JP2018533980A - 発泡された生地をベースとする食品ならびにその製造のための装置および方法ならびにその装置の使用 - Google Patents

発泡された生地をベースとする食品ならびにその製造のための装置および方法ならびにその装置の使用 Download PDF

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Abstract

発泡された生地をベースとする食品、特にスナック製品または焼成スナックを製造する方法および装置であって、ａ）ある重量割合のデンプン含有原料（Ｒ）およびある重量割合の水（Ｗ）を含んでなる発泡される食品マトリックスを用意すること、ｂ）前記発泡される食品マトリックスに、溶解させるガスまたは溶解しているガスを導入すること、ｃ）加圧下で前記発泡される食品マトリックスに、前記溶解ガスを導入すること、ｄ）圧力緩和によって気泡を形成することおよび前記製造される食品の発泡された食品マトリックスを形成する気泡成長の結果として前記生地の密度の結果的な減少を伴って体積を増加させること、ｅ）前記発泡された食品マトリックスの前記泡を安定化することを含んでなる、発泡された生地をベースとしグルテンを含まない食品の製造方法または装置は、設備およびメンテナンスの必要性を少なくする。これは、方法ステップｂ）および／または方法ステップｃ）において、食品マトリックスの水性部分に、ガスが１０バール≦ｐ＜前記ガスの臨界圧力の圧力にて、臨界点未満の亜臨界状態で導入され、溶解されて、発泡されることで成し遂げられる。発泡された生地をベースとしグルテンを含まない食品も、装置の使用と同じく規定されている。

Description

本発明は、発泡された生地をベースとする食品ならびにその生地をベースとする食品を製造するための方法および装置に関する。
本発明による発泡された生地をベースとする食品はグルテンを含有してもよいが、特にグルテンを含まない新鮮な焼成食品および長期保存可能な焼成食品に関する。
伝統的に焼成食品の製造は、生地調製、生地膨化、および焼成の加工工程に分けられる。
グルテン（小麦、ライ麦）を含有する穀物製品をベースとする新鮮な焼成食品の製造に応えて、生地の成分である小麦粉、水、酵母、または微生物と、塩が互いに作用し、３次元グルテン骨格を形成することがよく知られている。生地の膨化は、たいてい酵母誘発ガス形成によって生物学的、生化学的に起こり、生地に所望の液体−気体−固体構造をもたらす。生地のガス保持特性はグルテン骨格に由来し、ペイストリーに特徴的なクラム構造と風味豊かな感覚的な全体の印象を与える。焼成を受けて、成分の状態の熱変化およびペイストリーのクラムとクラスへの生地の転換が起こる。
ペイストリーの最適体積は、ガス生成強度とガス保持能との間の平衡条件の関数である。
グルテンを含まない焼成食品の場合、いわゆるグルテン骨格が欠けているため、これらの生地の発生ガス保持能も著しく低下する。発酵の間、発生したガスが失われ、かつ／または泡が繋がることによって気泡構造または多孔性が乱される。これにより、焼成品の体積の減少、密度が高く固い構造、および美味しくなさそうな外観などの不都合な品質特性が、完成したペイストリーに生じる。要約すると、グルテンを含まない焼成食品の開発の難しさは、柔らかい食感と細孔構造を作り出すとともにペイストリーの体積を大きくすることにある。
グルテンを含まない焼成食品を最適化するための現在知られている方法は、タンパク質の代わりになる可能な限り等価なものを見出すための配合に関する技術的手段に焦点を当てている。グルテンを含まない焼成食品の製造のためのレシピは、多くの場合、デンプン含有原料、例えば米粉およびさまざまな種類のデンプンに基づいている。これらの成分では焼成特性が低下するので、乳化剤、親水コロイド、および他の添加剤の使用を増やすことが多くの場合必要でもある。研究努力により、食感および構造の改善がもたらされてきたが、グルテンの機能性を完全に補うことはできていない。グルテンを含む生地とグルテンを含まない生地との基本的に異なる材料特性の結果として、純粋にレシピを重視する改良手段の成功は限られている。この観点から、伝統的な加工工程、特に生地の膨化を固守することはやはり有益ではない。
