JP2006055167A - 噴霧乾燥した粉末の起泡能力を増大させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大気圧の気体で満たされた内部空隙を有する非晶質粒子を含む、粉末状の可溶性起泡組成物を生成する方法を提供すること。
【解決手段】この方法は、噴霧乾燥組成物を外部圧力にかけ、その組成物を、ガラス転移温度よりも低い温度に加熱することを含む。この組成物を減圧することにより、組成物の空の内部空隙の少なくとも一部は、大気圧の気体で満たされる。
【選択図】なし

Description

本発明は、粉末組成物の起泡能力を増大させる方法に関し、詳細には、粉末のガラス転移温度よりも低い温度で粉末を処理することによって、噴霧乾燥した粉末の起泡能力を増大させる方法に関する。

いくつかの、従来の加工調理済み食品アイテムは、あぶく、または泡を含んでいる。例えば、カプチーノ、ミルクセーキ、および一部のスープには、あぶく、または泡が含まれている場合がある。従来の加工調理済み食品アイテムは、一部の消費者には好まれるが、その他の消費者は、消費者によって加工調理されるインスタント食品の代替品の便利さをさらに要求している。消費者の好みに対応するため、製造者は、従来の加工調理済み食品アイテムと同じかまたは類似した特徴を持つインスタント食品アイテムを開発することによって、便利なインスタント食品から、消費者が求める食品を消費者に与えるインスタント食品の開発をしてきた。製造者にとって、１つの難題は、インスタント食品アイテムからどのように、あぶく、または泡を持つ食品を製造するかということである。

あぶく、または泡を持つインスタント食品の製造に使用される、１つの従来技術の解決策は、元に戻すことによって泡を生成する、粉末状の起泡組成物を使用することによる。起泡粉末組成物は、広く様々な食品および飲料に、あぶく、または泡立った風合いを与えるのに使用されてきた。例えば起泡組成物は、水、ミルク、またはその他の適切な液体と合わせたときに、あぶく、または泡立った風合いを、インスタントのカプチーノまたはその他のコーヒーミックス、インスタント清涼飲料ミックス、インスタントスープミックス、インスタントミルクセーキミックス、インスタントデザートトッピング、インスタントソース、ホットまたはコールドシリアルなどに与えるのに使用されてきた。

起泡組成物を製造するための１つの従来技術の方法が、特許文献１により提供されており、これは、ガラス転移温度よりも高い温度で組成物を加熱することによって生成された、炭水化物と、タンパク質と、取り込まれた加圧気体とを含有する母材からなる、粉末状の可溶性起泡成分を製造するための方法を開示している。これらの成分をガラス転移温度よりも高い温度に加熱することによって、非酸化的褐変（Ｍａｉｌｌａｒｄ）反応が生ずる可能性があり、そのため、パックされた食品の外観、風味、および保存寿命に悪影響を与える可能性がある。

特許文献２には、起泡組成物を形成するための、別の方法が開示されており、これはタンパク質組成物を、この組成物のガラス転移温度よりも高い温度でガス化するものである。起泡組成物は、炭水化物ポリオールや糖アルコールなどの可塑剤を含有することが好ましく、この文献に開示されている全ての実施例の基礎をなす起泡組成物は、炭水化物グリセロールを５重量％のレベルで含有する。

特許文献３には、炭水化物をベースにした医薬品または食品の、錠剤または粉末を形成するための方法が開示されており、この方法は、可溶性コーヒー、起泡粉末、糖およびクリーマーなどの飲料ベースを含む錠剤または粉末を、圧力、およびガラス転移温度よりも高い温度にかけて、水との接触により溶解度または分散性を高くした錠剤または粉末を製造することを含む。さらに、錠剤または粉末が水と接触したときにその溶解または分散を促進させるため、その内部に気体が閉じ込められるように、錠剤または粉末を加圧気体にかけることにより、錠剤または非起泡粉末の溶解または分散を促進させる方法が開示されている。この文献に示される化学的に化合された可溶性組成物の全ての実施例は、タンパク質を含有する炭水化物をベースにした粉末または錠剤組成物であることが注目される。閉じ込められた気体を含有する錠剤の溶解が改善されたことは、この文献の実施例で実証されている。しかし、閉じ込められた気体を含有する起泡性または非起泡性の粉末の溶解または分散性が改善されたことは、文献中のどの実施例においても実証されていない。

米国特許第６７１３１１３号明細書 国際公開第２００４／０１９６９９号パンフレット 米国特許公開第２００３／００２６８３６号明細書 米国特許第５８８２７１７号明細書

従来技術の方法は、起泡性食品および飲料の添加剤を生成するために存在するが、現行の方法の欠点を持たない起泡組成物を生成する方法が、依然として求められている。例えば従来技術の方法では、目標とする組成物を、ガラス転移温度を超える高温にかけるので、組成物が褐変し、異風味が生ずる可能性がある。

本発明は、構造を変更し、それによって、本発明の方法の適用前は、周囲の空気に対して閉ざされている密閉状態の内部空隙を多数含有する、噴霧乾燥粉末の起泡能力を改善する方法に関する。これらの空隙は、大量の気体を保持することが可能である。しかし、閉じ込められた大気圧の気体が入った密閉内部空隙を有する非晶質粒子を含んだ噴霧乾燥粉末では、気体が本質的に無い密閉内部空隙を有することも、一般的である。気体が本質的に無い密閉内部空間は、本明細書では空の空隙とも呼ばれ、噴霧乾燥中に粒子から水が蒸発することによって形成されると考えられる。残念なことに、空の空隙が存在すると、水またはその他の液体に溶いて戻したときに、噴霧乾燥粉末の起泡能力が低下する。本発明の方法を適用すると、これら空の空隙の少なくとも一部が開放され、または大気圧の気体で満たされ、その結果、溶いて元に戻したときに泡をもたらすことが可能な粉末中に保持される気体の体積を、有利に増大させることができる。１つの形態では、密閉内部空隙を有する非晶質粒子を含む噴霧乾燥粉末を、ガラス転移温度よりも低い温度で加圧気体に付し、次いで減圧して、噴霧乾燥粉末中に存在する全ての空の空隙の少なくとも一部を開放し、大気圧の気体で満たす。加圧気体は、減圧後は内部空隙に長時間維持されないが、本発明の方法の結果、侵入した大気ガスが、粉末の起泡能力を増大させる。

