lecithinfraktionen, Polyglycerolester, Polyglycerol-Polyricinoleat (PGPR) oder auch öllösliche Proteine bzw. deren Derivate, Polysaccharid-Protein Komplexe oder Polysaccharid-Protein Konjugate bzw. andere Konjugate der vorgenannten Komponenten oder auch Fettkristalle eines höher schmelzenden Fettes/Öles bzw. einer Fett-/Öl Fraktion – mit Bevorzugung von PGPR, Mono- und Diglyceriden, Sorbitan Monostearate, Lecithine und Glycerol-Mono-Oleate, inklusive Mischungen derselben – sowie mit besonderer Bevorzugung von PGPR, wobei die jeweiligen einzelnen der vorgenannten grenzflächenaktiven Komponenten oder aber beliebige Mischungen verschiedener dieser grenzflächenaktiven Komponenten im Konzentrationsbereich von 0.05 bis 50%, bevorzugt 0.1–20%, bezogen auf die reine Öl-/Fettphase vorliegen.The oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 contains monoglyceride surfactants, diglycerides, derivatives of mono- and diglycerides, phospholipids, sugar esters and ethers, sorbitol anhydride monostearate, sorbitol anhydride monooleate, sorbitan esters, glycerol derivatives , Lecithin or lecithin fractions, polyglycerol esters, polyglycerol polyricinoleate (PGPR) or oil-soluble proteins or their derivatives, polysaccharide-protein complexes or polysaccharide-protein conjugates or other conjugates of the aforementioned components or fat crystals of a higher melting fat / oil or a Grease / oil fraction - with preference for PGPR, mono- and diglycerides, sorbitan monostearates, lecithins and glycerol mono-oleates, including mixtures thereof - and with particular preference for PGPR, the respective individual of the abovementioned surface-active components or any desired mixtures various of these surface-active components in the concentration range from 0.05 to 50%, preferably 0.1-20%, based on the pure oil / fat phase present.

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 überziehende Ölfilm ist mit den benachbarten wasserbasierten W1-(disperse, quellbare Tropfen- oder Gelpartikel) und W2-(kontinuierliche viskoelastische oder gelartige Phase) Phasen nicht mischbar, jedoch infolge seiner Komposition, den kinetisch definierten Transport von Fluid grundsätzlich in beide Richtungen, bevorzugt jedoch von der W2-Phase in Richtung der W1-Phase ermöglicht bzw. unterstützt und damit nach Gelbildung in der W2-Phase Fluidfreisetzung durch Synärese nach aussen (Produktoberfläche) vermeiden lässt durch Absaugung dieses Fluidanteils. Dies entweder nach innen (i) in die in der Folge quellenden dispersen W1-Tropfen oder Gelpartikel oder (ii) an die Oberfläche derselben ohne resultierenden Quelleffekt.The oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 is immiscible with the adjacent water-based W1 (disperse, swellable drop or gel particles) and W2 (continuous viscoelastic or gel phase) phases, but due to its composition, the kinetically defined transport of fluid in principle in both directions, but preferably made possible by the W2 phase in the direction of the W1 phase or supported and thus after gel formation in the W2 phase fluid release by syneresis to the outside (product surface) can be avoided by suction of this fluid content. This either inwardly (i) into the subsequently swelling dispersed W1 drops or gel particles or (ii) to the surface thereof without resulting swelling effect.

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 überziehende Ölfilm ist mit den benachbarten wasserbasierten W1-(disperse, quellbare Trop-fen- oder Gelpartikel) und W2-(kontinuierliche viskoelastische oder gelartige Phase) Phasen nicht mischbar, jedoch bevorzugt in Folge seiner Komposition, den kinetisch definierten Transport von Fluid grundsätzlich in beide Richtungen, bevorzugt jedoch von der W2-Phase in Richtung der W1-Phase ermöglicht bzw. unterstützt und damit eine Aufkonzentrierung der W2-Phase sowie in der Folge die Strukturbildung/Gelbildung in der W2-Phase bedingt. The oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 is immiscible with the adjacent water-based W1 (disperse, swellable droplet or gel particles) and W2 (continuous viscoelastic or gel phase) phases, but preferably due to its composition. the kinetically defined transport of fluid basically in both directions, but preferably allows or supports the W2 phase in the direction of the W1 phase and thus causes a concentration of the W2 phase and subsequently the structure formation / gel formation in the W2 phase ,

