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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit Luft
versetzten gefrorenen Produkts, wie Eiscreme, gemäß Anspruch
1. Die Erfindung betrifft auch ein mit Luft versetztes gefrorenes
Produkt, das gemäß diesem
Verfahren erhalten wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Ultrahochdruck
(ultra high pressure, UHP) ist ein bekanntes Verfahren zum Töten von
Sporen und wurde als geeigneter Weg für das Pasteurisieren von Nahrungsmittelprodukten
vorgeschlagen. In Japan wurden eine Reihe von mittels Druck dekontaminierten
Produkten, wie Marmeladen, Konserven, Pürees und Saucen, auf den Markt
gebracht (Byrne, M. (1993) Food Engineering International, 34-38).
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Weiters
wurden isolierte, native Proteine dem UHP unterzogen. Diese Proteine
sind in ihrer nativen Form, sie wurden nicht chemisch oder thermisch
vor der Druckbehandlung mit Methoden behandelt, die ihre Protein-Struktur
wesentlich modifizieren (van Camp, J.; Huyghebaert, A. (1995) Food
Chemistry 54(4) 357-364; Okamoto, M.; Kawamura, Y.; Hayashi, R.;
(1990) Agric. Biol. Chem. 54(1) 183-189). Man nimmt allgemein an,
dass es keinen Vorteil bringen würde,
Proteine, die bereits im Wesentlichen denaturiert wurden, z.B. durch
eine anfänglich
Hitzebehandlung vor dem UHP, zu unterziehen.
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Die
DE 42 26 255 offenbart die
Behandlung von Obers mit Ultrahochdruck, um das Fett zu kristallisieren.
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Man
entdeckte nun, dass das Vorhandensein einer feinen Mikrostruktur
zur Herstellung der richtigen Beschaffenheit und Qualität von Eiscreme
von kritischer Bedeutung ist. Die organoleptische Beurteilung von Eiscreme
seitens der Anmelder der vorliegenden Erfindung zeigte, dass kleine
Luftzellen und Eiskristalle mit einer gesteigerten Cremigkeit und
verringerten Eisigkeit einhergehen, die anerkannte Parameter für Eiscreme guter
Qualität
sind. Beispielsweise verbessert bei einer gegebenen Eiscreme-Formulierung
eine Verringerung der Gaszellen- und/oder Eiskristall-Größe die cremige
Beschaffenheit (und verringert das Wahrnehmen von Eiskristallen,
obwohl die sensorischen Attribute durch den entemulgierten Fettgehalt
nicht direkt beeinflusst sind). Die in einem Dünnschichtwärmeaustauscher (Gefrierschrank)
erzeugte Eiscreme-Mikrostruktur erwies sich jedoch als instabil,
und sowohl die Eis- als auch die Luft-Struktur werden im Lauf der
Zeit, die zum Härten des
Produkts auf eine typische Lager-Temperatur
von -25°C
notwendig ist, deutlich gröber.
Es ist daher ein wichtiger Schritt zur Erreichung kleiner Gaszellen
in Eiscreme, die Gaszellen während
der Härtung
zu stabilisieren.
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Es
wurde nun festgestellt, dass es zur Beibehaltung der gewünschten
Mikrostuktur notwendig ist, ein teilweises Netzwerk aus Fettaggregaten,
die an der Luft-Grenzfläche
adsorbiert sind, zu erzeugen, um eine sterische Barriere gegen eine
Gas-Zellen-Koaleszenz
vorzusehen. Um dieses Fettnetzwerk zu erzeugen, muss sich ein Anteil
der Öltröpfchen teilweise
vereinigen infolge des Scherungs-Schemas, dem sie innerhalb des
Eiscreme-Gefriergeräts
ausgesetzt sind. Es ist bekannt, dass die Kollisions-Effizienz (die
Wahrscheinlichkeit, dass zwei kollidierende Tröpfchen permanent in Kontakt
bleiben) durch die anfängliche
Tröpfchengröße und die
Proteinoberflächenbedeckung
signifikant beeinflusst werden können.
Die Kollisions-Effizienz nimmt mit abnehmender Tröpfchengröße ab. Grenzflächenaktive
Mittel mit kleinen Molekülen
können
jedoch Protein an der Öl:Wasser-Grenzfläche verdrängen und
bei einer gegebenen Tröpfchengröße eine
höhere
Kollisions-Effizienz ermöglichen.