本発明は、その１つの形態が、大気圧の気体で満たされた内部空隙を有する非晶質粒子を含む、粉末状の可溶性起泡組成物を製造するための方法に関する。この方法は、空の内部空隙を有する非晶質粒子を含んだ粉末状の可溶性噴霧乾燥組成物を、外部からの気体圧力にかけ、その可溶性乾燥噴霧組成物を、ガラス転移温度よりも低い温度に加熱することを含む。組成物を減圧し、それによって、この組成物の空の内部空隙の少なくとも一部を大気圧の気体で満たす。

様々なその他の形態では、噴霧乾燥組成物が、タンパク質を含まない組成物、炭水化物を含まない組成物、タンパク質組成物、または炭水化物組成物である。噴霧乾燥組成物は、任意選択で、分散された脂肪、界面活性剤、例えば乳化剤、または緩衝剤、例えば塩を含むことができる。他の代替の形態では、組成物が、周囲条件で液体に溶解したときに、起泡組成物の１ｇ当たり少なくとも約２ｃｃの気体、好ましくは１ｇ当たり少なくとも約５ｃｃの気体を放出するのに十分な量で大気圧の気体を含有する。噴霧乾燥組成物は、気体注入および非気体注入噴霧乾燥技法を含むがこれらに限定することのない、当技術分野で知られている任意の噴霧乾燥技術によって生成することができる。

本発明は、大気圧の気体で満たされた内部空隙を有する粉末状の起泡組成物であって、空の密閉内部空隙を有する非晶質粒子を含んだ噴霧乾燥組成物が、外部の気体圧力およびガラス転移温度よりも低い温度に付される方法を使用した組成物を対象とする。本発明の方法の結果、大気圧の気体が侵入して粉末の空隙を満たす。

タンパク質を含まない粉末を処方するのに使用することができる成分には、炭水化物、脂質、およびその他のタンパク質を含まない物質が含まれる。炭水化物が好ましく、糖、多価アルコール、糖アルコール、オリゴ糖、多糖、デンプン加水分解生成物、ガム、可溶性繊維、加工デンプン、加工セルロースが含まれるが、これらに限定されない。適切な糖には、グルコース、フルクトース、スクロース、ラクトース、マンノース、およびマルトースが含まれる。適切な多価アルコールには、グリセロール、プロピレングリコール、ポリグリセロール、およびポリエチレングリコールが含まれる。適切な糖アルコールには、ソルビトール、マンニトール、マルチトール、ラクチトール、エリスリトール、およびキシリトールが含まれる。適切なデンプン加水分解生成物には、マルトデキストリン、グルコースシロップ、コーンシロップ、高マルトースシロップ、および高フルクトースシロップが含まれる。適切なガムには、キサンタン、アルギネート、カラゲナン、グアール、ジェラン、ローカストビーン、および加水分解ガムが含まれる。適切な可溶性繊維には、イヌリン、加水分解グアールガム、およびポリデキストロースが含まれる。適切な加工デンプンには、水に可溶性であるかまたは分散性である、物理的または化学的に修飾されたデンプンが含まれる。適切な加工セルロースには、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、およびヒドロキシプロピルメチルセルロースが含まれる。

炭水化物を含まない粉末を処方するのに使用することができる成分には、タンパク質、脂質、およびその他の炭水化物を含まない物質が含まれる。タンパク質が好ましく、乳タンパク質、大豆タンパク質、卵タンパク質、ゼラチン、コラーゲン、小麦タンパク質、および加水分解タンパク質が含まれるが、これらに限定されない。適切な加水分解タンパク質には、加水分解ゼラチン、加水分解コラーゲン、加水分解カゼイン、加水分解乳漿タンパク質、加水分解乳タンパク質、加水分解大豆タンパク質、加水分解卵タンパク質、加水分解小麦タンパク質、およびアミノ酸が含まれる。タンパク質を含まずかつ炭水化物を含まない食品成分を使用して、新規などちらのタイプの粉末も処方することができ、有機および無機塩、界面活性剤、乳化剤、植物化学物質、栄養添加剤、流動剤、人工甘味料、保存剤、着色剤、およびいくつかの香料を含めることができるが、これらに限されない。脂質には、脂肪、油、硬化油、エステル交換油、リン脂質、ワックス、ステロール、スタノール、テルペン、および植物、乳、または動物由来の脂肪酸が含まれるが、これらに限定されない。

あるいは、本発明の方法は、上記列挙した炭水化物およびタンパク質を使用して、炭水化物とタンパク質の両方を含む粉末に使用することができる。本発明の、粉末状の可溶性起泡組成物は、気体を保持することが可能な複数の内部空隙を有する微粒子構造を提供するのに効果的な、任意の方法によって生成することができる。水溶液の、従来の気体注入噴霧乾燥は、これらの粉末状の可溶性起泡組成物を製造するのに好ましい方法であるが、気体注入を行わない水溶液の噴霧乾燥も、適切な方法である。気体注入を行わない噴霧乾燥は、典型的には、比較的小さい内部空隙容積を有する粒子を生成するが、このそれほど好ましくない方法も、適切な内部空隙容積を有するタンパク質を含まない粉末、炭水化物を含まない粉末、およびその他の粉末を製造するのに使用することができる。窒素ガスが好ましいが、空気、二酸化炭素、亜酸化窒素、またはこれらの混合物を含めた、任意のその他の食品級のガスを気体注入に使用することができる。