古典的な酵母による膨化にくわえて、サワードウまたは膨らまし剤を用いた膨化が新鮮な焼成食品の分野に普及している。しかし、パフペーストリーの場合、水の蒸発の結果として焼成過程の間に膨らまされた孔構造が形成されるので、これは物理的な膨化と呼ばれる。
焼成食品を膨らませるさらなる方法として、生地様の塊にガスを直接混ぜ込んだり取り込ませたりすることが言及されよう。この方法は、溶き卵白、卵黄、砂糖、および小麦粉の混合物をベースとする低粘性の生地またはビスケット塊の場合に、主に使用され、小麦成分が果たす役割は小さい。生地の粘性が高いので、この方法は新鮮な焼成食品の製造には適していない。
前述の従来の膨化の様式以外に、生地を膨らませるさらなる方法は特許や科学文献に見出すことができる。しかし、それらもたいていグルテン含有生地系向けに設計されており、したがって、ガス保持能を増加させる必要がある。
生地を発泡させるための取り組みは当初、生産プロセスをより効率的に設計するように、長い発酵時間を避けるという考え方に基づいていた。生地にガスを直接取り込ませることにより、酵母による長時間のガス生成は不必要になることになった。１８６５年には、特許（米国特許第４８，５３４号）が既に付与されており、その特許は、生地が炭酸または別のガスを高圧下で取り込む閉鎖型混練機での生地製造を提供する。言い換えれば、この公知の生産プロセスで使用されるガスは、可能な限り細かく生地に分散または分配される。それに続く緩和が、確実にガスを膨張させ、かつ生地の体積を増加させる。しかし、その緩和は、この公知の生産プロセスによってかろうじて監視または制御が可能であり、特にガス保持能が低い生地の場合には都合が悪い。
体積にくわえて、気泡の大きさおよび分布ひいてはのちのペイストリー内の細孔構造が有利に影響を受けるので、加圧下や真空下での生地を混練する基本的なアイデアが追求された。
１９６１年にイギリスでは、新しい混練機の開発によって、生地とクラムの構造の気泡分布の選択的制御が急速に進展した。生地成分は、いわゆるチョリーウッド法で部分真空下において混練機内で一緒に混合される。したがって、ペイストリーの構造は、より細かい多孔性にまで選択的に影響を受ける可能性がある。
押出技術に基づいた発明が連続プロセスの分野で公知である。押出法は、米国特許第５，４１７，９９２号（Ｒｉｚｖｉ）に記載されており、超臨界二酸化炭素（ＣＯ２）が生地マトリックス中に混合または注入され、その結果、使用済み二酸化炭素（ＣＯ２）が生地マトリックスの水性部分に加圧下で溶解された形態で存在する。二酸化炭素（ＣＯ２）の超臨界状態については、＞７３．７５バールの圧力および＞３０．９８℃の温度が必要とされる。
二酸化炭素（ＣＯ２）を加圧下で超臨界流体として押出機に置かれたグルテン含有生地マトリックスに注入する押出法も米国特許第５，１２０，５５９号（Ｒｉｚｖｉ）から公知である。
超臨界流体の場合、液体と気体状態の相境界が消滅する。流体には液体の密度と気体の粘度が使用される。この組み合わせは、減圧に応答した高い溶解能と完全な消滅を確実にする。超臨界流体および結果として生じる極端なプロセス条件を用いる際の不利な点は、できるだけ磨耗が少なく、それでもなおメンテナンスに大きな労力がいる適切な装置の選択にある。
前述の方法はすべて、主にグルテン含有生地系に関連する。そのため、生地は、グルテン含有生地に匹敵する材料特性（レオロジー挙動、硬度）および高いガス保持能を有することが必要である。不都合なことに、例えばグルテンを含まない生地などの低いガス保持能を備える生地をベースとする食品に対しても、望ましい多孔性を担保する明示的な使用は、現在のところ従来技術から知られていない。
本発明の目的は、グルテンを含まない粉末成分および／または細粉成分ならびに液体、特に水に基づいた発泡された生地をベースとする食品ならびに発泡された生地をベースとする食品の再現性のある製造のための装置および方法を提供することであり、従来の方式で製造した／膨らませた生地の上記欠点を克服し、焼成食品に適し、ガス保持能に関係なく体積、外観、および構造に対する高い要求を満たし、とりわけ、特に製造に応えて設備およびメンテナンスの必要を少なくする。