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Bei
der Verarbeitung von Eiscreme wird ein Homogenisierungsschritt verwendet,
um kleine Öltröpfchen zu
erzeugen, vorzugsweise mit einer monomodalen Größenverteilung, um die gesteuerte
Fett-Destabilisierung unter Scherung zu ermöglichen. Für eine Eiscreme-Vormischung
ist die durchschnittliche Tröpfchengröße, d[3,2],
nach dem Homogenisieren typischerweise 0,6-1,0 μm. Zahlreiche Verfahrens- und
Produkt-Variablen beeinflussen die Homogenisierungs-Effizienz. Jene,
von welchen es sich zeigte, dass sie die größte Wirkung auf die endgültige Tröpfchengrößenverteilung
haben, sind das dispergierte Phasen-Volumen, die Art und Menge des
verwendeten grenzflächenaktiven
Mittels, und insbesondere der während
des Homogenisierens aufgebrachte Druck. Es zeigte sich nun, dass
es durch Verwendung eines Homogenisators, der bei höheren Drücken (ca.
2000 bar) als die herkömmlich
verwendeten (ca. 150 bar) arbeitet, möglich ist, kleiner Öltröpfchengrößen (ca
0,3 μm)
in einer Eiscreme-Vormischung zu erzeugen.
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Die
Erzeugung signifikant kleinerer und daher zahlreicherer Öltröpfchen kann
die Stabiliserung einer größeren Luft:Wasser-Grenzfläche ermöglichen,
was zu kleineren einzelnen Gaszellen führt, die wiederum die organoleptische
Qualität
der Eiscreme verändern.
Man entdeckte jedoch nun, dass sehr kleine Öltröpfchen inhärent stabile Eiscreme-Mischungen
ergeben, die nicht die gewünschte
Mikrosturktur erzeugen, außer
wenn die gewünschte
Menge an teilweiser Fett-Koaleszenz auftritt. Um dies zu erreichen,
ist es notwendig, entweder die Kollisionskraft zwischen den Tröpfchen zu
erhöhen
oder die sterische Barriere gegen Koaleszenz zu verringern. Dies
wird entweder durch Optimieren der aufgebrachten Scherbelastung
während
der Verarbeitung oder durch Manipulieren der Zusammensetzung an
der Grenzfläche
durch die geeignete Wahl von Emulgatoren erreicht.
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Es
wurde auch entdeckt, dass die sensorischen Eigenschaften der Eiscreme
von der Größe der Fetttröpfchen abhängen. Bei
einer gegebenen Luftzellengröße erreicht
die Eiscreme mit den kleinsten Fetttröpfchen beim Blindtesten durch
eine trainierte Gruppe die besten Bewertungen hinsichtlich ihrer
Cremigkeit.
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Definitionen
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Emulgatoren
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Emulgatoren
entsprechen der Definition in Arbuckle, W.S., Ice Cream, 4. Ausgabe,
AVI Publishing, 1986, K. 6, S.92-94.
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Stabilisatoren
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Stabilisatoren
entsprechen der Definition in Arbuckle, W.S., Ice Cream, 4. Ausgabe,
AVI Publishing, 1986, K. 6, S.84-92. Sie können z.B. Johannisbrotkernmehl,
Carrageenan, Guar Gum, Gelatine, Carboxymethylcellulose-Gummi, Pectin,
Alginprodukte und Mischungen davon sein.
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Gefrorenes, mit Luft versetztes
Dessert
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Eine
Definition eines gefrorenen, mit Luft versetzten Desserts ist in
Arbuckle, W.S., Ice Cream, 4. Ausgabe, AVI Publishing, 1986, K.
1, S.1-3, zu finden. Vorzugsweise ist ein gefrorenes, mit Luft versetztes
Dessert gemäß der Erfindung
ein gefrorenes, mit Luft versetztes Konfekt auf Milch- oder Frucht-Basis, wie eine Eiscreme.
Eine Eiscreme ist ein gefrorenes Nahrungsmittel, das durch Gefrieren
einer pasteurisierten Mischung unter Rühren zum Inkorporieren von
Luft erzeugt wird. Sie enthält
typischerweise Eis, Luft, Fett und eine Matrix-Phase und vorzugsweise
- • Milch/Milchprodukt-Fett
3 bis 15% (Gew./Gew.),
- • fettfreie
Milchfeststoffe, 2 bis 15% (Gew./Gew.),
- • Zucker
und andere Süßstoffe
0,01 bis 35% (Gew./Gew.)