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 überziehende Ölfilm ist mit den benachbarten wasserbasierten W1-(disperse, quellbare Trop-fen- oder Gelpartikel) und W2-(kontinuierliche viskoelastische oder gelartige Phase) Phasen nicht mischbar, jedoch bevorzugt in Folge seiner Komposition den kinetisch definierten Transport von Fluid grundsätzlich in beide Richtungen, bevorzugt jedoch von der W2-Phase in Richtung der W1-Phase ermöglicht bzw. unterstützt und damit zur Aufkonzentrierung der W2-Phase sowie in der Folge zur Gelbildung in der W2-Phase zusätzlich induziert durch Enzyme beschleunigend beiträgt.The oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 is immiscible with the adjacent water-based W1 (disperse, swellable droplet or gel particles) and W2 (continuous viscoelastic or gel phase) phases, but preferably due to its composition kinetically defined transport of fluid basically in both directions, but preferably from the W2 phase in the direction of the W1 phase allows or supports and thus for the concentration of the W2 phase and subsequently to gel formation in the W2 phase additionally induced by enzymes accelerating contributes.

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1-überziehende Ölfilm bildet zwischen den benachbarten wasserbasierten W1-(disperse, quellbare Gelpartikel) und W2-(Tropfen- oder Gelpartikelphase) Phasen einen „Gleitfilm”, welcher in Abhängigkeit von seiner Dicke und Viskosität das rheologische Verhalten des Gesamtsystems sowie dessen haptisch-sensorisches Texturempfinden bei Desintegration im Mundraum zusätzlich einstellt.The oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 forms a "slip film" between the adjacent water-based W1 (disperse, swellable gel particles) and W2 (droplet or gel particle phase) phases which, depending on its thickness and viscosity, forms the rheological Behavior of the entire system and its haptic-sensory texture sensation in disintegration in the oral cavity additionally sets.

Der die disperse hydrophile Tropfen- oder Gelpartikelphase W1 überziehende Ölfilm bildet zwischen den benachbarten wasserbasierten W1-(disperse, quellbare Gelpartikel) und W2-(Tropfen- oder Gelpartikelphase) Phasen einen „Gleitfilm”, welcher durch Komposition von Öl-/Fettarten bzw. -fraktionen über deren Kristallisationsverhalten unter Lagerung- und Verzehrstemperaturbedingungen in seiner Viskosität und seinem Wassertransportvermögen eingestellt wird.The oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase W1 forms a "sliding film" between the adjacent water-based W1 (disperse, swellable gel particles) and W2 (droplet or gel particle phase) phases, which is produced by composition of oil / fat types or its crystallization behavior under storage and consumption temperature conditions in its viscosity and its water transport capacity is adjusted.

Die kontinuierliche Phase enthält neben den von einem Ölfilm umgebenen W1-Tropfen- oder Gelpartikeln auch Gelpartikel ohne Ölfilm sowie Öltropfen bzw. Mischungen aus diesen.In addition to the W1 droplet or gel particles surrounded by an oil film, the continuous phase also contains gel particles without oil film and oil drops or mixtures of these.

Die von einem Ölfilm umgebenen dispersen W1-Tropfen- oder Gelpartikel beinhalten in deren Gelmatrix inkorporierte nutritive, gesundheitsrelevante und/oder geschmacksgebende funktionelle Komponenten, deren Freisetzungseigenschaften über die Wechselwirkungen mit der Tropfen- oder Gelmatrixstruktur und die physikalisch-chemischen sowie mechanischen Eigenschaften des Gels eingestellt werden.The dispersed W1 droplet or gel particles surrounded by an oil film contain nutritive, health-relevant and / or flavoring functional components incorporated in their gel matrix whose release properties are adjusted via the interactions with the droplet or gel matrix structure and the physicochemical and mechanical properties of the gel ,

In die von einem Ölfilm umgebenen dispersen W1-Tropfen- oder Gelpartikel sind bei Ausbildung einer teilweise phasenseparierten durch zeitlich getriggerte Gelbildung fixierten Struktur, phasenspezifisch unterschiedliche funktionelle Komponenten inkorporiert, deren Freisetzungseigenschaften über das unterschiedliche Desintegrationsverhalten der separierten Phasenstrukturbereiche gezielt beeinflusst wird.In the dispersed W1 droplet or gel particles surrounded by an oil film, phase-specific, different functional components are incorporated when forming a partially phase-separated structure fixed by time-triggered gel formation, whose release properties are specifically influenced by the different disintegration behavior of the separated phase structure areas.

