JP2010514445A

JP2010514445A - 起泡性組成物およびその製法

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Publication number: JP2010514445A
Application number: JP2009544139A
Authority: JP
Inventors: リンツェラーバリー; フィリップイミソントーマス; セリアリステファノ; ジェイムスオックスフォードフィリップ
Original assignee: クラフト・フーヅ・グローバル・ブランヅリミテッドライアビリティカンパニー
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2027-11-26
Also published as: WO2008082817A1; BRPI0720705B8; CN101578050A; CN101578050B; ES2600207T3; EP2099311A1; UA99723C2; BRPI0720705B1; JP5447956B2; BRPI0720705A2; CA2665241A1; US20080160139A1; RU2009129098A; US8980357B2; NO20091520L; EP2099311B1; KR101641034B1; KR101546540B1; CA2665241C; KR20090094396A

Abstract

少なくとも約１０℃の臨界温度を有する封入された超臨界流体を含有する複数の内部空隙を有する粒子状材料を含む起泡性組成物を提供する。さらに、そのような起泡性組成物を調製するための方法を提供する。少なくとも約１０℃の臨界温度を有する超臨界流体を、周囲温度を超えるガラス転移温度を有する粒子状材料と、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で接触させ、ここで、粒子状材料は複数の内部空隙を含む。粒子状材料を、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で、粒子状材料の複数の内部空隙中への超臨界流体の移動を可能にするのに有効な時間にわたって保持する；続いて、温度を、粒子状材料のガラス転移温度未満に低減させ、それによって、超臨界流体の少なくとも一部を粒子状材料の複数の内部空隙中に封入する。

Description

関連出願
本出願は、２００７年１１月２１日に出願された米国特許出願第１１／９４３，７５８号の継続出願であり、２００６年１２月２６日に出願された米国仮出願第６０／８８２，７３８号の利益を請求し、その両方が、これによって、参照としてその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、起泡性組成物、および特に封入された超臨界流体を含む可溶性起泡性組成物、およびその製法を対象とする。

多くの慣用的に調製される食品品目、例えば、カプチーノ、ミルクセーキ、およびある種のスープは、望ましくはフロスまたは泡を含む。インスタント食品代替品を調製した消費者の便宜に対する増大する需要に応えるために、製造業は、慣用的に調製される食品品目と同一または同様の特性を有する便利なインスタント食品製品から消費者が望む食品製品を消費者に与える、さまざまなインスタント食品製品を開発してきた。製造業者らにとっての１つの挑戦は、所望のフロスまたは泡を有するインスタント食品製品をいかに製造するかである。

泡を有するインスタント食品製品を製造するために使用される１つの技術は、液体中における再構成の際に、泡を生成する粉末状起泡性組成物の使用を介する。起泡性粉末組成物は、多種多様の食品および飲料に対してフロスまたは泡の質感を与えるために使用されてきた。例えば、起泡性組成物は、水、牛乳、または他の適当な液体と組み合わせたときに、インスタントカプチーノおよび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、および同類のものに対して、フロスまたは泡の質感を与えるために使用されてきた。

泡またはフロスを与えるために使用することができるガス注入された起泡性クリーマーのいくつかの例は、特許文献１および特許文献２に記載されている。もっと最近では、特許文献３は、ガス化された炭水化物をタンパク質および脂質と組み合わせることによって製造される起泡性クリーマーを開示する。この技術を使用して、噴霧乾燥前の液体クリーマー組成物のガス注入を排除することが可能であった。

特許文献４は、ガス注入された起泡性クリーマーまたは２０重量％を超過してタンパク質を含有する化学的炭酸化材料を含有するクリーマーのどちらかである起泡性クリーマー組成物を開示する。記載される粉末は、不可欠な材料として、タンパク質、脂質および充填材物質を有し、充填材は、特に、水溶性炭水化物である。ホイップクリーム様のスプーンですくうことのできる性質を有する堅い泡を得るために、タンパク質の高い含有量が必要とされる。

別の起泡性組成物が、炭水化物、タンパク質、および封入された加圧ガスを含有するマトリックスを含む粉末状可溶性起泡性材料を開示する特許文献５に記載されている。しかしながら、炭水化物およびタンパク質の両方を含有する粉末状材料は、パッケージ化された食品製品の外観、風味、および貯蔵寿命に悪影響を及ぼし得る非酸化的褐変反応に対して感受性である。これらの複合体の化学反応は、タンパク質および炭水化物、特に、還元糖の間で生じて、大幅に変色しおよび食品製品の風味品質を損ない得る高分子顔料を形成する。特許文献６および特許文献７は、それぞれ、望ましくない褐変および風味品質低下に対する耐性を提供する非炭水化物起泡性組成物および非タンパク質起泡性組成物を記載する。

米国特許第４，４３８，１４７号明細書欧州特許第０，４５８，３１０号明細書米国特許第６，１２９，９４３号明細書欧州特許第０，８１３，８１５Ｂ１号明細書米国特許第６，７１３，１１３号明細書米国特許出願公開第２００６／００４００３３号明細書米国特許出願公開第２００６／００４００３４号明細書米国特許出願公開第２００６／００４００３８号明細書

現行の起泡性組成物およびその製造方法の不利点は、起泡性組成物の構造中へガスを導入するのに必要とされる比較的長い処理時間、および廃棄ガスおよび他の物質からもたらされる高い原料物質原価を含む。従って、再構成の際に所望の起泡性特性を示し、および処理時間および原料物質原価を望ましく低減する方法によって調製されることができるインスタント食品および飲料製品に用いる起泡性組成物の必要性が依然として存在する。本発明は、本発明の実施形態の以下の記載から明らかになるように、これらおよび他の利益を提供する。