- • Geschmacksstoffe
0 bis 5% (Gew./Gew.),
- • Eier
0 bis 20% (Gew./Gew.)
- • Wasser
30 bis 85% (Gew./Gew.)
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Volumssteigerung („overrun"):
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Die
Volumssteigerung entspricht der in Ice Cream – W.S. Arbucke – AVI Publishing – 1972 – S. 199 gegebenen
Definition.
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Destabilisierender Emulgator
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Destabilisierender
Emulgator bedeutet jeder Emulgator, der in einer Menge von 0,3%,
eine Menge an extrahiertem Fett von mindestens 25% in einer Eiscreme-Vormischung
ergibt, die 12% Butteröl,
13% Magermilchpulver und 15% Saccharose enthält, wie auf 4 in 'The stability of
aerated milk protein emulsions in the presence of small molecule
surfactants' 1997 – Journal
of Dairy Science 80:2631:2638, beschrieben.
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Beispiele
für solche
destabilisierende Emulgatoren sind ungesättigtes Monoglycerid, Polyglycerinester,
Sorbitanester, Stearoyl-lactylat, Milchsäureester, Zitronensäureester,
acetyliertes Monoglycerid, Diacetyl-Weinsäureester, Polyoxyethylen-Sorbitan-Ester, Lecithin
und Eidotter.
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Verfahren
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Herstellung der Eiscreme-Vormischung
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In
einem umhüllten
500 Liter-Misch-Tank wird Wasser mit 85°C zugegeben, danach werden Milchpulver,
Zucker, Stabilisatoren, Butteröl
gelöst
mit Emulgator zugefügt
und mit einem Mischer mit hoher Scherung gemischt und erhitzt, um
eine Temperatur von 65°C
für die
Standard-Produktion und 55°C
für die
erfindungsgemäße Produktion
aufrecht zu erhalten:
Standard-Produktion: Die Vormischung
wird mit einem Platten-Wärmeaustauscher
auf 83°C
erhitzt, mit einem Crepaco-Einzelstufen-Ventil-Homogenisator bei
140 bar homogenisiert. Nach 15 Sekunden langem Halten auf 83°C wurde die
Mischung mit einem Platten-Wärmeaustauscher
auf 5°C
gekühlt
und auf dieser Temperatur mindestens zwei Stunden lang vor dem Gefrieren
gehalten.
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Erfindung:
Die Vormischung wurde mit einem Platten-Wärmeaustauscher auf 83°C erhitzt
und auf dieser Temperatur 15 Sekunden lang zum Pasteurisieren der
Mischung gehalten. Die Mischung wurde vor dem Homogenisieren in
einem Halte-Tank auf 55°C
(+/- 5°C)
temperiert und nach einem einzigen Durchlauf durch den Homogenisator
(Nanojet Impinging Jet, Ref.: Verstallen, A., Apparatus for homogenizing
essentially immiscible liquids for forming an emulsion described
in Patent Nr.
US 5366287 )
mit einem Eingangsdruck von 1600 bar (+/- 50 bar) gesammelt. Während des
Homogenisierens gibt es einen Temperaturanstieg von 2-2,5° C/100 bar.
Sofort nach dem Homogenisieren wird die Mischung durch einen Platten-Wärmeaustauscher
geleitet und auf 8°C
(+/- 3°C)
gekühlt.
Die Mischung wird vor dem Gefrieren mindestens zwei Stunden lang
in einem ummantelten Alterungsgefäß auf dieser Temperatur gehalten.
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Eiscreme-Verarbeitung
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Die
Mischung wurde auf zwei verschiedenen Wegen verarbeitet.
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Standard-Gefriergerät
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Die
Mischung wurde über
Nacht gealtert und durch ein Eiscreme-Gefriergerät (Crepaco W104 Gefriergerät (SSHE)
mit einem Serie 80-Spritzer, der mit einem Zylinderdruck von 4 bar
arbeitet) verarbeitet. Die gesamte Eiscreme wurde mit einem Mischungs-Durchsatz
von 120 1/h bei 60% oder 100% Volumssteigerung mit einer Extrusionstemperatur
von -6,0°C
bzw. -5°C
erzeugt. Die Eiscreme wurde in 500 ml-Wachspapierkartons gesammelt
und in einem Gebläse-Gefriergerät zwei Stunden
lang bei -35°C
gehärtet.