Die von einem Ölfilm umgebenen dispersen W1-Tropfen- oder Gelpartikel sind durch säurebeständige, gelbildende Pektine stabilisiert, in deren Gelmatrix inkorporiert nutritiv funktionelle Komponenten eingebracht sind, welche die Magenpassage unbeeinflusst überstehen und erst im menschlichen Dünndarm durch enzymatischen Abbau der Pektingelstruktur freigesetzt werden.The dispersed W1 droplets or gel particles surrounded by an oil film are stabilized by acid-resistant, gel-forming pectins, in whose gel matrix incorporated nutritive functional components are incorporated which survive the gastric passage uninfluenced and are released only in the human small intestine by enzymatic degradation of the pectin structure.

Die Einstellung des Synäresegrades oder seine vollständige Unterdrückung für das erfindungsgemässe Gelcomposite-System hängt primär ab vom (i) Trockensubstanzgehalt der W2-Phase, von (ii) der Konstitution (Morphologie) und Komposition der funktionellen Kompartimente ebenso wie von (iii) dem Massenverhältnis der W2-Phase zur funktionellen Kompartimentphase als auch (iv) von den Prozesskonditionen.The setting of the degree of syneresis or its complete suppression for the gel composite system of the invention depends primarily on (i) dry matter content of the W2 phase, (ii) the constitution (morphology) and composition of the functional compartments as well as (iii) the mass ratio of W2 phase to the functional compartment phase as well as (iv) of the process conditions.

Eine erster erfindungsgemässer Vorteil (I) des beschriebenen Produktes besteht darin, dass der benötigte Anteil an Fettphase (hier lokalisiert in den funktionellen Kompartimenten) zur gezielten Einflussnahme auf das sensorische Empfinden beim Kauen des resultierenden Produktes im Vergleich zu Produkten, in denen ausschliesslich oder überwiegend eine Fettphase zur Einstellung textureller Eigenschaften wie des Cremigkeits- oder Glattheitseindrucks verwendet wird, deutlich reduziert ist.A first inventive advantage (I) of the product described is that the required proportion of fatty phase (here located in the functional compartments) for specific influence on the sensory perception when chewing the resulting product compared to products in which exclusively or predominantly one Fat phase is used for adjusting textural properties such as the impression of creaminess or smoothness, is significantly reduced.

Ein zweiter erfindungsgemässer Aspekt (II) der zum einen (i) auf die texturelle Perzeption des Compositegels einwirkt, aber ebenso auf (ii) die Regelung des Synäreseanfalls Einfluss nimmt, bezieht sich auf die einstellbaren osmotischen Gradienten zwischen der W1- und W2-Phase. Dieser Effekt ist ausserdem stark abhängig von der volumenspezifischen Grenzfläche zwischen der funktionellen Kompartimentphase und der kontinuierlichen W2-Phase und hängt somit auch von der Volumenfraktion der funktionellen Kompartimente und deren Grössenverteilung ab.A second aspect (II) according to the invention which on the one hand (i) acts on the texture perception of the composite gel but also on (ii) influences the control of the syn-acid attack relates to the settable osmotic gradients between the W1 and W2 phases. This effect is also strongly dependent on the volume-specific interface between the functional compartment phase and the continuous W2 phase and thus also depends on the volume fraction of the functional compartments and their size distribution.

Schliesslich gilt als dritter erfindungsgemässer struktureller Aspekt (III) die Kontrolle einer präferierten Einstellbarkeit des Desintegrationsverhaltens dieser Struktur im Mundraum beim Kauvorgang, was insbesondere durch die Konstitution der funktionellen Kompartimentphase sowie deren Massenanteil am Gesamtprodukt wie auch durch Prozessbedingungen bestimmt wird.Finally, the third structural aspect (III) according to the invention is the control of a preferred adjustability of the disintegration behavior of this structure in the mouth during the chewing process, which is determined in particular by the constitution of the functional compartment phase and its mass fraction in the overall product as well as by process conditions.