噴霧乾燥中の気泡形成および内部空隙の生成を改善するために、１種または複数の界面活性剤を使用して本発明の起泡組成物を処方することは随意である。適切な界面活性剤の適切なレベルでの使用は、内部空隙の相対的なサイズ、数、および容積に影響が及ぶように使用することができる。ほとんどの食品タンパク質はもともと表面活性であるので、タンパク質を含有する多くの適切な、炭水化物を含まない組成物は、界面活性剤を必要とすることなく適度な内部空隙容積で製造することができる。しかし、タンパク質を含まない組成物の製造は、界面活性剤を使用することによって大幅に改善できることが発見されている。界面活性剤には、ポリソルベート、スクロースエステル、ステアロイルラクチレート、モノ／ジグリセリド、モノ／ジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル、およびリン脂質のような、食品認可済みの乳化剤が含まれる。一部の炭水化物は表面活性であり、その他の炭水化物と組み合わせて使用してタンパク質を含まない組成物を処方することができる。適切な表面活性炭水化物には、アラビアゴム、アルギン酸プロピレングリコール、およびオクテニルコハク酸置換デンプンのような親油性の修飾された食品デンプンが含まれる。

１種または複数の緩衝剤を使用する、本発明のタンパク質をベースにした起泡組成物の処方は、噴霧乾燥を容易にし、元に戻すのを容易にするのに使用することができる。適切な緩衝剤の適切なレベルでの使用は、粉末の溶解および製品のあぶくの属性を改善しつつ、適度な粒子の内部空隙容積を提供するのに用いることができる。本発明で使用される好ましい緩衝剤は、有機または無機酸の塩である。すでに述べた利益をもたらすことに加えて、これらの緩衝剤は、酸性飲料などのある特定の製品適用例において、タンパク質の凝集または変性に対する耐性も改善する。最も好ましい緩衝剤は、有機酸のナトリウム塩およびカリウム塩である。適切な緩衝剤には、クエン酸、リンゴ酸、フマル酸、およびリン酸のナトリウム、カリウム、カルシウム、およびマグネシウム塩が含まれるが、これらに限定されない。

本発明で、起泡組成物の製造に使用される粉末は、外部からの気体圧力にかける前のかさ密度およびタップ密度が０．１〜０．７ｇ／ｃｃの範囲内であり、典型的には０．２〜０．６ｇ／ｃｃであり、骨格密度が０．３〜１．６ｇ／ｃｃの範囲内であり、典型的には０．４〜１．５ｇ／ｃｃであり、真密度が１．２〜１．６ｇ／ｃｃであり、内部空隙容積が５〜８０％の範囲内であり、典型的には１０〜７５％である。比較的大きい内部空隙容積を持つ粉末は、気体を保持する容量が大きいので、一般に好ましい。内部空隙容積は、適切には、少なくとも約１０％、好ましくは少なくとも約３０％、より好ましくは少なくとも約５０％である。粉末のガラス転移温度は３０〜１５０℃の間であり、典型的には４０〜１２５℃、より典型的には５０〜１００℃の間である。粉末の含水率は、０〜１５％の間であり、典型的には１〜１０％、より典型的には２〜５％の間であり、水分活性は０〜０．５の間であり、典型的には０．０５〜０．４、より典型的には０．１〜０．３の間である。

「閉じ込められた気体」という用語は、粉末構造の内部空隙に存在し、粉末構造を開放することなしにこの構造から逃げることのできない気体を意味する。「保持された気体」という用語は、粉末構造の内部空隙に存在し、周囲の外部気体圧力または気体組成の変化に応じて亀裂またはその他の開口を通してその構造に進入しかつ出て行くことのできる気体を意味する。粉末中に存在する気体の大部分は、本発明の実施形態によって外部気体圧力を加えかつ解除した後に、大気に接続された粉末の内部空隙内に、物理的に保持されることが好ましい。本発明により適切に使用することができる気体は、窒素、二酸化炭素、亜酸化窒素、空気、またはこれらの混合物から選択することができる。窒素が好ましいが、任意のその他の食品級の気体を使用して、粉末に外部気体圧力をかけることができる。

「構造」、「微粒子構造」、「粒子構造」、または「粉末構造」という用語は、大気に対して閉じている多数の密閉内部空隙、大気に対して開放された多数の内部空隙、またはこれらの組合せを含有する構造を意味する。これらの空隙は、泡が生成されるようこの構造を液体に溶解したときに気泡として放出される、大量の気体を保持することが可能である。「非晶質」という用語は、大部分が結晶質ではないガラス状構造を意味する。

「粉末状の可溶性起泡組成物」、「粉末状の起泡組成物」、または「起泡組成物」という用語は、液体、特に水性液体に、溶解するか、または崩壊し、そのような液体に接触したときに泡またはあぶくを形成する、任意の粉末を意味する。

パーセンテージは、他に特に指定しない限り、起泡組成物の重量を基準とする。

「炭水化物」および「タンパク質」という用語は、それぞれ、本発明の粉末の最終用途に適合した任意の炭水化物またはタンパク質を意味する。これは実際、消費に耐えるものでなければならないことを意味する。