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Einschneckenextruder
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Der
Ausgang des SSHE wurde mit einem Einschneckenextruder (single screw
extruder, SSE) (wie in der WO98/09534 beschrieben) verbunden, was
zu Austrittstemperaturen von ca. -14,5°C führt.
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Tests
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Fettzusammensetzung
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Die
Fettzusammensetzungs-Analyse erfolgte gemäß dem Rose-Gottlieb-Verfahren: British Standard Methods
for Chemicals analysis of ice cream, Part 3. Determination of fat
content (BS2472: part 3: 1989 ISO 7328-1984).
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Eiscreme-Stücke werden
zufällig
ausgewählt,
um eine Gesamtmasse von etwa 100 g zu erhalten, in ein Mischgefäß gegeben,
mit einem Deckel zugedeckt und bei Raumteperatur erweichen lassen.
Diese Mischung wird dann zwei Minuten lang (bis zu 7 Minuten bei
Produkten, die teilchenförmiges
Material, z.B. Nüsse,
enthalten) gemischt, um eine homogene Mischung zu erhalten. Die
Temperatur wird während
des Erweichens und Mischens auf unter 12°C gehalten. 4 bis 5 g (auf 1
mg genau gemessen) werden in einen Fett-Extraktionskolben gewogen, und Wasser
mit 65°C
wird zugegeben, um ein Gesamtvolumen von 10 ml zu erhalten, und
gründlich
gemischt. Ammoniak-Lösung
(2 ml, 25%, (m/m) von NH3) wird zugegeben, und
der Kolben sofort 15-20 Minuten lang in einem Wasserbad auf 65°C erhitzt
und auf Raumtemperatur abgekühlt,
zu welchem Zeitpunkt Ethanol (10 ml) zugegeben wird. Diethylether
(25 ml) wird zugegeben, und der Kolben kräftig 1 Minute lang geschüttelt. Petrolether
(25 ml) wird dann zugesetzt, und der Kolben 30 Sekunden lang geschüttelt. Der
zugestöpselte
Kolben wird 30 Minuten lang stehen gelassen, bevor der Überstand
dekantiert wird. Das Lösungsmittel
wird dann durch Abdampfen oder Destillation entfernt. Der Fettgehalt
ist als Gewichts-Prozent ausgedrückt.
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Gaszellen-Größenbestimmung
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Die
Mikrostruktur aller Eiscreme-Proben wurde mittels Niedrigtemperatur-Rasterelektronenmikroskopie
(NTREM) (low temperature scanning electron microscopy, LTSEM) sichtbar
gemacht. Alle Proben wurden bei -80°C gelagert, bevor eine Strukturanalyse
mit einem JSM 6310F Rasterelektronenmikroskop, das mit einem gesteuerten,
kalten Oxford Instruments ITC4-Objekttisch ausgerüstet war,
erfolgte. Die Proben wurden unter Verwendung der Hexland CP2000-Präparations-Ausrüstung hergestellt.
Eine Probe bei -80°C
mit einer Größe von 5×5×10mm wurde
aus dem Zentrum eines 500 ml-Blocks
Eiscreme entnommen. Diese Probe wurde auf einem Aluminium-Stäbchen unter
Verwendung eines OCT-Befestigungsmittels am Punkt des Gefrierens
befestigt und in Stickstoff-Schneematsch eingetaucht. OCT ist ein
Einbettungsmittel auf Wasserbasis, das vor allem für die Cryotom-Präparation
von Material für
Licht-Mikroskopie verwendet wird. Es wird auch „tissue tek" genannt und von
Agar Scientific bereitgestellt. Der Vorteil einer Verwendung von
OCT anstelle von Wasser zur Befestigung der Pro-ben für die Elektronenmikroskopie
ist, dass OCT, wenn es vom flüssigen
in den festen Zustand überwechselt,
d.h. friert, sich von transparent zu opak verändert, womit eine visuelle
Identifizierung des Gefrierpunkts ermöglicht wird. Die Identifizierung
dieses Punktes macht es möglich,
die Probe unter Verwendung einer Flüssigkeit an ihrem kältesten
Punkt zu befestigen, direkt vor dem Verfestigen, was eine Stütze während raschem
Abkühlen
gibt. Die Probe wurde auf -98°C
erwärmt,
zerbrochen und 2 Minuten lang ätzen gelassen,
bevor sie auf -115°C
gekühlt
wurde. Die Oberfläche
wurde mit Au/Pd bei -115°C,
6mA und 2 × 10–1 mBar
Argon beschichtet. Die Probe wurde unter Vakuum zum NTREM transferiert
und unter Mikroskopbedingungen von -160°C und 1 × 10–B Pa
untersucht.