Nachfolgend werden 3 Beispiele aufgezeigt, welche die Ausgestaltung der beschriebenen Erfindung darstellen. Below are shown 3 examples, which illustrate the embodiment of the described invention.

Beispiel 1 betrifft ein typisches Gel-Composit welches mit Natriumchlorid als osmotisch aktiver Substanz in der dispersen Wasserphase W1 realisiert wurde.Example 1 relates to a typical gel composite which was realized with sodium chloride as an osmotically active substance in the dispersed water phase W1.

Beispiel 2 besitzt eine erhöhte Fraktion an funktionellen Kompartimenten (Ölphase mit W1-gelierten Inklusionen mit Saccharose als osmotisch aktiver Substanz in der W1-Phase).Example 2 has an increased fraction of functional compartments (oil phase with W1-gelled inclusions with sucrose as osmotically active substance in the W1 phase).

Beispiel 2 zeigt ein Gel-Composit, das einen ca. 6fach kleineren Synäresegrad aufweist und erhöhte Kremigkeit und Glattheit sensorisch aufzeigt. Im Vergleich zu Beispiel 1 erscheint das Produkt aus Beispiel 2 beträchtlich glatter.Example 2 shows a gel composite which has an approximately 6-fold smaller degree of syneresis and sensory increases in creaminess and smoothness. Compared to Example 1, the product of Example 2 appears considerably smoother.

In Beispiel 3 wurde sowohl der Anteil der Kompartimentphase im Gel-Composit als auch die Fraktion der W1-Phase mit den funktionellen Kompartimenten weiter erhöht und der Zuckergehalt in der W1-Phase im Vergleich zu Beispiel 2 erniedrigt.In Example 3, both the proportion of the compartment phase in the gel composite and the fraction of the W1 phase with the functional compartments were further increased and the sugar content in the W1 phase was lowered in comparison with Example 2.

Beispiel 3 beschreibt ein Gelcomposit, das im Vergleich zur Referenz keine Synärese mehr aufzeigt und ein mousseartiges Mundgefühl sowie eine ausgeprägte Cremigkeit detektieren lässt.Example 3 describes a gel composite which, in comparison to the reference, no longer exhibits syneresis and allows a mousse-like mouthfeel as well as a pronounced creaminess to be detected.

Alle demonstrierten Bespiele wurden mit gelierter innerer Wasserphase (W1) produziert. W2 wurde geliert mittels Chymosin. Zugehörige Informationen über die Beeinflussung des Synäresegrades durch die gewählten Beispiele 1–3 wird in 5 gegeben. Beispiel 1 Zusammensetzung Multiphasensystem Gewichts-% Innere, wässrige Phase (w1) 22.2 → Wasser 20.9 → Carrageenan-Konzentration 0.7 → NaCl-Konzentration 0.6 Öl-Phase 11.1 → Öl 10.5 → PGPR-Konzentration 0.6 Äussere, wässrige Phase (w2) 66.7 → Wasser 51.5 → Milchprotein-Konzentrat (Trockenmasse) 15.2 Beispiel 2 Zusammensetzung Multiphasensystem Gewichts-% Innere, wässrige Phase (w1) 33.3 → Wasser 26.2 → Carrageenan-Konzentration 1.0 → Zucker-Konzentration 6.1 Öl-Phase 16.7 → Öl 15.8 → PGPR-Konzentration 0.9 Äussere, wässrige Phase (w2) 55.0 → Wasser 42.3 → Milchprotein-Konzentrat (Trockenmasse) 12.7 Beispiel 3 Zusammensetzung Multiphasensystem % by weight Innere, wässrige Phase (w1) 58.3 → Wasser 53.6 → Carrageenan-Konzentration 1.9 → Zucker-Konzentration 2.8 Öl-Phase 8.3 → Öl 7.5 → PGPR-Konzentration 0.8 Äussere, wässrige Phase (w2) 33.3 → Wasser 25.6 → Milchprotein-Konzentrat (Trockenmasse) 7.7 All demonstrated examples were produced with gelled inner water phase (W1). W2 was gelled using chymosin. Related information on the influence of the degree of synergy by the selected examples 1-3 is given in 5 given. example 1 Composition multiphase system % by weight Inner, aqueous phase (w1) 22.2 → water 20.9 → Carrageenan concentration 0.7 → NaCl concentration 0.6 Oil phase 11.1 → oil 10.5 → PGPR concentration 0.6 Outer, aqueous phase (w2) 66.7 → water 51.5 → Milk protein concentrate (dry matter) 15.2 Example 2 Composition multiphase system % by weight Inner, aqueous phase (w1) 33.3 → water 26.2 → Carrageenan concentration 1.0 → sugar concentration 6.1 Oil phase 16.7 → oil 15.8 → PGPR concentration 0.9 Outer, aqueous phase (w2) 55.0 → water 42.3 → Milk protein concentrate (dry matter) 12.7 Example 3 Composition multiphase system % by weight Inner, aqueous phase (w1) 58.3 → water 53.6 → Carrageenan concentration 1.9 → sugar concentration 2.8 Oil phase 8.3 → oil 7.5 → PGPR concentration 0.8 Outer, aqueous phase (w2) 33.3 → water 25.6 → Milk protein concentrate (dry matter) 7.7