従って、１つの態様において、本発明は、少なくとも約１０℃の臨界温度を有する超臨界流体を、周囲温度を超えるガラス転移温度を有する粒子状材料と、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で接触させ、ここで、粒子状材料は複数の内部空隙を含む工程；粒子状材料を、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で、粒子状材料の複数の内部空隙中への超臨界流体の移動を可能にするのに有効な時間にわたって保持する工程；および温度を粒子状材料のガラス転移温度未満にまで低減させ、それによって、超臨界流体の少なくとも一部を粒子状材料の複数の内部空隙中に封入する工程
を含む、起泡性組成物を調製するための方法を提供する。

本発明の別の態様に従って、起泡性組成物は、少なくとも約１０℃の臨界温度を有する封入された超臨界流体を含有する複数の内部空隙を有する粒子状材料を含んで提供される。

さらに別の態様に従って、本発明は、少なくとも約１０℃の臨界温度を有する超臨界流体を、周囲温度を超えるガラス転移温度を有する粒子状材料と、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で接触させ、ここで、粒子状材料は複数の内部空隙を含む工程；粒子状材料を、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で、粒子状材料の複数の内部空隙中への超臨界流体の移動を可能にするのに有効な時間にわたって保持する工程；および温度を粒子状材料のガラス転移温度未満にまで低減させ、それによって、超臨界流体の少なくとも一部を、粒子状材料中に封入する工程を含む方法によって調製される起泡性組成物を提供する。

本発明の１つの態様に従うフローチャート図である。実施例１で得られた実験データからコンパイルした代表的な時間−温度−圧力分析結果を示す図である。二酸化炭素の流体状態および流体密度を、定圧１００バールのゲージでの温度の関数として示すグラフである。

本発明は、例えば、インスタントカプチーノおよび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、および同類のものを含む食品および飲料製品中に使用するための、封入された超臨界流体を含有する起泡性組成物およびそれを調製するための方法を提供する。起泡性組成物は、多孔質の粒子状材料の孔隙構造内に超臨界流体を封入する工程によって調製される。本明細書中で使用される際に、「孔隙構造」は、粒子状材料の複数の内部空隙を言い、および「内部空隙」は、周囲の大気に開かれていない粒子状材料の閉鎖孔隙としても知られる、密閉内部空隙を言う。内部空隙のより詳細な説明、内部空隙容積を測定するために使用される方法、およびこの発明での使用に適当な内部空隙容積の範囲は、それぞれ参照によって本明細書中に組み込まれる特許文献６、特許文献７、および特許文献８中に提供される。

本発明の１つの態様に従って、少なくとも約１０℃の臨界温度を有する超臨界流体を、周囲温度を超えるガラス転移温度を有する粒子状材料と、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で接触させ、ここで、粒子状材料は複数の内部空隙を含む工程；粒子状材料を、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で、粒子状材料の複数の内部空隙中に超臨界流体の少なくとも一部を移動させるのに有効な時間にわたって保持する工程；および温度を粒子状材料のガラス転移温度未満にまで低減させ、それによって、超臨界流体の少なくとも一部を粒子状材料の複数の内部空隙中に封入する工程を含む、起泡性組成物を調製するための方法を提供する。

本発明のさらに別の態様に従って、起泡性組成物は、少なくとも約１０℃の臨界温度を有する超臨界流体を、周囲温度を超えるガラス転移温度を有する粒子状材料と、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で接触させ、ここで、粒子状材料は複数の内部空隙を含む工程；粒子状材料を、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で、粒子状材料の複数の内部空隙中への超臨界流体の移動を可能にするのに有効な時間にわたって保持する工程；および温度を粒子状材料のガラス転移温度未満にまで低減させ、それによって、超臨界流体の少なくとも一部を、粒子状材料中に封入する工程を含む方法によって調製される。

粒子状材料は、可食性でありおよび周囲温度を超えるガラス転移温度（すなわち、０℃以上）を有するべきである。好ましくは、ガラス転移温度は、約３０℃から約１５０℃、およびより好ましくは約５０℃から約１３０℃の範囲内である。好ましくは、粒子状材料の含水率（任意の超臨界流体がその内部空隙に封入される前後の両方）は、約０〜２０重量％、より好ましくは約１〜１０重量％、およびさらにより好ましくは、約２〜５重量％の範囲内である。好ましくは、粒子状材料の粒径（任意の超臨界流体がその内部空隙に封入される前後の両方）は、約１〜５０００ミクロン、好ましくは約５〜２０００ミクロン、およびより好ましくは約１０〜１０００ミクロンである。粒子状材料は、炭水化物、タンパク質、および／またはそれらの混合物を含む様々な形態であってもよい。粒子状材料は、任意選択的に、炭水化物および／またはタンパク質に加えて分散した脂肪を含んでもよい。

適当な炭水化物は、例えば、糖類（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、およびマルトースなど）、多価アルコール類（グリセロール、プロピレングリコール、ポリグリセロール類、およびポリエチレングリコール類など）、糖アルコール類（ソルビトール、マンニトール、マルチトール、ラクチトール、エリトリトール、およびキシリトールなど）、オリゴ糖類、多糖類、デンプン加水分解製品類（マルトデキストリン類、グルコースシロップ類、コーンシロップ類、高マルトースシロップ類、および高フルクトースシロップ類など）、ゴム類（キサンタン、アルギン酸塩類、カラギーナン類、グアーガム、ジェランガム、ローカストビーンガム、および加水分解されたゴム類など）、可溶性繊維（イヌリン、加水分解されたグアーゴム、およびポリデキストロースなど）、変性デンプン（水中に可溶性または分散性である物理的または化学的に変性されたデンプンなど）、変性セルロース（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など）および／またはそれらの混合物を含む。

適当なタンパク質は、例えば、乳タンパク質類、大豆タンパク質類、卵タンパク質類、ゼラチン、コラーゲン、小麦タンパク質類、加水分解されたタンパク質類（加水分解されたゼラチン、加水分解されたコラーゲン、加水分解されたカゼイン、加水分解されたホエータンパク質、加水分解された乳タンパク質、加水分解された大豆タンパク質、加水分解された卵タンパク質、加水分解された小麦タンパク質、およびアミノ酸類など）、および／またはそれらの混合物を含む。