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Die
Gas-Struktur in der Eiscreme wurde durch Messung der Gaszellen-Größenverteilung
aus REM-Bildern unter Verwendung des AnalySIS 2.11 – Pakets
AUTO (SIS Münster,
Deutschland) mit Software der Version 'B' quantifiziert.
Das AnalySIS-Programm kann man unter Verwendung von REM-Bildern
in zwei Daten-Formaten laufen lassen, entweder als Daten direkt
vom JEOL-Mikroskop oder als von Polaroids eingescannten Bildern.
Alle Gaszellen-Größen wurden
aus REM-Mikrographien gemessen. Die optimale Vergrößerung war
so, dass weniger als 300 Gaszellen pro Bild vorhanden waren. Das
Programm wurde halbautomatisch verwendet, so dass Teilchenränder automatisch
berechnet wurden (durch den Unterschied in der Grau-Skala) und manuell
verfeinert wurden (durch Löschen
und erneutes Zeichnen um Teilchen-grenzen, die nicht richtig ausgewählt waren).
Da Eiskristalle auch vom Programm selektiert worden sein können, wurden die
Gaszellen dann manuell selektiert, und die Verteilung unter Verwendung
des Maximal-Durchmesser-Parameters analysiert. Alle auf einer REM-Mikrographie
vorhandenen Gaszellen wurden gezählt,
und bis zu sechs REM-Bilder
wurden verwendet. Im Allgemeinen wurden mindestens 1000 Gaszellen
gezählt.
Die durchschnittliche Größe wurde
als Zahlenmittel d(1,0) der einzelnen Zellgrößen bestimmt.
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Fetttröpfchen-Größenbestimmung in der Vormischung
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Die
Teilchengrößen in der
Vormischungs-Emulsion wurden unter Verwendung eines Malvern Mastersizer
(Malvern Instruments, UK) mit Wasser als kontinuierliche Phase unter
Verwendung der 45 mm Linse und des Präsentations-Codes 2 NAD gemessen.
Ultraschall wurde an den Mastersizer-Tank eine Minute lang vor der
Messung angelegt. Das Oberflächen-gewogene
Mittel d[3,2] wurde berechnet. Der Durchmesser, bei welchem 90 Vol.-%
der Verteilung kleiner waren, d[0,9] wurde als Limit einzelner Fetttröpfchen genommen.
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Eiscreme-Fetttröpfchen und
Fett-Aggregate
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Es
wurden zwei verschiedene Methoden verwendet.
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Mastersizer-Methode:
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Eine
20 ml-Probe von Eiscreme wurde 5 Minuten lang auf 60°C erhitzt,
in das Malvern Mastersizer-Wasserbad zugegeben, dann 2 Minuten lang
mit Schall behandelt. Die durchschnittliche Tröpfchengröße d[3,2] und die Größenverteilung
wurden gemessen. Der Anteil an Fett-Aggregaten in der geschmolzenen
Eiscreme wurde als Anteil von Fett (als Vol.-% ausgedrückt) mit
einer Teilchengröße, die
größer als
die für
die nicht-aggregierten Vormi schungs-Fetttröpfchen bestimmte d[0,9] war,
berechnet.
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Lösungsmittel-Extraktions-Methode:
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Eine
10 g-Probe (W1) wird in einen Messzylinder gewogen und bei Raumtemperatur
4 h lang schmelzen gelassen. 50 ml Lösungsbenzin werden zugegeben,
der Zlyinder wird zugestöpselt
und in eine mechanische Mischvorrichtung gegeben. Der Zylinder wird
eine Minute lang mit einer Geschwindigkeit von einer Umkehrung pro
Sekunde umgekehrt, und dann 5 Minuten lang stehen gelassen, und
das Lösungsmittel
wird in ein vorgewogenes Becherglas dekantiert (W2). Weitere 25
ml Lösungsmittel
werden zugegeben, und die Zylinder werden 3 Mal mit der Hand umgedreht.