Wie die 5 zeigt, kann im Beispiel 1 ein Gel-Composit erzeugt werden, welches im Vergleich zur Referenz (nur W2-Phase Chymosin induziert verfestigt) einen um ca. Faktor 3 verkleinerten Synäresegrad aufzeigt, was gleichzeitig zu erhöhter Kremigkeit und Glattheit mit jedoch spürbarer Klumpigkeit und leichter Pastigkeit führt.As the 5 shows, can be produced in Example 1, a gel composite, which in comparison to the reference (only W2 phase chymosin induced solidifies) shows a reduced by about factor 3 degree of syndrome, which at the same time to increased creaminess and smoothness with noticeable lumpiness and easier Pastiness leads.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008021531 A [0007]
WO 2009003960 A [0007]
US 4305964 A [0008]

Claims

Multiphase system consisting of an aqueous, continuous, macromolecules containing phase w2, and at least one coated with an oil layer disperse hydrophilic phase w1, characterized in that the disperse hydrophilic phase w1 and the surrounding oil layer, the exchange of fluid with the continuous Define the phase in terms of mass and kinetics and thus determine the structure formation in the multi-phase system and, in addition, the properties relating to rheology and syneresis as well as the correlated sensory-haptic texture properties of resulting products.

Multiphase system according to claim 1, characterized in that the disperse hydrophilic phase w1 consists of an aqueous fluid.

Multiphase system according to claim 1, characterized in that the disperse hydrophilic phase w1 consists of a water-based gel.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the bio-macromolecules contained in the continuous aqueous phase are structure-forming plant and / or animal proteins and / or polysaccharides and these by formation of a macromolecular network for viscosity increase and / or gelation contribute.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the contained in the continuous aqueous phase bio-macromolecules mitinitiiert by the action of enzymes and / or polyvalent cations and / or thermal action to form a macromolecular network and in the Result contribute to viscosity increase or gel formation and the enzymes used to initiate a protein gel network training transglutaminase or chymosin, or a mixture thereof, but is preferably chymosin.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the protein concentration in the continuous phase is set in the range between 0 and 40% and / or the carbohydrate concentration between 0 and 70%.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 6, characterized in that hydrophilic fluid drops or gel particles (w1) or agglomerates thereof coated with an oil layer form the disperse system phase.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (W1) and the oil film (OF) covering it are set in a mass ratio (m _w1 / m _OE ) of 0.05 to 20 ,