「乳化剤」という用語は、本発明の粉末の最終用途に適合されかつタンパク質ではない、油または気体の乳化特性を有する任意の表面活性化合物を意味する。

かさ密度（ｇ／ｃｃ）は、漏斗を通してメスシリンダに注いだときに、所与の重量（ｇ）の粉末が占める体積（ｃｃ）を測定することによって決定する。タップ密度（ｇ／ｃｃ）は、粉末をメスシリンダに注ぎ、その粉末が最低の体積になるまでメスシリンダを振動させ、その体積を記録し、粉末を計量し、重量を体積で割ることによって決定する。骨格密度（ｇ／ｃｃ）は、ヘリウム比重瓶（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＡｃｃｕＰｙｃ １３３０）を使用して、計量した量の粉末の体積を測定し、重量を体積で割ることによって決定する。骨格密度は、密度の尺度であり、大気に対して密閉された、粒子中に存在する任意の空隙の容積を含み、さらに、粒子間の間隙容量と、大気に通じる粒子中に存在する任意の空隙の容積とを除外するものである。本明細書では内部空隙と呼ぶ密閉空隙の容積は、全ての内部空隙が除去されるよう、または全ての内部空隙が大気に通じるよう乳鉢および乳棒で粉砕した後に、粉末の骨格密度を測定することによっても得られる。本明細書では真密度（ｇ／ｃｃ）と呼ぶこのタイプの骨格密度は、粉末を構成する固形分だけの実際の密度である。内部空隙容積（％）、すなわち粉末を構成する粒子に含有される密閉内部空隙の容積％は、逆数骨格密度（ｃｃ／ｇ）から逆数真密度（ｃｃ／ｇ）を差し引き、次いでその差に骨格密度（ｇ／ｃｃ）および１００％を掛けることによって決定される。

ガラス転移温度は、硬質のガラス状態から軟質のゴム状態への粉末組成物の転移によって特徴付けられる２次的相変化を表す。一般に、気体の溶解度および拡散速度は、ガラス転移温度にあるかまたはそれよりも高い温度の物質において、高くなる。ガラス転移温度は、化学組成および湿分レベルに依存し、一般に、平均分子量が低くなるにつれおよび／または水分が高いくなるにつれ、ガラス転移温度は低くなる。ガラス転移温度は、当業者に知られている任意の適切な方法を使用して、粉末の含水率を低下させるかまたは上昇させるだけで、それぞれ意図的に上げることができまたは下げることができる。ガラス転移温度は、確立された示差走査熱量測定または熱機械式分析技法を使用して、測定することができる。

保持された大気圧の気体を含有する本発明の新規な起泡組成物は、空の密閉内部空隙を含有する適切な粒子構造を有する、タンパク質ベースの粉末、炭水化物ベースの粉末、可溶性コーヒーをベースにした粉末、またはこれらの組合せが含まれるがこれらに限定されることのない任意の噴霧乾燥した粉末を、任意の適切な圧力容器中、加圧下で、ガラス転移温度よりも低い温度に加熱し、圧力を急速に解除することによってまたは減圧前に容器を冷却することによって、その粉末を冷却することにより、製造することができる。１つの方法は、圧力容器内に粉末を密閉し、圧縮気体で加圧し、次いで予熱した炉または浴内に置くことによって、あるいは内部コイルまたは外部ジャケットを通して電流または高温流体を循環させることによって、圧力容器を加熱して、粉末の温度を、加圧気体で粒子の内部空隙を満たすのに有効な時間だけガラス転移温度未満に上昇させ、次いで粉末が入っており依然として加圧されている容器を、浴内に置くことによって、または低温流体を循環させることによって、ほぼ室温まで冷却し、次いで圧力を解除し、容器を開放して、起泡組成物を回収することである。好ましい方法は、外部から加熱または冷却することなく、周囲温度の圧力容器内で、気体の加圧および粉末の減圧を実施することである。起泡組成物は、任意の適切な手段を使用して、バッチごとに、または連続的に生成することができる。

一般に、粉末は、５〜７０℃の範囲の温度、好ましくは２０〜６０℃、より好ましくは２５〜４０℃の温度に、１〜１０００秒間、好ましくは５〜６００秒間、より好ましくは６０〜３００秒間加熱する。圧力容器内の圧力は、１００〜３０００ｐｓｉの範囲内、好ましくは２００〜２０００ｐｓｉ、より好ましくは５００〜１５００ｐｓｉの範囲内である。窒素ガスの使用が好ましいが、空気、二酸化炭素、亜酸化窒素、またはこれらの混合物を含めた任意のその他の食品級の気体を使用して、容器を加圧することができる。粉末の気体含量および起泡能力は、一般に、加工圧力と共に増大する。加熱すると、圧力容器に加えられる初期圧力を、かなり増大させることができる。加熱中、圧力容器内で達せられる最大圧力は、初期圧力に、ケルビン温度単位を使用した加熱温度と初期温度との比を掛けることにより、見積もることができる。例えば、容器を２５℃（２９８Ｋ）で１０００ｐｓｉに加圧し、次いで７０℃（３４３Ｋ）に加熱する場合、圧力容器内の圧力は、約１１５０ｐｓｉに上昇することになる。閉じ込められた加圧気体を含有する、得られた粉末状起泡組成物は、一般にその粒径が約１から５０００ミクロンの間であり、典型的には約５から２０００ミクロンの間、より典型的には約１０から１０００ミクロンの間である。

粉末中の密閉内部空隙が開放される程度は、一般に、加えられる外部気体圧力および時間と共に増大し、比較的高い圧力を使用して、効果を高めることができ、かつ加工処理時間を短縮することができる。粉末の粒径分布は、ガス化を好ましい条件下で実施した場合、典型的には意味があるように変化することはない。加えられた外部気体圧力は、粉末を構成するガラス状非晶質粒子に応力亀裂を形成し、それによって密閉内部空隙の少なくとも一部が開放され、外部からの気体圧力が解除されたときに、空の空隙の少なくとも一部が大気圧の気体で満たされると考えられる。

粉末を、ガラス転移温度よりも低い温度で加圧し、さらに減圧した場合、一般にこれらの粒子は、減圧してから短時間の間、かすかな泡のはじける音を出す。粉末の外観およびかさ密度は、典型的には、ガラス転移温度よりも低い温度で加圧することによって著しく変化しないが、骨格密度、内部空隙容積、および保持される気体含量は、典型的には、著しく変化する。