Nach dem Stehenlassen (2-3 Minuten) wird die Lösungsmittelschicht wieder in
das Becherglas dekantiert. Das Becherglas wird über Nacht in einen Abzugsschrank
gegeben, um das Lösungsmittel
zu verdampfen, und danach in einem funkensicheren Ofen bei 100°C 15-30 Minuten
lang getrocknet. Das Becherglas wird dann in einem Exsikkator gekühlt und
wieder gewogen (W3). Der Prozentsatz des de-emulgierten Fetts ist
[(W3-W2)/(C × W1)] × 100, worin
C der Prozentsatz an Fett in der Eiscreme, geteilt durch 100, ist.
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Allgemeine
Beschreibung der Erfindung
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Es
ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Erzeugung eines gefrorenen, mit Luft versetzten Produkts mit einer
Volumssteigerung zwischen 20% und 180, vorzugsweise zwischen 60%
und 100%, vorzusehen, welches die Schritte umfasst:
- • Herstellen
einer Vormischung, welche 2 bis 15% Fett (Gew./Gew.), bis zu 1%
(Gew./Gew.) destabilisierenden Emulgator und 45 bis 85% (Gew./Gew.)
Wasser umfasst,
- • Homogenisieren
der Vormischung, um Fetttröpfchen
zu erzeugen, die eine d(3,2) von unter 0,6 Mikron, vorzugsweise
unter 0,5 Mikron, noch mehr bevorzugt, unter 0,4 Mikron aufweisen,
- • Kühlen, Gefrieren
und mit Luft versetzen der homogenisierten Vormischung. Das Produkt
kann dann extrudiert und gegebenenfalls tiefgekühlt werden.
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Dies
ermöglicht
die Erzeugung kleinerer Fetttröpfchen,
welche wiederum kleinere Luftzellen erzeugen, wobei vorzugsweise
die mittlere Gaszellengröße d(1,0)
unter 20 Mikron, mehr bevorzugt, unter 10,5 Mikron, liegt. Es zeigte
sich auch, dass von zwei Eiscremes mit gleicher Zusammensetzung
und gleicher Luftzellengröße, sich
jene mit den kleinsten Fetttröpfchen
beim Ver kosten durch eine trainierte Gruppe als bevorzugt erwies.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt der Homogenisierungsschritt bei einem Druck
von zwischen 1000 und 2000 bar, vorzugsweise zwischen 1400 und 1800
bar.
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Vorzugsweise
ist der destabilisierende Emulgator ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus ungesättigtem
Monoglycerid, Polyglycerinestern, Sorbitanestern, Stearoyllactylat,
Michsäureestern,
Zitronensäurestern,
acetyliertem Monoglycerid, Diacetyl-Weinsäureestern, Polyoxyethylen-Sorbitanestern,
Lecithin und Eidotter. Mehr bevorzugt ist der destabilisierende
Emultator ngesättigtes
Monoglycerid. Vorzugsweise liegt auch das (destabilisierender Emulgator/Fett)
Gewichtsverhältnis
der Vormischung zwischen 10:1500 und 15:300, noch mehr bevorzugt,
zwischen 15:1200 und 15:600.
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Der
Einbau eines destabilisierenden Emulgators und insbesondere von
ungesättigten
Monoglyceriden ermöglicht
in einem SSHE die Erzeugung eines gefrorenen, mit Luft versetzten
Produkts mit Gaszellen, die kleiner sind als jene, die durch Gefrieren
einer Vormischung in einem SSHE, gefolgt von Kalt-Extrusion in einem
SSE erhalten werden, wie in der WO98/09534 geoffenbart.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die homogenisierte Vormischung zuerst bei einer
Temperatur von zwischen -4°C
und -7°C
in einem Dünnschicht-Wärmetauscher
gefroren und danach in einem Schneckenextruder bei einer Temperatur
von zwischen -10°C
und -18°C
extrudiert. Noch mehr bevorzugt ist der Schneckenextruder ein Einschneckenextruder.