請求項１、５、および９の特徴を含んでなる本発明による生地をベースとする食品ならびに生地をベースとする食品の製造のための装置および方法はこの目的を満たす。
本発明は、発泡された生地をベースとする食品を製造するための方法に関し、生地の泡構造が新規の発泡方法によって作られ、その方法は本質的に、ガス溶解、気泡核生成または気泡形成、泡形成、および泡安定化のステップに分けることができる。
本発明による方法は、次の方法ステップを含んでなる。
ａ）ある重量割合のデンプン含有原料およびある重量割合の水を含んでなる発泡される食品マトリックスを用意すること、
ｂ）発泡される食品マトリックスに、溶解させるガスまたは溶解しているガスを導入すること、
ｃ）発泡される食品マトリックスに、ガスを加圧下で溶解させること、
ｄ）圧力緩和によって気泡を形成することおよび前記製造される食品の発泡された食品マトリックスを形成する気泡成長の結果として生地の密度の結果的な減少を伴って体積を増加させること、
ｅ）発泡された食品マトリックスの泡を安定化して本発明による食品を得ること。
本発明によれば、この方法は、方法ステップｂ）において、生地の前強化または生地への導入を含んでなり、方法ステップｃ）において、臨界点未満および圧力が１０バール≦ｐ＜ガスの臨界圧力の亜臨界状態のガスで溶解することを含んでなる。方法ステップｂ）とｃ）の間の圧力は実質的に一定のままであり、わずか５バールの狭い範囲内でのみ変化しうることが判明した。
方法ステップｂ）において、２５≦ｐ≦６５バールの圧力および＜３１℃の温度で、ガスとして二酸化炭素（ＣＯ２）を導入することが特に好ましい。臨界点未満のこの好ましい亜臨界範囲に導入されたガスは、発泡される食品マトリックスの水性部分における望ましい溶解性をさらに担保することが判明した（典型的にＣＯ２はこれらの圧力および温度範囲において液相に存在するため）。
二酸化炭素（ＣＯ２）の代わるものとして、亜臨界状態の亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が方法ステップｂ）のガスとして使用され、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）は、好ましくは、１０≦ｐ＜７２．４バール（すなわち＜Ｎ２Ｏの臨界圧力）の圧力および＜３６．４℃の温度で導入される。
代替的または付加的に、方法ステップｂ）において、ガスが既に分散液中に溶解した形で、亜臨界条件下で導入されることがさらに考えられる。
有利には、加圧下でのガスの望ましい溶解性の増加は、減圧または再緩和での気泡核生成および泡の形成を導き、孔構造は選択的な再緩和によって調整することができる。
さらに、より簡単にメンテナンスすることができる単純化された装置を、本発明による方法を実施するために使用することができ、超臨界ガスの既知の使用と比較して、亜臨界範囲内のガスの本発明による使用の場合は安全要件も低い。
本発明に関して、亜臨界状態のガスはさらに、一方では、使用ガスが、使用ガスにとって熱力学的に臨界である点より低い状態にあるように理解される。臨界点は、臨界温度、臨界圧力、臨界密度の３つの状態変数の１つによって特徴付けられることが知られている。
方法ステップｃ）において、ガスは、本発明の好ましいさらなる開発に従って、好ましくは、二酸化炭素（ＣＯ２）を使用ガスとして、せん断力、温度、滞留時間、および圧力の定義された適切な組み合わせで、好ましくは１０バール≦ｐ≦７３．８バール（すなわち、＜ＣＯ２の臨界圧力）、より好ましくは２５バール≦ｐ≦６５バールの圧力および＜３１℃の温度にて亜臨界状態で生地マトリックスに溶解される。そのような組み合わせのために、指定された量のガスが実際には非常に短時間で分散した状態ではなく溶解した状態で存在することが担保される。
二酸化炭素（ＣＯ２）に代わるものとして、有害ガス（Ｎ２Ｏ）が、方法ステップｃ）におけるガスとして、好ましくは１０バール≦ｐ＜７２．４バール（すなわち、＜Ｎ２Ｏの臨界圧力）の圧力および＜３６．４℃の温度にて亜臨界状態で溶解させることができる。