適当な脂肪は、例えば、野菜、乳製品、または動物源、およびそれらの留分または混合物に由来する、脂肪類、油類、水素添加油類、エステル交換化油類、リン脂質類、および脂肪酸類を含む。脂肪は、ワックス類、ステロール類、スタノール類、テルペン類、およびそれらの留分または混合物から選択されても良い。

任意選択的に、粒子状材料は、実質的に炭水化物フリーおよび／または実質的にタンパク質フリーの（例えば、可溶性コーヒー粉末など）であってもよい。好ましい実質的に炭水化物フリーおよび／または実質的にタンパク質フリーの粒子状材料は、特許文献６、特許文献７および特許文献８中に記載されるものを含む。そのような粒子状材料の例は、以下の第１表中にそれぞれのガラス転移温度と共に説明される。本明細書中で使用される際に、本発明の炭水化物フリーの起泡性組成物は、約１％未満、好ましくは約０．５％未満、およびより好ましくは０．１％未満の炭水化物を含有する。特に、本発明の好ましい炭水化物フリーの組成物は、炭水化物を欠いている。本発明のタンパク質フリーの起泡性組成物は、約１％未満、好ましくは約０．５％未満、およびより好ましくは約０．１％未満のタンパク質を含有する。特に、本発明の好ましいタンパク質フリーの組成物は、タンパク質を欠いている。

好ましくは、粒子状材料は、起泡性組成物の構造が封入された超臨界流体を維持するのに十分に強いように選択される材料または材料の混合物を含む。ガラス転移温度（Ｔｇ）は、堅いガラス状の粒子状固体状態から軟化したゴム状の粒子状固体状態への粉末組成物の変化によって特徴付けられる二次相変化を明らかにする。この軟化したゴム状の粒子状の固体状態は、液化した溶融状態（その中では、全ての加熱された粒子は、均質の粘性流体中に一体化されるであろう）とは明確に区別される。一般的に、ガス溶解度およびガス拡散速度は、Ｔｇ以上の物質中で、より大きい。Ｔｇは、化学組成および水分レベルに依存し、および、一般的に、より低い平均分子量および／またはより高い水分は、Ｔｇを低下させることとなる。Ｔｇは、当業者に知られる任意の適当な方法を使用して、粉末の含水率を単純に低減または増大させることによって、意図的に、それぞれ上昇または低下させることができる。Ｔｇは、確立した示差走査熱量測定または熱機械的分析技術を使用して測定することができる。

付加的な、任意選択的な材料は、例えば、人工甘味料、乳化剤、安定化剤、増粘剤、流動剤（flowing agents）、色素、風味、芳香、および同類のものを含む。適当な人工甘味料は、サッカリン、チクロ、アセサルフェーム、アスパルテームのようなＬ−アスパルチルベースの甘味料、およびこれらの混合物を含む。適当な乳化剤は、モノグリセリド類、ジグリセリド類、レシチン、モノ−ジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル類（ＤＡＴＥＭ）、ステアロイルラクチレート類、変性食品用デンプン類、ポリソルベート類、ＰＧＡ、スクロースエステル類、およびそれらの混合物を含む。適当な安定化剤は、リン酸二カリウムおよびクエン酸ナトリウムを含む。適当な流動剤は、例えば、シリカアルミン酸ナトリウム（sodium silica aluminate）、二酸化ケイ素、およびリン酸トリカルシウムを含む。

本発明での使用のために適当な超臨界流体は、例えば、超臨界二酸化炭素、超臨界亜酸化窒素、キセノンのような超臨界希ガス、フレオンのような超臨界ハロゲン化炭化水素、およびエタン、プロパン、ブタン、エチレンおよび同類のもののような超臨界炭化水素を含んでもよい。超臨界二酸化炭素、超臨界亜酸化窒素、および超臨界希ガスは好ましい。超臨界流体は、少なくとも約１０℃、好ましくは約１０℃から約１７５℃の範囲内、より好ましくは約２５℃から約１５０℃の範囲内の臨界温度を有する。超臨界流体は、好ましくは、約２０ａｔｍから約１００ａｔｍの範囲内、より好ましくは約３０ａｔｍから約８０ａｔｍの範囲内の臨界圧力、および約０．１ｇ／ｃｃから約１．６ｇ／ｃｃの範囲内、より好ましくは約０．１５ｇ／ｃｃから約１．４ｇ／ｃｃの範囲内、およびもっとも好ましくは約０．２ｇ／ｃｃから約１．２ｇ／ｃｃの範囲内の密度を有する。１０℃未満の臨界温度を有する超臨界流体（例えば、約−１４７℃の臨界温度を有するＮ₂）は、本発明での使用に適当でない。

超臨界流体は、その臨界温度および臨界圧力の両方を超える温度および圧力における物質である。臨界温度および臨界圧力の組み合わせが、液体状態が存在しなくなる熱力学的な臨界点を定義する。本明細書中で使用される際に、超臨界流体は、その熱力学的な臨界点を超える温度および圧力に到達している気体を言う。封入された超臨界流体は、多孔質の粒子状材料の内部空隙中に存在するそのような超臨界流体を言う。超臨界流体の臨界温度および圧力および粒子状材料のガラス転移温度に依存して、粒子状材料の孔隙構造内に超臨界流体を封入するために必要とされる温度および圧力は、封入されたときにもはや超臨界状態にない超臨界流体をもたらす可能性があると考えられる。例えば、多孔質の粒子状材料の内部空隙内に、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で封入される超臨界流体は、続いて、粒子状材料がそのガラス転移温度未満にまで冷却されおよび封入された超臨界流体がその臨界温度未満にまで冷却されるときに、気体または気体および液体の混合物に転化される可能性がある。本明細書中で使用される際に、封入された超臨界流体は、そのような物質を同様に包含する。第２表は、多くの適当な気体に関するおおよその臨界温度（℃）、臨界圧力（バール）、臨界密度（ｇ／ｃｃ）、および液体密度（ｇ／ｃｃ）の公表データを提供する。