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Die
Kombination einer Ultra-Hochdruck-Homogenisierung zusammen mit der
Kalt-Extrusion ermöglicht
die Herstellung eines mit Luft vesetzten Produkts mit Gaszellen,
die kleiner sind als jene, die durch Gefrieren einer Vormischung
in einem SSHE, gefolgt von Kalt-Extrusion in einem SSE, wie in der
WO 98/09534 geoffenbart, erhalten werden.
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Vorzugsweise
ist auch die Temperatur der Vormischung vor dem Homogenisieren über 50°C. Mehr bevorzugt
erzeugt die Homogenisation einen Temperaturanstieg der Vormischung
von zwischen 30°C
und 45°C. Dadurch
ist es nicht mehr notwendig, für
das Pasteurisieren einen Plattenstapel-Wärmetauscher zu verwenden. Indem
man mit einer Temperatur der Vormischung von über 50°C vor dem Homogenisieren beginnt,
während
man einen Temperaturanstieg von unter 45°C hat, ist es außerdem möglich, nach
dem Homogenisieren eine Temperatur zu erreichen, die nicht über 95°C liegt,
wodurch Kochen des Wassers verhindert wird, was Blasen in der Vormischung
erzeugen würde.
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Vor
oder nach dem Homogenisieren ist es möglich, einen Pasteurisierungs-Schritt
vorzusehen.
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Es
ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung, ein gefrorenes,
mit Luft versetztes Produkt vorzusehen, das eine Volumssteigerung
von zwischen 20% und 180, vorzugsweise zwischen 60% und 100% hat, und
2 bis 15% (Gew./Gew.) an Fett und destabilisierenden Emulgator in
einem (destabilisierenden Emulgator/Fett) Gewichts-Verhältnis von
zwischen 10:1500 und 15:300, vorzugsweise zwischen 15:1200 und 15:600, umfasst.
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Vorzugsweise
ist der destabilisierende Emultgator ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus ungesättigtem
Monoglycerid, Polyglycerinestern, Sorbitanestern, Stearoyl-lactylat,
Milchsäureestern,
Zitronensäureestern,
acetyliertem Monoglycerid, Diacetyl-Weinsäureestern, Polyoxyethylen-Sorbitanestern,
Lecithin und Eidotter. Mehr bevorzugt, ist der destabilisierende
Emulgator ungesättigtes
Monoglycerid.
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Mehr
bevorzugt ist das (destabilisierender Emulgator/Fett)-Gewichtsverhältnis des
gefrorenen, mit Luft versetzten Produkts zwischen 10:1500 und 15:300,
noch mehr bevorzugt, zwischen 15:1200 und 15:600.
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Bevorzut
ist ein gefrorenes, mit Luft versetztes Produkt mit einer Volumssteigerung
von zwischen 20% und 180%, vorzugsweise zwischen 60% und 100%, welches
2 bis 15% (Gew./Gew.) Fett aufweist, wobei die mittlere Gaszellengröße d(1,0)
unter 10,5 Mikron liegt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen weiter beschrieben.
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Beispiel 1 (Vergleich):
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Bei
diesem Beispiel wurden verschiedene Vormischungen erzeugt, gemäß dem Stand
der Technik homogenisiert und pasteurisiert und danach in einem
SSHE verarbeitet, wobei einige der im SSHE erzeugten Proben danach
in einem SSE verarbeitet wurden.
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Die
verschiedenen Vormischungen hatten die folgende Zusammensetzung
(die Zusammensetzung ist angegeben in % Gew./Gew.)
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Die
obigen Vormischungen wurden dann homogenisiert und pasteurisiert
bei einer Temperatur von 81-84°C
etwa 12 Sekunden lang bei einem Druck von 140 bar.
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Die
erhaltenen Vormischungen wurden dann in einem SSHE unter den folgenden
Bedingungen verarbeitet. Eiscremes bei einer Temperatur von -6°C (+/-0,1°C) mit einer
Volumssteigerung von 60% (+/-1%) wurden erzeugt.
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Ein
Teil der Proben A, B, C, D, E und F wurde dann in einem Einschneckenextruder
mit einer Eingangstemperatur von -6°C verarbeitet, was ein extrudiertes
Produkt mit einer Temperatur von zwischen -14°C und -15°C ergab.