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 8, characterized in that the hydrophilic fluid drops or gel particles (w1) or agglomerates of the latter coated with an oil layer represent functional compartments which in the water-based droplet or gel particle phase comprise hydrophilic functional substance components and in the Oil layer absorb or encapsulate hydrophobic functional components.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 9, characterized in that the disperse hydrophilic fluid drop or gel particle phase (w1) coated with an oil layer consists of water-based drops which contain polysaccharides and / or structure-forming vegetable or animal proteins and by the action of enzymes, polyvalent cations or thermally induced gel which can be adjusted in its mechanical properties and its morphology, the gel-forming polysaccharides used in the dispersed hydrophilic gel particle phase preferably being of the kappa-carrageenan, gellan, pectin, agar-agar, starch or derivatives thereof type more preferably of the kappa-carrageenan type, optionally additionally mixed with other iota-carrageenan-type biopolymers, lambda-carrageenan, galactomannans, glucomannans, cellulose derivatives, xanthan, curdlan, gelatin, acacia gum and those in the dispersed hydrophilic gel particle phase e used structure-forming plant or animal proteins are milk proteins, in particular whey proteins, soy proteins, liginose proteins and / or gelatin.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the gel-forming polysaccharides used in the dispersed hydrophilic gel particle phase are mixed with selected other polysaccharides or animal and / or vegetable proteins which form a biopolymer phase-separated structure whose phase degree of separation is adjustable and fixable via a time-triggered gelation.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 11, characterized in that the polysaccharides and / or proteins used in the dispersed hydrophilic droplets or gel particle phase, including combinations thereof, are preferably selected such that a structure or morphology is formed which enhances the incorporation allows an osmotically active low molecular weight substance in these drops or gel particles and allows a pronounced Fluidaufnahme- and swelling and / or Fluidanlagerungsvermögen the same.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the gel-forming polysaccharides and / or proteins used in the dispersed hydrophilic droplet or gel particle phase, including combinations thereof, and the concentration in these incorporated osmotically active low molecular weight substances are preferably tuned such that a fluid absorption and swelling capacity and / or fluid accumulation capacity of the droplets or gel particles defined in terms of quantity and kinetics is established.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 13, characterized in that the oil-layer-coated disperse hydrophilic drops or gel particle phase w1 comprise low-molecular substances such as (i) salts, such as sodium chloride, calcium chloride, iron sulfate and / or zinc chloride, and / or ( ii) mono- and / or diglycerides such as sucrose, fructose, lactose and / or glucose and / or (iii) oligosaccharides, and / or (iv) polyols and / or other osmotically active compounds such as starch derivatives, maltodextrins, dextranes, glycerol and their derivatives which, in relation to the continuous water-based phase w2, set a defined osmotic pressure potential by way of type, mixture and concentration difference, their concentration ranges from 0.03 to 2.4 molar, preferably 0.05 to 1.5 molar, based on the w1-water phase in the disperse fluid - / gel particles.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 14, characterized in that the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) coated with an oil layer is adjusted in terms of its specific interfacial fraction over its size distribution in such a way that an osmotically induced fluid exchange between the latter is dispersed Drop or gel particle phase (w1) and the continuous water-based phase (w2) in its kinetics defined by the offer of disperse interface defined.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 15, characterized in that the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) coated with an oil layer is adjusted in terms of its specific interfacial proportion over its size distribution such that when a concentration difference for low molecular weight dissolved substance components is specified in the drop or gel particle phase (w1) and the continuous water-based phase (w2) an osmotically induced fluid exchange between these two phases with defined kinetics results.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the kinetics of the fluid exchange between the droplet or gel particle phase (w1) and the continuous water-based phase (w2) is tuned by an osmotic gradient over the size distribution, either on the desired structure / gelation kinetics of the continuous aqueous phase (w2) and / or the kinetics of the seeding of syneresis fluid (i) in this continuous aqueous phase (w2) or (ii) at the interface between the latter and the oil film surrounding the disperse gel particle phase ,