１つの形態において、起泡性組成物は、粒子床を通って超臨界流体の連続流を通過させることによって、粒子状材料の内部空隙の内部に超臨界流体を封入することによって調製される。好ましくは、粒子状材料の温度を、加熱された超臨界流体が粒子床を通過する際の超臨界流体との直接接触によって、粒子状材料のガラス転移温度（Ｔｇ）を超えて上昇させる。加えて、または代替手段において、粒子状材料の温度を、直接または間接加熱のための当業者に知られるさまざまな方法（例えば、ジャケット加熱された混合容器、マイクロ波加熱、赤外線（「ＩＲ」）加熱、および同類のもの）を用いて、Ｔｇよりも上に上昇させてもよい。

粒子状材料の温度をＴｇよりも上に上昇させるとすぐに、粒子状材料を、粒子状材料の複数の内部空隙の中に超臨界流体の少なくとも一部を移動させるのに有効な時間にわたって、好ましくは約１分から約３０分の範囲内、より好ましくは約５分から約２０分の範囲内で、Ｔｇを超える温度で保持する。続いて、粒子状材料の温度を、粒子状材料のＴｇ未満に、好ましくはＴｇを少なくとも約１０℃下回るまで、より好ましくはＴｇを少なくとも約２０℃下回るまで、およびもっとも好ましくはＴｇを少なくとも約３０℃下回るまで、低下させる。好ましくは、超臨界流体または液体をＴｇ未満の温度で粒子床を通過させる際の、超臨界流体またはより好ましくは液体との直接接触によって、粒子状材料の温度を、粒子状材料のＴｇ未満に低下させる。加えて、または代替手段において、粒子状材料の温度は、当業者に知られるさまざまな方法を使用して、Ｔｇ未満に低下させてもよい。好ましくは、粒子状材料は、約２℃／分を超える速度、より好ましくは、約４℃／分を超える速度、さらにより好ましくは８℃／分を超える速度、およびもっとも好ましくは、約１２℃毎分を超える速度で、急速に冷却される。冷却の速度は、Ｔｇを超える温度からＴｇを少なくとも約１０℃下回る温度への、粒子状材料の冷却の平均速度を言う。粒子状材料の冷却の速度は、冷却プロセスの間、粒子状材料および粒子床に侵入する流体の温度の間の温度差の関数として、変化することが認識されている。好ましくは、圧力は、プロセスの間中、超臨界流体の臨界圧力以上に維持される。

このプロセスは、粒子状材料の内部空隙の内側に封入されている超臨界流体をもたらす。好ましくは、封入された超臨界流体は、少なくとも約０．５重量パーセントの結果として生じる起泡性組成物を含む。起泡性組成物が、粉末状または粒状の食品または飲料製品の一部として含まれる場合、ガスは、温水または冷水での再構成の際に、急速に放出される。起泡性組成物は、周囲条件で液体中に溶解するとき、好ましくは、組成物のグラムあたり少なくとも約２ｃｃ、およびより好ましくは少なくとも約５ｃｃのガスを放出する。周囲温度で、起泡性組成物の内部空隙の内側に封入される超臨界流体の圧力は、大気圧（１バール）よりも大きく、好ましくは５バールよりも大きく、より好ましくは１０バールよりも大きく、およびもっとも好ましくは２０バールよりも大きい。ガスの急速な放出は、外観が本物のカプチーノの泡と同様の泡の層を生み出す。

上述のように調製される起泡性組成物は、容器を通る流体の連続流が無く一方で圧力下である静止系によって調製される慣用の起泡性組成物を上回る多くの驚くべき利点を提供することが見出されている。より具体的には、本発明者らは、粒子床を通って超臨界流体の連続流を通過させる工程は、静止系中で調製される慣用の起泡性組成物において見出されるよりも少量の望ましくない粒子状材料の凝集をもたらすことを見出した。理論によって制限されることを望むものではないが、超臨界流体の連続流を通過させる工程は、粒子間の接触時間を最小化することによって、および初期加熱の間に粒子状材料、特に、表面吸収された水分を乾燥させることによって、粒子凝集を阻害すると考えられる。本発明者らは、粒子凝集は、望ましくない、より大きい平均粒径（すなわち、約５００μｍ超）、より大きい気泡サイズ、および驚くべきことに、比較的劣る溶解度を有する製品をもたらすことを見出した。従って、凝集した粒子は、多くの場合、完成製品から除去しなければならず、これは、より長い処理時間および廃棄物質をもたらす。

図１を参照して、本発明の１つの態様に従う起泡性組成物のバッチ製造を可能にする系を説明する。図に示されるように、粒子状材料（多孔質の噴霧乾燥粉末など）を圧力容器中にロードする。二酸化炭素を、周囲温度で所望の圧力に到達するまで（好ましくは、約２０バール超、より好ましくは約５０バール超）容器底の中に導入する。所望の圧力が達成されたらすぐに、超臨界二酸化炭素の連続流を粒子状材料を通して導入する。二酸化炭素は、容器の中に導入される前に、粒子状材料のガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度にまで加熱され、および容器内の圧力は、超臨界二酸化炭素の臨界圧力以上に維持される。

容器中の粒子状材料の温度がＴｇを超えるとすぐに、それは、特定の材料の内部空隙中に超臨界流体の少なくとも一部を移動させるのに有効な時間にわたって、該温度に保持される。その後、容器中に、３０℃以下の温度の液体二酸化炭素を導入することによって、または、その臨界点（３１℃）よりも高いがしかし粒子状材料のガラス転移温度よりも低い温度の超臨界二酸化炭素を導入することによって、粒子状材料を急速に冷却する。一般的に、容器中に導入される二酸化炭素の温度が低ければ低いほど、および容器中への二酸化炭素の導入の速度が速ければ速いほど、粒子状材料の冷却速度は速い。粒子状材料の温度が約４０℃未満になるとすぐに、容器を減圧することができ、および起泡性組成物はアンロードされる。