粉末は、水分の侵入に対して適切に保護された状態で、ガラス転移温度よりも低い温度で保存した場合、その変化した構造、内部空隙容積、および保持される気体含量を、良好な安定性を保ったまま維持する。室温で、密閉した容器内に保存された粉末は、一般に、何カ月も後にうまく機能する。ガラス転移温度よりも低い温度で加圧された粉末は、加圧気体を長時間にわたって保持しない。しかし驚くべきことに、ガラス転移温度よりも低い温度で加圧した噴霧乾燥粉末は、典型的には、加圧気体が失われた後であっても、加圧されていない粉末よりも著しく多くのあぶくを生成することを発見した。この有益な起泡能力の増大は、乾燥中に粒子から水が蒸発することによって形成された、これまでは空の内部空隙に、大気圧の気体が侵入することによって引き起こされると考えられる。噴霧乾燥した起泡組成物の起泡能力を増大させる、この新規な方法は、優れた結果と共に室温で実施できることがわかった。

これら新規な起泡組成物に関する好ましい使用は、可溶性飲料ミックス、特にインスタントコーヒーおよびカプチーノミックスにおいてである。しかし、液体でもとに戻される任意のインスタント食品に使用することができる。これらの起泡組成物は、典型的には、冷たい液体に十分溶解してあぶくを生成するが、溶解および起泡能力は、一般に、高温の液体で元に戻すことにより改善される。適用例には、インスタント飲料、デザート、チーズパウダー、シリアル、スープ、トッピングパウダー、およびその他の製品が含まれる。

以下の実施例を、本発明のさらなる理解をもたらすために含めるが、決して本発明の範囲を限定するものではない。

３３ＤＥグルコースシロップ固形分（９２％、乾燥ベース）およびオクテニルスクシネート置換デンプン（８％、乾燥ベース）の５０％水溶液に、窒素注入し、噴霧乾燥して、複数の内部空隙を有する非晶質粒子から構成されるタンパク質を含まない粉末を生成した。本質的に１００％の炭水化物粉末は、白色であり、かさ密度が０．２５ｇ／ｃｃ、タップ密度が０．３１ｇ／ｃｃ、骨格密度が０．５９ｇ／ｃｃ、内部空隙容積が６１％、真密度が１．５１ｇ／ｃｃ、Ｔ_ｇが７４℃、含水率が約２％であった。１部の可溶性コーヒー、２部の砂糖に対する約３部の粉末の重量比で用いて、この粉末をインスタント加糖（sweetened）コーヒーミックスに使用すると、このミックス約１１ｇを、８８℃の水１３０ｍｌを使用して、内径６５ｍｍの２５０ｍｌビーカー内で元に戻したときに、飲料表面を完全に覆う量のあぶくが約７ｍｍの高さまで生成された。

タンパク質を含まない粉末６ｇを、圧力容器（７５ｃｃ容量のステンレス鋼気体サンプリングシリンダー；Ｗｈｉｔｅｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製；本明細書の全ての実施例で使用する）内で５分間、１０００ｐｓｉで、窒素ガスを用いて２５℃で加圧し、次いで減圧した。加糖コーヒーミックスにおいて未処理の粉末を等量の処理済み粉末で置き換えることで、この処理が粉末の起泡能力を約１４０％まで増大することが示された。処理済みおよび未処理の粉末によってもたらされた、元に戻した飲料ミックスのあぶく密度と徐々に増えるあぶく体積とに関する知見を使用して、各粉末によって放出された気体の量（室温および圧力に対して補正した）を見積もった。未処理の粉末は、粉末１ｇ当たり約２ｃｃの気体を放出し、一方、処理済みの粉末は、粉末１ｇ当たり約５ｃｃの気体を放出すると見積もられた。粉末は、減圧してから短時間の間、かすかな泡のはじける音を出したが、これはおそらく、加圧気体を含有するには弱すぎる、拡散制限された開放空隙を取り囲む壁が、破裂したためと考えられる。処理済み粉末のかさ密度は変化しなかったが、骨格密度は０．８９ｇ／ｃｃまで上昇し、また内部空隙容積は４１％に減少しており、これは、加圧および／または減圧の力が、粒子の脱水中に形成された、これまでの空の内部空隙の一部を大気に開放し、起泡能力を増大させたことを示している。この仮説は、１週間後であっても、処理済み粉末が高い起泡能力を保っているという事実によって指示される。

３３ＤＥグルコースシロップ固形分（９８．５％、乾燥ベース）、ポリソルベート２０（１％、乾燥ベース）、およびアルギン酸プロピレングリコール（０．５％、乾燥ベース）の５０％水溶液に、窒素注入し、噴霧乾燥して、複数の内部空隙を有する非晶質粒子から構成される、タンパク質を含まない粉末を生成した。約９９％の炭水化物粉末は、白色であり、かさ密度が０．２４ｇ／ｃｃ、タップ密度が０．３０ｇ／ｃｃ、骨格密度が０．６４ｇ／ｃｃ、内部空隙容積が５６％、真密度が１．４７ｇ／ｃｃ、Ｔ_ｇが６８℃、含水率が約４％であった。この粉末を、実施例１の方法により加糖コーヒーミックスに使用すると、このミックス約１１ｇを、８８℃の水１３０ｍｌを使用して、内径６５ｍｍの２５０ｍｌビーカー内で元に戻したときに、飲料表面を完全に覆う量のあぶくが約１１ｍｍの高さまで生成された。