さらに、方法ステップｃ）において、好ましくは３０秒〜３００秒、より好ましくは８０秒〜２００秒、最も好ましくは１００秒〜１５０秒の滞留時間が調整される。
有利には、指定された量のガス（質量）は、泡の密度または膨化の度合いが選択的に調整できるように選択される。方法ステップｂ）において、ガスの使用量は、発泡される食品マトリックスに対して０．０５〜１．５重量％に調整されることが好ましい。
好ましくはノズルまたは圧力制御バルブを介して方法ステップｄ）において次に調整される圧力降下は、気泡の核形成を確実にし、高速せん断と組み合わせた短時間での圧力降下は核生成速度の増加をもたらす。方法ステップｄ）において、圧力降下速度は＞６０バール／分に調整されることが好ましい。
この方法の場合、長期間にわたる発酵が必要ではないということに起因して、発泡された生地が後続の方法ステップｅ）においてベーキングオーブン中で直接固化されるという点で、方法ステップｄ）において得られる発泡された生地をベースとする食品の発泡不安定化が最小限に抑えられる。したがって、（泡の不安定化をより受けやすい）低粘性の生地の泡から得られるペイストリー、例えばパンに関して、細かい多孔性も達成できることが有利に可能となる。代わりに、方法ステップｄ）において得られた、発泡された生地をベースとする食品の泡安定化が、方法ステップｅ）において急速凍結によって達成されることが考えられる。
そのようなグルテンを含まない焼成食品のペイストリーの体積は、生地の材料（レオロジー）とガス保持特性（グルテン）とはほとんど無関係であることが判明した。
本発明による方法を用いて、グルテンを含まない、微細発泡された生地を製造することが可能であり、完成した焼成食品の体積、食感、および孔構造に関する特性に決定的に影響する。
本発明のさらなる態様は、発泡された生地をベースとする食品を製造するための本発明による方法を実施する装置に関する。
本発明による装置は、発泡される生地をベースとする食品マトリックスの製造ために生地を調製するのに適した少なくとも１つの装置および発泡される生地をベースとする食品マトリックスにガスを供給するための供給装置を備える。
本発明によれば、ガスは、供給装置によって、１０バール≦ｐ＜ガスの臨界圧力の圧力にて臨界点未満の亜臨界状態で、発泡される食品マトリックスの水性部分に導入でき、臨界点未満の亜臨界状態の導入されたガスの溶解が、発泡された生地をベースとする食品を得るために１０バール≦ｐ＜ガスの臨界点の圧力にて装置内で調製できるように具体化される。
さらなる有利な実施形態が従属請求項に記載されている。
生地を調製するのに適した装置は、好ましくは押出機、特に二軸押出機である。押出機に代わるものとして、生地を調製するのに適した装置は回分式混練機でありうる。
連続生産プロセスが、方法ステップａ）〜ｄ）を実施するための生地製造用装置として押出機を用いて、有利に達成することができる。言い換えれば、方法ステップａ）〜ｄ）は押出機を用いて直列に実施することができる。
特に好ましくは、押出機は、このように具体化された少なくとも１つのスクリュー構成を備え、一般的な搬送要素にくわえて、さらなる適切な混練および混合要素を備える。そのような混練および混合要素のために、有利には、溶解されるガスは発泡される食品マトリックスに特に良好に亜臨界状態で導入され、それによって、方法ステップｃ）におけるガスの溶解が有利に短縮される。特に好ましくは、混合要素は、ガスの溶解に応答して食品マトリックス中で分配混合が達成されるように具体化される。
好ましいさらなる実施形態によれば、本発明による装置は、＞６０バール／分の圧力降下速度を担保にするように具体化されたノズルまたはバルブを備える。
本発明に関して、そのような使用ノズルは、押出機の端側に配置され、一方では、生地の粘度および生地密度ならびに質量流量に応じて押出機の圧力調整を可能にするように具体化および選択される。他方では、このノズルは選択的緩和および気泡形成が達成されるように具体化される。緩和に応答して増大したせん断は、気泡の形成を確実に増加させる。発泡の開始時の多数の気泡は、その後の均一なペイストリーの多孔性に重要である。