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 17, characterized in that the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) and the oil film (OF) covering it in a mass ratio (m _w1 / m _OF ) of 0.05 to 20 are preferred are set in a range of 0.1-10 and more preferably in the range of 1 to 8.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 18, characterized in that the oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) preferably contains surface-active molecules which form inverse micelles and thus or directly without micelle formation interpose the osmotically driven water transport the dispersed drop or gel particle phase (w1) and the continuous, water-based phase (w2) condition or support, or at least not inhibit.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 19, characterized in that the oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) contains surfactant molecules of the type monoglycerides, diglycerides, derivatives of mono- and diglycerides, Phospholipids, sugar esters and ethers, sorbitol anhydride monostearate, sorbitol anhyidone monooleate, sorbitan esters, glycerol derivatives, lecithin or lecithin fractions, polyglycerol esters, polyglycerol polyricinoleate (PGPR) or oil-soluble proteins or their derivatives, polysaccharide-protein complexes or polysaccharide-protein conjugates or other conjugates of the aforementioned components or fat crystals of a higher melting fat / oil or a fat / oil fraction - with preference PGPR, mono- and diglycerides, sorbitan monostearates, lecithins and glycerol mono-oleates , including mixtures thereof - and with particular preference for PGPR, where the j eweilige individual of the aforementioned interface-active components or any mixtures of various of these surface-active components in the concentration range of 0.05 to 50%, preferably 0.1-20%, based on the pure oil / fat phase present.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 20, characterized in that the oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) is mixed with the adjacent water-based w1 phases (disperse, swellable drop or gel particles) and w2 phases ( continuous viscoelastic or gelatinous phase) is immiscible, but due to its composition, for example, type and proportions of surfactants concerning the kinetically defined transport of fluid basically in both directions, but preferably from the w2 phase in the direction of the w1 phase allows or supports and thus prevents gelation in the w2 phase fluid release by external syneresis (product surface) by suction of this fluid content, either inward, (i) in the resulting swelling W1 dispersed droplets or gel particles or (ii) the surface of the same without resulting source effect.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that the oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) is mixed with the adjacent water-based w1 phases (disperse, swellable drop or gel particles) and w2 phases ( continuous viscoelastic or gelatinous phase) is immiscible, but preferably due to its composition, for example, the nature and proportions of surfactants, the kinetically defined transport of fluid basically in both directions, but preferably from the w2 phase in the direction of the w1 phase allows or supports and thus contributes to the concentration of the w2 phase and subsequently to the structure formation / gel formation in the w2 phase, where appropriate additionally assisted by enzymes significantly accelerating.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 22, characterized in that the oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) is formed between the adjacent water-based W1 (disperse, swellable or water-adhering droplet or gel particles) and w2- (continuous viscoelastic or gelatinous phase) phases forms a "sliding film" which, depending on its thickness and viscosity, additionally adjusts the rheological behavior of the overall system as well as its haptic-sensory texture sensation upon disintegration in the oral cavity.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 23, characterized in that the oil film covering the disperse hydrophilic droplet or gel particle phase (w1) is formed between the adjacent water-based W1 (dispersed, swellable or water-adhering droplet or gel particles) and w2- (continuous viscoelastic or gel phase) phases forms a "lubricating film", which is adjusted by composition of oil / fat species or fractions on their crystallization behavior under storage and consumption temperature conditions in its viscosity and water transportability.

Multiphase system according to at least one of claims 1 to 24, characterized in that the disperse phase in addition to the surrounded by an oil film w1 drop or gel particles and droplets or gel particles without oil film and oil droplets and / or non-gelled aqueous fluid droplets or mixtures contains from these.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 25, characterized in that the dispersed w1 droplet or gel particles surrounded by an oil film are incorporated in their gel matrix Nutritional, health-relevant and / or flavor-giving functional components whose release properties are adjusted via the interactions with the droplet or gel matrix structure and the physico-chemical and mechanical properties of the gel.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 26, characterized in that the dispersed w1 droplet or gel particles surrounded by an oil film are incorporated with their phase-specific different functional components when forming a partially phase-separated structure fixed by time-triggered gel formation the different disintegration behavior of the separated phase structure areas is specifically influenced.

Multiphase system according to at least one of Claims 1 to 27, characterized in that the dispersed w1 droplets or gel particles surrounded by an oil film are stabilized by acid-resistant, gel-forming components such as pectins, in whose gel matrix incorporating nutritive functional components are incorporated survive the passage of the stomach uninfluenced and released only in the human small intestine or large intestine by enzymatic or microbial degradation of the structure.

Method for producing a multi-phase system resp. Gel composite system by first containing an aqueous, bio-macromolecule-containing phase W1 ( 1 ) in an oil ( 3 ) is emulsified and subsequently in a second step this emulsion ( 4 ) in a hydrophilic, bio-macromolecules-containing, phase W2 ( 2 ) is emulsified, wherein the disperse hydrophilic phase ( 1 ) and the surrounding oil layer ( 3 ) a double or suspoemulsion ( 5 ) with the hydrophilic phase ( 2 ) and the exchange of fluid with the continuous phase ( 2 ) is adjustable in terms of mass and kinetics, and that the double or suspoemulsion ( 5 ) by gelation in a gel composite ( 6 ), which determines the structure formation in the multiphase system and associated properties with respect to rheology and syneresis, as well as the correlated sensory-haptic texture properties of resulting products.

A method according to claim 29, characterized in that at least one dispersing step, a heat exchanger ( 8th ) is happening.