タンパク質を含まない粉末６ｇを、圧力容器内で５分間、１０００ｐｓｉで、窒素ガスを用いて２５℃で加圧し、次いで減圧した。加糖コーヒーミックスにおいて未処理の粉末を等量の処理済み粉末で置き換えることで、この処理が粉末の起泡能力を約６５％まで増大することが示された。処理済みおよび未処理の粉末によってもたらされた、元に戻した飲料ミックスのあぶく密度と徐々に増えるあぶく体積とに関する知見を使用して、各粉末によって放出された気体の量（室温および圧力に対して補正した）を見積もった。未処理の粉末は、粉末１ｇ当たり約３．５ｃｃの気体を放出し、一方、処理済みの粉末は、粉末１ｇ当たり約６ｃｃの気体を放出すると見積もられた。粉末は、減圧してから短時間の間、かすかな泡のはじける音を出した。処理済み粉末のかさ密度は変化しなかったが、骨格密度は１．０４ｇ／ｃｃまで上昇し、内部空隙容積は２９％に減少しており、これは、加圧および／または減圧の力が、粒子の脱水中に形成された、これまでの空の内部空隙の一部を大気に通じさせ、起泡能力を増大させたことを示している。この仮説は、１週間後であっても、処理済み粉末が高い起泡能力を保っているという事実によって指示される。

以下の表１は、実施例１の方法による加糖コーヒーミックスにおいて、未処理の粉末を等量の処理済み粉末で置き換えた場合、実施例１の方法に従って、実施例１の噴霧乾燥したタンパク質を含まない粉末の追加の６ｇのサンプルを、以下に列挙した時間および圧力で窒素ガスにより２５℃で加圧したときに得られる結果をまとめたものである。未処理の生成物は、実施例１の未処理の粉末であり、比較のためこの表に含める。生成物ＡおよびＢは、異なる時間で２５０ｐｓｉで加圧された、未処理の粉末のその他のサンプルであり；生成物Ｃは、３７５ｐｓｉで加圧された未処理の粉末の別のサンプルであり；生成物Ｄは、５００ｐｓｉで加圧された未処理の粉末の別のサンプルであり；生成物Ｅは、７５０ｐｓｉで加圧された未処理の粉末の別のサンプルである。生成物Ｆは、１０００ｐｓｉで加圧された実施例１の粉末であり、比較のためこの表に含める。生成物Ｇは、生成物Ｆよりも長い時間、１０００ｐｓｉで加圧された、未処理の粉末の別のサンプルである。２５０ｐｓｉで３０分間加圧すると、２５０ｐｓｉで５分間だけ加圧した場合に比べてその起泡能力がごくわずかだけ上昇したことがわかる。３７５ｐｓｉ、５００ｐｓｉ、７５０ｐｓｉ、または１０００ｐｓｉで３０分間加圧した場合、５分間だけ加圧した対応する粉末の起泡能力は、さらに上昇しなかった。

以下の表２は、実施例１の方法による加糖コーヒーミックスにおいて、未処理の粉末を等量の処理済み粉末に置き換えた場合に、実施例１の方法に従って、実施例２の噴霧乾燥したタンパク質を含まない粉末の追加の６ｇのサンプルを、以下に列挙した圧力で５分間、窒素ガスにより２５℃で加圧したときに得られる結果をまとめたものである。未処理の生成物は、実施例２の未処理の粉末であり、比較のためこの表に含める。生成物Ａは、２５０ｐｓｉで加圧された、未処理の粉末の別のサンプルであり；生成物Ｂは、３７５ｐｓｉで加圧された未処理の粉末の別のサンプルであり；生成物Ｃは、５００ｐｓｉで加圧された未処理の粉末の別のサンプルであり；生成物Ｄは、７５０ｐｓｉで加圧された未処理の粉末の別のサンプルである。生成物Ｅは、１０００ｐｓｉで加圧された実施例２の粉末であり、比較のためこの表に含める。生成物Ｆは、生成物Ｅよりも長い時間、１２５０ｐｓｉで加圧された、未処理の粉末の別のサンプルである。２５０ｐｓｉまたは１０００ｐｓｉで３０分間加圧した場合、５分間だけ２５０ｐｓｉまたは１０００ｐｓｉで加圧した対応する粉末の起泡能力は、さらに上昇しなかった。圧力が上昇すると、おそらくこれまでの空の内部空隙のより多くの部分が開放されることによって、骨格密度が徐々に増大し、これにより粉末の起泡能力が増大しつつ、残された内部空隙の全容積が減少することが見出された。粉末のかさ密度は、圧力処理の影響を受けなかった。

ラクトースおよび３３ＤＥグルコースシロップ固形分（５２％、乾燥ベース）、スキムミルクパウダー（４７％、乾燥ベース）、およびリン酸二ナトリウム（１％、乾燥ベース）の５０％水溶液に、窒素注入し、噴霧乾燥して、炭水化物およびタンパク質を含む粉末を生成した。この白色粉末は、非晶質粒子構造を有し、ミルクのような香りを持ち、かさ密度が０．３４ｇ／ｃｃ、タップ密度が０．４０ｇ／ｃｃ、骨格密度が０．７１ｇ／ｃｃ、内部空隙容積が５２％、真密度が１．４９ｇ／ｃｃ、Ｔ_ｇが６１℃、含水率が約３％であった。この粉末を、実施例１の方法により加糖コーヒーミックスに使用した場合、このミックス約１１ｇを、８８℃の水１３０ｍｌを使用して、内径６５ｍｍの２５０ｍｌビーカー内で元に戻したときに、飲料表面を完全に覆う量のあぶくが約１０ｍｍの高さまで生成された。