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Beispiel 2:
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Die
Vormischungen A, B, C, D, E und F aus Beispiel 1 wurden bei einer
Temperatur von 81-86°C
12 Sekunden lang pasteurisiert.
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Die
pasteurisierten Vormischungen wurden dann in einem Nanojet 200/2000
(im Handel von Nanojet – Deutschland
erhältlich)
homogenisiert. Eine detaillierte Beschreibung eines solchen Homogenisators
findet man in der
US 5,366,287 .
Die Vormischungen wurden bei einer Temperatur von 54-58°C in den
Homogenisator eingebracht und bei einem Druck von 1600 bar behandelt.
Die Temperatur am Ausgang des Homogenisators betrug zwischen 91
und 95° C.
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Die
erhaltenen homogenisierten Vormischungen wurden dann in einem SSHE
unter folgenden Bedingungen verarbeitet.
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Ein
Teil der Proben A bis F wurde dann in einem Einschneckenextruder
verarbeitet und ergab Eiscreme mit einer Temperatur von zwischen
-14°C und
-15°C.
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Beispiel 3:
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Die
Vormischungs-Zusammensetzungen aus Beispiel 1 wurden modifiziert,
wobei der Emulgator für die
Proben F, G, I und J nun eine Mischung aus Admul MG4223 (0,24 Gew./Gew.,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Vormischung) und H7804 (0,15 Gew./Gew.,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Vormischung) war, und für die Probe
H eine Mischung aus Admul MG 4223 (0,265 Gew./Gew., bezogen auf
das Gesamtgewicht der Vormischung) und H7804 (0,125 Gew./Gew., bezogen
auf das Gesamtgewicht der Vormischung). H7804 ist ein im Handel
von Quest International erhältliches
ungesättigtes
Monoglycerid. Admul MG 4223 (in der restlichen Beschreibung als
MGP bezeichnet) ist ein Mono/Diglycerid, das aus einem essbaren
Pflanzenöl hergestellt
und im Handel von Quest International erhältlich ist.
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Die
erhaltenen Vormischungen wurden dann bei einer Temperatur von 81-85°C 12 Sekunden
lang pasteurisiert und wie in Beispiel 2 homogenisiert. Die Vormischungen
wurden in den Homogenisator bei einer Temperatur von 55-65°C eingegeben
und bei einem Druck von 1600 bar behandelt. Die Temperatur am Ausgang
des Homogenisators betrug zwischen 89 und 92°C.
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Die
pasteurisierten und homogenisierten Vormischungen wurden dann in
SSHE unter den folgenden Bedingungen verarbeitet:
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Teilchengröße der Fetttröpfchen
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Die
Fetttröpfchen-Partikel
jeder Vormischung wurden nach dem Homogenisieren gemessen. Die Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
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Aggregiertes Fett
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Der
Prozentsatz des aggregierten Fetts wurde sowohl unter Verwendung
der Mastersizer-Methode als auch der Lösungsmittelextraktions-Methode
gemessen.
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Durch
Vergleichen der von den beiden Methoden erbrachten Ergebnisse ist
ersichtlich, dass aufgrund der kleinen Größe der Tröpfchen in den Beispielen 2
und 3 die Ergebnisse, die erhalten werden, wenn die Lösungsmittel-Extraktion
verwendet wird, nicht konsistent sind und keinen Trend zeigen. Das
ist darauf zurückzuführen, dass
es für
das Lösungsmittel
schwierig ist, das Fett aus Agglomeraten, die aus kleinen Fetttröpfchen bestehen,
zu extrahieren. Dies ist der Grund dafür, dass zur Charakterisierung
der Produkte der vorliegenden Erfindung die erste Methode (Mastersizer)
bevorzugt wird.
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Mittlere Gaszellengröße:
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Die
mittlere Gaszellengröße (d(1,0))
aller Proben wurde in Mikron gemessen, die Ergebnisse sind nachstehend
zusammengefasst.
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Beispiel
1 zeigt, dass es außer
bei einem hohen Fettgehalt (über
10%) nicht möglich
ist, unter Verwendung eines Standard-SSHE ein Produkt mit einer
mittleren Gaszellengröße von unter
20 Mikron zu erzeugen, wenn MGP als Emulgator-System verwendet wird,
wogegen dies ein in der Eiscreme-Industrie verwendeter Standard-Emulgator ist. Erst
durch Verwendung einer spezifischen Art von destabilisierendem Emulgator
wird bei Verwendung von Standard-SSHE
eine mittlere Gaszellengröße von weniger
als 20 Mikron erreicht.