任意選択的に、プロセスの異なる段階で、複数の圧力容器を直列につなぎおよび／または分離して、本発明に従う起泡性組成物の連続または半連続製造を可能にしてもよい。そのような配列は、有利にも、さらに、ガス損失、原料物質原価、および処理時間を低減させる。

別の形態において、封入された超臨界流体の少なくとも一部は、液化ガスを含み、加圧ガスと接触していてもよい。これは、例えば、超臨界流体の温度を臨界温度未満まで素早く低減させる工程、および圧力を臨界圧力以上に維持して、凝縮された液化ガスを粒子状材料の内部空隙の内側に封入する工程によって成し遂げられてもよい。そのような場合は、封入された超臨界流体は、結果として生じる起泡性組成物のより大きい重量パーセント（好ましくは、少なくとも約１．０重量パーセント）を含んでもよく、これは、起泡性組成物の再構成の際に放出されるべきガスの、所望の、より大きな量を可能にする。なぜならば、液化ガスは、粒子状材料が再構成される場合は、急速にガスに転化されるからである。

さらに別の形態において、例えば、揮発性の風味または芳香材料、水、可塑剤、植物抽出物、栄養素、および／またはビタミン類を含む１つまたは複数の可溶性添加剤が、超臨界流体中に組み込まれてもよい。結果として、可溶性添加剤（単数または複数）の少なくとも一部もまた、超臨界流体と共に、粒子状材料の内部空隙の内側に封入される。１つの形態において、例えば、液体での再構成の際、起泡性組成物は、ガスの放出および泡の層の産生に加えて、風味および／または芳香の所望のバーストを放出してもよい。

１つの形態において、風味および／または芳香材料は、部分的または全体的に超臨界流体中に分配、溶解、または分散することが可能な風味または芳香材料の揮発性の液体または固体成分を含む。揮発性の超臨界流体可溶性風味または芳香材料は、起源が天然または合成であってもよく、好ましくは、２５℃および大気圧でその純粋な形態で主に液体または固体である超臨界流体可溶性または超臨界流体混和性の臭気活性揮発性の化学成分の少なくとも１つからなる。それは、好ましくは、３００℃未満、より好ましくは２００℃未満、およびもっとも好ましくは１５０℃未満の沸点を有する。本明細書中で使用される際に、沸点は、揮発性の超臨界流体可溶性の風味または芳香材料が大気圧で揮発（vaporize）または熱分解する温度を言う。臭気活性は、臭覚を通じて知覚することが可能な任意の風味または芳香材料の揮発性の液体または固体成分を言う。適当な揮発性の超臨界流体可溶性の風味および芳香材料は、バニリン、カンフェン、安息香酸ベンジル、桂皮アルデヒド、デカン酸エチル、デカナール、２−ヘプチルフラン、酢酸ノニル、オクタン酸エチル、リナロール、１−オクタノール、酢酸ヘプチル、ベンズアルデヒド、ｄ−リモネン、ヘキサン酸エチル、ミルセン、ヘプタナール、２−ヘプタノン、ペンタン酸メチル、２−エチルフラン、２，３−ブタンジオン、およびそれらの混合物を含んでもよく、しかしこれらに限定されない。

以下の実施例は、本発明の様々な態様をさらに説明するが、しかし、添付した特許請求の範囲に記載される発明の範囲を制限することを意図するものではない。特に断りのない限り、全ての百分率および割合は、重量による。本明細書に引用される全ての参考文献は、これによって、参照により組み込まれる。

実施例１
以下の実施例は、６５ｍｍの内径を有する２５０ｍｌのビーカー中で１５０ｍｌの温水（８８℃）を用いて再構成されたインスタントカプチーノミックスにおける、本発明の利益を明らかにする。

起泡性組成物を、以下の手順に従って調製した。まず、複数の内部空隙を含有し９２％のマルトデキストリンおよび８％のオクチニルコハク酸ナトリウム置換デンプン（sodium octenylsuccinate substituted starch）（乾燥重量）からなる、３００ｇの多孔質の噴霧乾燥粉末（レーザー回折によって測定される際に、０％＞５００μｍで、１３０μｍの平均粒径（Ｄ５０）を有する）を、２Ｌのステンレス鋼圧力容器中にロードした。このタンパク質フリーの炭水化物粉末は、約１００℃のガラス転移温度（Ｔｇ）および約７０容積パーセントの内部空隙容積を有していた。二酸化炭素ガスは、周囲温度（約２２℃）で容器底中に導入され、および容器内の圧力が５７バールゲージに到達するまで圧縮された。付加的な量の二酸化炭素ガスを、約１２９℃の最高温度（その臨界温度を超える）にまで徐々に加熱し、容器内の圧力が１０２バールゲージ（７４バールの臨界圧力を超える）に到達するまで容器底中に導入した。これらの加熱および圧縮条件の下、二酸化炭素を、気体から超臨界流体に変化させた。

圧力が１０２バールゲージに到達するとすぐに、超臨界二酸化炭素の連続流を、高圧ポンプの出口で測定される際に約１０Ｌ／ｈの速度で、粉末床を通して、開始した。二酸化炭素を容器中に導入される前に粉末のＴｇを超える温度にまで加熱し、および容器内の圧力を約１０２バールゲージの圧力（７４バールの臨界圧力を超える）で維持したことに注意されたい。

容器中の粉末の温度がＴｇを超えるとすぐに、粉末を約１０分間にわたって該温度に維持した。この実施例においては、容器を加圧しおよび粉末を、容器底近くで測定される際に、１０１℃にまで加熱するのに要した時間は、３０分であった。