炭水化物およびタンパク質を含有する粉末６ｇを、圧力容器内で５分間、１０００ｐｓｉで、窒素ガスを用いて２５℃で加圧し、次いで減圧した。加糖コーヒーミックスで、未処理の粉末を等量の処理済み粉末に置き換えることで、この処理が粉末の起泡能力を約１６０％まで増大することが示された。処理済みおよび未処理の粉末によってもたらされた、元に戻した飲料ミックスのあぶく密度と徐々に増えるあぶく体積とに関する知見を使用して、各粉末によって放出された気体の量（室温および圧力に対して補正した）を見積もった。未処理の粉末は、粉末１ｇ当たり約３．５ｃｃの気体を放出し、一方、処理済みの粉末は、粉末１ｇ当たり約８．５ｃｃの気体を放出すると見積もられた。粉末は、減圧してから短時間の間、かすかな泡のはじける音を出した。処理済み粉末のかさ密度は変化しなかったが、骨格密度は０．７５ｇ／ｃｃまで上昇し、また内部空隙容積は５０％に減少しており、これは、加圧および／または減圧の力によって、粒子の脱水中に形成された、これまでの空の内部空隙の一部が大気に開放されて、起泡能力を増大させたことを示している。この仮説は、１週間後であっても、処理済み粉末が高い起泡能力を保っているという事実によって指示される。

気体注入することなく、水溶液を噴霧乾燥することによって生成された、市販の炭水化物を含まない加水分解ゼラチン粉末を得た。９９．２％乾燥ベースのタンパク質粉末は、非晶質粒子構造を有し、薄黄色であり、かさ密度が０．４５ｇ／ｃｃ、タップ密度が０．５４ｇ／ｃｃ、骨格密度が１．１５ｇ／ｃｃ、内部空隙容積が１８％、真密度が１．４１ｇ／ｃｃ、Ｔ_ｇが８０℃、含水率が約６％であった。１部の可溶性コーヒー、２部の砂糖、３部の発泡クリーマーに対して、粉末約１部の重量比を用いて、この粉末をインスタントカプチーノミックスに添加した。カプチーノミックス約１３ｇを、８８℃の水１３０ｍｌを使用して、内径６５ｍｍの２５０ｍｌビーカー内で元に戻すことにより、飲料表面を完全に覆う量のあぶくが約１４ｍｍの高さまで生成された。

炭水化物を含まない粉末６ｇを、圧力容器内で５分間、１０００ｐｓｉで、窒素ガスにより２５℃で加圧し、次いで減圧した。カプチーノミックスで、未処理の粉末を等量の処理済み粉末に置き換えた場合、この処理が粉末の起泡能力を約１５０％まで増大することが示された。処理済みおよび未処理の粉末によってもたらされた、元に戻した飲料ミックスのあぶく密度と徐々に増えるあぶく体積とに関する知見を使用して、各粉末によって放出された気体の量（室温および圧力に対して補正した）を見積もった。未処理の粉末は、粉末１ｇ当たり約２ｃｃの気体を放出し、一方、処理済みの粉末は、粉末１ｇ当たり約５．５ｃｃの気体を放出すると見積もられた。粉末は、減圧してから短時間の間、かすかな泡のはじける音を出した。処理済み粉末のかさ密度は変化しなかったが、骨格密度は１．２４ｇ／ｃｃまで上昇し、内部空隙容積は１２％に減少しており、これは、加圧および／または減圧の力が、粒子の脱水中に形成された、これまでの空の内部空隙の一部を大気に開放して、起泡能力を増大させたことを示している。この仮説は、１週間後であっても、処理済み粉末が高い起泡能力を保っているという事実によって指示される。

３３ＤＥグルコースシロップ固形分（８２％、乾燥ベース）、および、部分的水素添加大豆油の分散エマルジョン（１０％、乾燥ベース）を含有する、表面活性オクテニルコハク酸ナトリウム置換デンプン（８％、乾燥ベース）の５０％水溶液に、窒素注入し、噴霧乾燥して、複数の内部空隙を有する非晶質粒子から構成される、タンパク質を含まない粉末を生成した。約９０％の炭水化物粉末は、白色であり、かさ密度が０．２１ｇ／ｃｃ、タップ密度が０．２６ｇ／ｃｃ、骨格密度が０．５２ｇ／ｃｃ、内部空隙容積が６４％、真密度が１．４４ｇ／ｃｃ、Ｔ_ｇが６５℃、含水率が約３％であった。この粉末を、実施例１の方法によりインスタント加糖コーヒーミックスに使用すると、このミックス約１１ｇを、８８℃の水１３０ｍｌを使用して内径６５ｍｍの２５０ｍｌビーカー内で元に戻したときに、飲料表面を完全に覆う量のあぶくが約１０ｍｍの高さまで生成された。

タンパク質を含まない粉末６ｇを、圧力容器内で５分間、１０００ｐｓｉで、窒素ガスにより２５℃で加圧し、次いで減圧した。加糖コーヒーミックスで、未処理の粉末を等量の処理済み粉末に置き換えると、この処理が粉末の起泡能力を約１００％まで増大することが示された。処理済みおよび未処理の粉末によってもたらされた、元に戻した飲料ミックスのあぶく密度と徐々に増えるあぶく体積とに関する知見を使用して、各粉末によって放出された気体の量（室温および圧力に対して補正した）を見積もった。未処理の粉末は、粉末１ｇ当たり約３．５ｃｃの気体を放出し、一方、処理済みの粉末は、粉末１ｇ当たり約６．５ｃｃの気体を放出すると見積もられた。粉末は、減圧してから短時間の間、かすかな泡のはじける音を出したが、これはおそらく、加圧気体を含有するには弱すぎる、拡散制限された開放空隙を取り囲む壁の破裂による。処理済み粉末のかさ密度は変化しなかったが、骨格密度は０．６４ｇ／ｃｃまで上昇し、また内部空隙容積は５６％に減少しており、これは、加圧および／または減圧の力によって、粒子の脱水中に形成された、これまでの空の内部空隙の一部を大気に開放して、起泡能力を増大させたことを示している。