次いで、約４０℃の超臨界二酸化炭素を約１０Ｌ／ｈの速度で容器中に導入することによって、粉末を、１０２バールゲージの圧力でＴｇ未満の温度にまで急速に冷却した。図２を参照して、この実施例においては、冷却および減圧全体（約４０℃および０バールゲージまで）は、４１分を要し；粉末を、容器底の近くで測定される際に、１０５℃から７１℃まで冷却する時間は３分であり、および１０５℃から４５℃まで冷却する時間は７分であった。これは、Ｔｇを超える温度からＴｇより約３０℃低い温度まで、約１１℃／分を超える平均冷却速度、および従って、Ｔｇを超える温度からＴｇより約１０℃低い温度まで、約１１℃／分を超える平均冷却速度と同等である。図２を参照して、粉末の冷却は、粉末の加熱よりもはるかに急速に起こった。なぜならば、粉末を冷却するために使用される、より低い温度（約４０℃）の超臨界二酸化炭素は、粉末を加熱するために使用される、より高い温度（粉末のＴｇを超える）の超臨界二酸化炭素よりも大きな密度（およそ０．６５ｇ／ｃｃ）および熱容量を有していたためである。図３を参照して、加熱および冷却の間に達した両方の温度、および中間の温度における超臨界流体は、周囲温度における気体二酸化炭素よりも有利にも大きい密度および熱容量を有していた。粉末の温度が約４０℃に到達するとすぐに、容器を減圧し、および粉末をアンロードした。

３ｇのこの封入された超臨界二酸化炭素を含有する起泡性組成物を、可溶性コーヒー、慣用の起泡性クリーマー粉末、および砂糖からなる１１．５ｇのインスタントカプチーノミックスに添加し、および上述のように再構成したとき、泡の高さ（液体の表面および泡の最高部の間で測定される）は、３０ｍｍを超えていた。対照的に、加圧された粉末の添加なしに生み出された泡の高さは、約１０ｍｍであった。泡密度および増分の泡容積の知識を使用して、起泡性組成物によって放出されるガスの量（室温および圧力に補正）を、周囲温度（２５℃）および圧力で少なくとも約２．７重量パーセントの推定ガス含有量に相当する、粉末のグラムあたり少なくとも約１５ｃｃと推定した。起泡性組成物は、約０．１６ｃｃ／ｇの測定された内部空隙容積に相当する、約１８容積パーセントの内部空隙容積を有していた。

これらのデータは、もし全ての封入された超臨界二酸化炭素が、周囲室温まで冷却されるときに起泡性組成物の内部空隙内に気体として存在したならば、内部空隙内の推定ガス圧力（２５℃で９５バール；２０℃で９３バール；１０℃で９０バール；０℃で８７バール）は、液体二酸化炭素と接触している二酸化炭素ガスの知られている飽和蒸気圧限度（２５℃で６４バール；２０℃で５７バール；１０℃で４５バール；０℃で３５バール）を著しく超過したであろうことを示す。この発見は、飽和蒸気圧限度を超過するガス圧力の形成を防止するのに十分な、かなりの部分の超臨界二酸化炭素は、冷却の間に起泡性組成物の内部空隙内で液体状態に凝縮したことを示す。従って、これは、二酸化炭素のごく一部は起泡性組成物の固相中に溶解し得るという可能性を参酌したときでさえ、気体および液化二酸化炭素の混合物が、冷却された起泡性組成物の内部空隙内に存在することを示す。この有益な結果は、容器を減圧しおよび粉末を臨界温度未満の温度まで（周囲室温まで）冷却する前に、粉末をＴｇ未満の温度まで冷却することによって、超臨界二酸化炭素を、意図的に、臨界温度（３１℃）および臨界圧力（７４バール）をはるかに超過する温度（Ｔｇ；約１００℃）および圧力（約１０２バール）で粉末の内部空隙内に封入したために、得られた。

起泡性組成物のガス含有量（１５ｃｃ／ｇ）を内部空隙の容積（０．１６ｃｃ／ｇ）で割り、および次いで、得られた９４気圧のガス圧力をバール単位に換算（１気圧は１．０１３２５バールと同等）することによって、２５℃における内部空隙内の９５バールのガス圧力を推定した。より低い温度に関して記載された推定ガス圧力を、理想気体の法則を適用することによって得た。

しかしながら、推定方法は、冷却された起泡性組成物の内部空隙内における気体および液化二酸化炭素の混合物の存在を裏付けるために必要とされない。なぜならば、確立された理論によると、封入された超臨界流体が臨界温度の直下の温度まで冷却される際に、一部は凝縮して、臨界圧力直下の圧力で飽和蒸気相（気相）と平衡状態で接触する液相を提供するからである。起泡性組成物がより低い温度にさらに冷却される場合は、ますます大部分の気相が凝縮して、平衡状態の混合物中における液相の割合を増大させるにつれて、内部空隙の飽和蒸気圧は低減する。この冷却プロセスは、一般に、圧力が温度の関数としてプロットされる場合の二酸化炭素の相図の十分に確立された気相−液相の境界線をトラックする。一般的に、臨界温度の直下の温度まで冷却する前の起泡性組成物の内部空隙内に封入された超臨界流体の圧力が高くなればなるほど、飽和蒸気と平衡状態の液体に凝縮する部分が多くなり、および、温度が臨界温度未満にさらに低減されればされるほど、液体に凝縮する飽和蒸気の部分が多くなる。従って、相対的に高い超臨界流体の圧力の使用は、一般に、臨界温度未満の温度において冷却された起泡性組成物の内部空隙内で、気体二酸化炭素と平衡状態の、相対的に大量の封入された液化二酸化炭素を提供する。

実施例２
以下の実施例は、望ましくない粒子凝集を阻害することに関して、静止系を上回る本発明に従う連続流系の利益を明らかにする。実施例１において上述する手順に従って、第１の起泡性組成物（試料１）を調製し、そこで、超臨界二酸化炭素の連続流は、粉末を加熱および冷却するために容器底の中に導入された。