噴霧乾燥した可溶性エスプレッソコーヒー粉末を、特許文献４の教示に従って製造した。この粉末は、非晶質粒子構造を有し、かさ密度が０．１９ｇ／ｃｃ、タップ密度が０．２２ｇ／ｃｃ、骨格密度が０．７２ｇ／ｃｃ、内部空隙容積が５１％、真密度が１．４７ｇ／ｃｃ、Ｔ_ｇが７４℃であった。この粉末を、実施例７のインスタントカプチーノミックスに使用すると、このミックス約１１ｇを、２５０ｍｌのビーカー内で８８℃の水１３０ｍｌに溶いて元に戻したときに、飲料表面を完全に覆う量のあぶくが約１４ｍｍの高さまで生成された。

粉末５ｇを、圧力容器内で５分間、１０００ｐｓｉで、窒素ガスにより２５℃で加圧し、次いで減圧した。インスタントカプチーノミックスで、未処理のコーヒー粉末を等量の処理済みコーヒー粉末に置き換えると、この処理がコーヒー粉末の起泡能力を約６５％まで増大することが示された。処理済みおよび未処理のコーヒー粉末によってもたらされた、元に戻した飲料ミックスのあぶく密度と徐々に増えるあぶく体積とに関する知見を使用して、各粉末によって放出された気体の量（室温および圧力に対して補正した）を見積もった。未処理のコーヒー粉末は、コーヒー１ｇ当たり約４ｃｃの気体を放出し、一方、処理済みのコーヒー粉末は、コーヒー１ｇ当たり約６．５ｃｃの気体を放出すると見積もられた。粉末は、減圧してから短時間の間、かすかな泡のはじける音を出した。処理済み粉末のかさ密度は変化しなかったが、骨格密度は１．３５ｇ／ｃｃまで上昇し、また内部空隙容積は８％に減少しており、これは、加圧および／または減圧の力が、粒子の脱水中に形成された、これまでの空の内部空隙の一部を大気に開放して、起泡能力を増大させたことを示している。

本発明を、好ましい実施形態に関してかなり詳細に述べてきたが、本発明は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者に明らかな非常に数多くの修正および変更が可能であることが明らかであろう。

Claims (35)

1. 大気圧の気体で満たされた内部空隙を有する非晶質粒子を含む粉末状可溶性起泡組成物を製造するための方法であって、前記方法は、
   空の内部空隙を有する非晶質粒子を含む粉末状可溶性噴霧乾燥組成物に、外部気体圧力をかける工程と、
   該可溶性噴霧乾燥組成物を、ガラス転移温度よりも低い温度に加熱する工程と、
   該組成物を減圧し、それによって、該組成物の空の内部空隙の少なくとも一部を大気圧の気体で満たす工程と
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記外部気体圧力は、少なくとも約２００ｐｓｉであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記外部気体圧力は、少なくとも約５００ｐｓｉであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記外部気体圧力は、少なくとも約１０００ｐｓｉであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記外部気体圧力は、少なくとも約１秒間加えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記外部気体圧力は、少なくとも約１分間加えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記外部気体圧力をもたらすのに使用される気体は、空気、窒素、二酸化炭素、亜酸化窒素、およびこれらの混合物からなる群から選択された気体であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記噴霧乾燥組成物は、タンパク質を含まないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記噴霧乾燥組成物は、分散された脂肪であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記噴霧乾燥組成物は、炭水化物を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記噴霧乾燥組成物は、界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記界面活性剤は、乳化剤であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記乳化剤は、ポリソルベート、スクロースエステル、ステアロイルラクチレート、モノ／ジグリセリド、モノ／ジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル、リン脂質、アルギン酸プロピレングリコール、親油性加工デンプン、またはこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記噴霧乾燥組成物は、炭水化物を含まないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記噴霧乾燥組成物は、タンパク質を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記噴霧乾燥組成物は、分散された脂肪を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
17. 前記噴霧乾燥組成物は、緩衝剤をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 前記緩衝剤は、有機酸または無機酸の塩であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記塩は、クエン酸、フマル酸、リンゴ酸、リン酸、またはこれらの混合物の、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、またはカルシウム塩からなる群から選択されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記噴霧乾燥組成物は、分散された脂肪を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
21. 前記組成物は、外部気体圧力をかける前に、少なくとも約１０％の内部空隙容積を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
22. 前記粒子は、前記外部気体圧力をかける前に、少なくとも約３０％の内部空隙容積を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
23. 前記粒子は、前記外部気体圧力をかける前に、少なくとも約５０％の内部空隙容積を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
24. 前記組成物は、周囲条件で液体に溶解したときに、前記起泡組成物１ｇ当たり少なくとも約２ｃｃの気体を放出するのに十分な量で大気圧の気体を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
25. 前記組成物は、周囲条件で液体に溶解したときに、前記起泡組成物１ｇ当たり少なくとも約５ｃｃの気体を放出するのに十分な量で大気圧の気体を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
26. ガラス転移温度よりも低い加熱温度から、前記可溶性噴霧乾燥組成物を冷却する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
27. 前記冷却する工程は、前記組成物を減圧する前に実施されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記冷却する工程は、前記組成物を減圧しながら実施されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
29. 前記冷却する工程は、前記組成物を、ガラス転移温度よりも低い加熱温度からほぼ室温まで冷却する工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
30. 前記外部圧力を加える工程は、組成物に熱を加えながら実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
31. 前記熱を加える工程は、組成物に外部圧力を加える前に実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
32. 前記噴霧乾燥組成物は、水溶液の気体注入噴霧乾燥を介して形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
33. 内部空隙を有する粒子を含む組成物を形成するために、水溶液を気体注入噴霧乾燥する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
34. 前記気体注入噴霧乾燥で使用される気体は、空気、窒素、二酸化炭素、亜酸化窒素、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
35. 内部空隙を有する粒子を含む組成物を形成するために、水溶液の、非気体注入式噴霧乾燥を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。