３つの比較の起泡性組成物（試料２〜４）を、閉鎖系または静止系中で調製した。各比較試料において、実施例１の多孔質の噴霧乾燥粉末および超臨界二酸化炭素を、ジャケット加熱容器中にロードした。加圧シリンダからの二酸化炭素で容器を充填することによって、各容器内の出発圧力を３６および６４バールの間に設定した。次いで、容器を密閉し、および温度が粉末のガラス転移温度を超えるまで加熱した。各容器内の最大圧力は、試料２において１０１バール、試料３において８８バール、および試料４において５０バールであった。

全４つの試料に関して、篩がけによって測定される際に、製品＞５００μｍ［粒径］のパーセントとして、凝集度を決定した。結果は、以下の第３表中に示される。試料１は、本発明に従う連続流系中で調製され、有利にも、有効に０％の製品＞５００μｍを有していた。比較において、試料２〜４は、閉鎖系または静止系中で調製され、それぞれ、４０％、５０％、および４０％の製品＞５００μｍを有していた。従って、連続流系は、有利にも、粒子凝集を阻害することが観察された。

実施例３
以下の実施例は、６５ｍｍの内径を有する２５０ｍＬのビーカー中で２００ｍＬの温水（８８℃）を用いて再構成されたインスタントコーヒー粉末およびインスタントカプチーノミックスにおける、本発明の利益を明らかにする。

起泡性組成物を、以下の手順に従って調製した。まず、複数の内部空隙を含有する１２００ｇの多孔質の噴霧乾燥された可溶性コーヒー粉末（レーザー回折によって測定される際に、０％＞５００μｍで、１９２μｍの平均粒径（Ｄ５０）を有する）を、８Ｌのステンレス鋼圧力容器にロードした。この可溶性コーヒー粉末は、約６０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）および約５５容積パーセントの内部空隙容積を有していた。二酸化炭素ガスを、周囲温度（約２２℃）で容器底中に導入し、および容器内の圧力が５５バールゲージに到達するまで圧縮した。付加的な量の二酸化炭素ガスを、約８５℃の最高温度（その臨界温度を超える）まで徐々に加熱し、および容器内の圧力が１００バールゲージ（７４バールの臨界圧力を超える）に到達するまで、容器底中に導入する。これらの加熱および圧縮条件の下、二酸化炭素を、気体から超臨界流体に変化させた。

圧力が１００バールゲージに到達するとすぐに、超臨界二酸化炭素の連続流を、粉末床を通して、約１０Ｌ／ｈの速度で（高圧ポンプの出口で測定）開始した。二酸化炭素を、容器中に導入される前に、粉末のＴｇを超える温度まで加熱し、および容器内の圧力を約１００バールゲージ（７４バールの臨界圧力を超える）の圧力で維持した。

容器中の粉末の温度がＴｇを超過するとすぐに、粉末を、該温度で約１０分にわたって保持した。この実施例においては、容器を加圧しおよび粉末を、容器の出口近くで測定される際に、６０℃の温度まで加熱するために要する時間は、５０分であった。この実施例においてガラス転移温度を超える温度にまで粉末を加熱するのに必要とされる時間は、二酸化炭素の流速に関連して、この実施例における存在する粉末のより多い量および圧力容器のより大きなサイズに起因して、実施例１において必要とされる時間よりも長かった。また、温度が測定された場所は、実施上の配慮に起因して、実施例１における場所と異なっていた。ガラス転移温度を超えるまで粉末を加熱するために必要とされる時間は、温度および／または容器中への超臨界二酸化炭素の流速を調整することによって、当業者によって容易に変更され得る。

容器の減圧に続いて、分離器を空にし、およびおよそ１．３ｇの高度に芳香を有する褐色に色付いた水性物質が存在していたことがわかった。理論によって制限されることを望むものではないが、この物質は、水および可溶性コーヒー粉末の表面から抽出された芳香成分を含むと考えられる。図１を参照して、分離器は、可溶性コーヒー粉末を含有する容器から二酸化炭素の流がその中を通過する加圧タンクを含む。分離器内の圧力および温度は、二酸化炭素が液相および気相の両方で存在することができる圧力および温度に維持されるので、分離器に入る二酸化炭素は、したがって、液体部分（これは分離器の底に集まる）および気体部分に分離され、これは、分離器の上部から取り出され、および続いて凝縮され、加熱され、および次いで可溶性コーヒー粉末を含有する容器を通される。液体二酸化炭素中に可溶性であるがしかし気体二酸化炭素にはそうではない、分離器に入る二酸化炭素のストリーム中に存在する任意の成分は、分離器中に留保される。

次いで、３０℃と同じくらい低い温度で冷却された二酸化炭素の流を容器中に約１０Ｌ／ｈの速度で導入することによって、粉末を、１００バールゲージの圧力でＴｇ未満の温度まで急速に冷却した。この実施例においては、二酸化炭素を、二酸化炭素に関して３１℃の臨界温度未満に冷却し、従って、二酸化炭素を超臨界流体から液体の形態に転換した。図３を参照して、これは、流体および粉末の間の増大した温度差に起因して、およびまた、同一の圧力および３０℃の液体二酸化炭素は、同一の圧力（しかし臨界温度を超える温度）の超臨界二酸化炭素よりも大きい密度（およそ０．７７ｇ／ｃｃ）および熱容量を有するので、同一の圧力（しかし臨界温度を超える温度で）の超臨界二酸化炭素の使用に関連して、粉末の冷却速度を有利にも増大させた。図３を参照して、加熱および冷却の両方に使用される二酸化炭素は、周囲温度の気体二酸化炭素よりも有利に大きい密度および熱容量を有していた。粉末の温度が約３５℃に到達するとすぐに、容器を減圧し、および粉末をアンロードした。この実施例においては、６０．７℃の（Ｔｇを超える）温度から４９．８℃（Ｔｇ未満）まで粉末を冷却するために必要とされる時間は、丁度５分であり、および容器を（０バールゲージまで）冷却および減圧するために必要とされる時間は、２６分であった。

３ｇのこの封入された超臨界二酸化炭素を含有する起泡性組成物を、慣用の起泡性クリーマー粉末および砂糖からなる８．０ｇのインスタントカプチーノミックスに添加し、および上述のように再構成したとき、泡の高さ（液体の表面および泡の最高部の間で測定される）は１８ｍｍを超えていた。対照的に、加圧された粉末の添加なしに生み出された泡の高さは、約８ｍｍであった。同様に、３ｇの封入された超臨界二酸化炭素を含有する起泡性組成物を再構成して（任意の他の材料の添加なしで）インスタントコーヒー飲料を提供したとき、泡の高さ（液体の表面および泡の最高部の間で測定される）は１０ｍｍを超えていた。対照的に、加圧されていない可溶性コーヒー粉末（封入された超臨界二酸化炭素なし）を再構成したときに生み出される泡の高さは、丁度１．５ｍｍであった。泡密度および増分の泡容積の知識を使用して、起泡性組成物によって放出されるガスの量（室温および圧力に補正）を、少なくとも約１．２重量パーセントの推定ガス含有量に相当する、周囲温度（２５℃）および圧力で粉末グラムあたり少なくとも約７ｃｃと推定した。起泡性組成物は、約０．０７ｃｃ／ｇの測定した内部空隙容積に相当する、約９容積パーセントの内部空隙容積を有していた。

冷却された起泡性組成物の内部空隙内に存在する封入された超臨界流体の圧力を決定するために、実施例１におけるものと同一の計算を適用する場合、データは、この実施例において、気体および液化二酸化炭素の混合物は粉末の内部空隙内に存在し、実施例１における起泡性組成物を含む粉末の内部空隙中よりも、存在する液化二酸化炭素の量がわずかに多いことを示した。

Claims

少なくとも約１０℃の臨界温度を有する超臨界流体を、周囲温度を超えるガラス転移温度を有する粒子状材料と、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で接触させ、ここで、粒子状材料は複数の内部空隙を含む工程；
粒子状材料を、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で、粒子状材料の複数の内部空隙中への超臨界流体の移動を可能にするのに有効な時間にわたって保持する工程；および
温度を粒子状材料のガラス転移温度未満にまで低減させ、それによって、超臨界流体の少なくとも一部を粒子状材料の複数の内部空隙中に封入する工程
を含むことを特徴とする起泡性組成物を調製するための方法。
超臨界流体の温度を上昇させて、粒子状材料の温度を粒子状材料のガラス転移温度より上に上昇させる工程；および超臨界流体の温度を低減させて、粒子状材料の温度を粒子状材料のガラス転移温度未満に低減させる工程
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
粒子状材料を超臨界流体の連続流と接触させる工程
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
超臨界流体が二酸化炭素、亜酸化窒素、希ガス、ハロゲン化炭化水素、および炭化水素の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
超臨界流体が約０．１ｇ／ｃｃから約１．６ｇ／ｃｃの範囲内の密度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
封入された超臨界流体が少なくとも約０．５重量パーセントの起泡性組成物を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
封入された超臨界流体の少なくとも一部が液化ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
超臨界流体中で可溶性の少なくとも１つの添加剤を組み込む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。
粒子状材料が実質的に炭水化物フリーの粉末、実質的にタンパク質フリーの粉末、および可溶性コーヒー粉末の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
少なくとも約１０℃の臨界温度を有する封入された超臨界流体を含有する複数の内部空隙を有する粒子状材料
を含むことを特徴とする起泡性組成物。
超臨界流体が二酸化炭素、亜酸化窒素、希ガス、ハロゲン化炭化水素、および炭化水素の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の起泡性組成物。
超臨界流体が約０．１ｇ／ｃｃから約１．６ｇ／ｃｃの範囲内の密度を有する請求項１０に記載の起泡性組成物。
封入された超臨界流体が少なくとも約０．５重量パーセントの起泡性組成物を含むことを特徴とする請求項１０に記載の起泡性組成物。
封入された超臨界流体の少なくとも一部が液化ガスを含むことを特徴とする請求項１０に記載の起泡性組成物。
少なくとも１つの可溶性添加剤が超臨界流体中に組み込まれていることを特徴とする請求項１０に記載の起泡性組成物。
粒子状材料が少なくとも約３０℃のガラス転移温度を有し、および実質的に炭水化物フリーの粉末、実質的にタンパク質フリーの粉末、および可溶性コーヒー粉末の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の起泡性組成物。
少なくとも約１０℃の臨界温度を有する超臨界流体を、周囲温度を超えるガラス転移温度を有する粒子状材料と、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で接触させ、ここで、粒子状材料は複数の内部空隙を含む工程；
粒子状材料を、粒子状材料のガラス転移温度を超える温度で、粒子状材料の複数の内部空隙中への超臨界流体の移動を可能にするのに有効な時間にわたって保持する工程；および
温度を粒子状材料のガラス転移温度未満にまで低減させ、それによって、超臨界流体の少なくとも一部を、粒子状材料中に封入する工程
を含む方法によって調製されることを特徴とする起泡性組成物。
前記方法が：
超臨界流体の温度を上昇させて、粒子状材料の温度を粒子状材料のガラス転移温度を超える温度に上昇させる工程；および
超臨界流体の温度を低減させて、粒子状材料の温度を粒子状材料のガラス転移温度未満に低減させる工程
をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。
前記方法が、粒子状材料を超臨界流体の連続流と接触させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。
超臨界流体が、二酸化炭素、亜酸化窒素、希ガス、ハロゲン化炭化水素、および炭化水素の少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。
超臨界流体が約０．１ｇ／ｃｃから約１．６ｇ／ｃｃの範囲内の密度を有することを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。
封入された超臨界流体が少なくとも約０．５重量パーセントの起泡性組成物を含むことを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。
封入された超臨界流体の少なくとも一部が液化ガスを含むことを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。
少なくとも１つの可溶性添加剤が超臨界流体中に組み込まれていることを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。
粒子状材料が実質的に炭水化物フリーの粉末、実質的にタンパク質フリーの粉末、および可溶性コーヒー粉末の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の起泡性組成物。