十分に長い滞留時間と組み合わせて適切な混合要素を選択することによる強力な混合およびノズルまたはバルブを用いる選択的緩和の結果として、関連して生じる不都合なメンテナンス労力を伴う超臨界条件が、本発明による装置によって回避できることが特に有利であることが見出された。
本発明による装置のさらなる好ましい実施形態は、生地調製のための適切な装置としての耐圧気密容器によって提供でき、そこでは、発泡される生地をベースとする食品マトリックスを形成するための粉末および液体成分が所望の混合比で充填される。生地は振とうによって形成され、好ましくは１５バールの低い範囲内の圧力で供給装置のガスカートリッジを介して導入されるガスを添加することによって製造される食品の発泡される食品マトリックスの容器で生地／ガス混合物が生じ、ガスは水性生地部分に亜臨界状態で溶解する。発泡される食品マトリックスが耐圧気密容器から排出されるとき、気泡形成が圧力緩和の結果として誘発される。
緩和ノズルは、好ましくは、耐圧気密である圧力容器または耐圧気密式に閉めることができる圧力容器の、食品マトリックスの排出用に指定された排出領域に配置されて圧力緩和ひいては発泡された食品マトリックスの形成を達成する。
典型的には、さらなる好ましい実施形態は、例えば、Ｋｉｓａｇ Ｂｌａｓｅｒ Ｇａｓｔｒｏタイプのクリームメーカーであり、したがって、工業用ではない用途である。使用されるガスカートリッジは、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）および／または亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）で充填されたＫｉｓａｇカプセルであってよい。
有利なことに、耐圧気密である圧力容器または耐圧気密式に閉めることができる圧力容器を備えるこのさらに好ましい実施形態は、生地、特に粘性が低いグルテンを含まない生地を調製するのに適した生地調製用装置として特に好適であることが判明した。さらに、このさらなる好ましい実施形態はキッチン規模で非工業的に有利に使用することができる。
本発明のさらなる態様は、少なくともデンプンを含有する原料の細粉の少なくとも１重量割合およびある重量割合の水を少なくとも含んでなり、本発明による方法および本発明による装置によって製造される生地をベースとする食品に関する。
本発明に関して、生地をベースとする食品は、少なくとも１種のデンプン含有原料の細粉、水を少なくとも含んでなる組成物であると理解される。本発明による生地をベースとする食品は、ブドウ糖、グアル、塩、糖、カルボキシメチルセルロースなどをさらに含んでなることができる。
驚くべきことに、本発明による生地をベースとする食品は、意外にも、公知製造方法によって達成される生地製品と比較して、特に微多孔性を有することが判明した。くわえて、本発明による発泡された食品の場合、所望の体積および多孔性を達成することがガス保持特性および生地の粘性などの材料特性とほとんど無関係であることが有利に見出された。
言い換えれば、本発明に従って発泡された食品の場合、グルテンを含まないガス保持特性が低下した生地をベースとする場合でも、所望の体積および所望の多孔性を有利に達成することができる。
さらに、本発明による食品が、スナック製品などの典型的には高粘性の生地の長期保存可能な焼成食品およびパンなどの典型的には低粘性の生地の新鮮な焼成食品に適していることが見出された。
体積、食感、および孔構造の点でグルテン含有焼成食品に匹敵するグルテンを含まない焼成食品の製造に関して、プロセスに関わる技術的なグルテン機能性の補償が有利に見出された。
詳細に記載されているように、結果として生じるガス保持特性の低下を補うために、親水コロイドおよび乳化剤などの添加剤が、グルテンを含まない生地をベースとする食品の場合には典型的に添加されなければならない。本発明による食品の体積および多孔性はガス保持特性にほとんど無関係であるので、そのような添加剤を減らすことがさらに有利に達成することができる。
本発明に関して、粘性が高い生地は、２５℃で粘度が１００〜１．０００パスカル秒（Ｐａｓ）の生地（例えばスナック生地）であると理解され、粘性が低い生地は、２５℃で粘度が１００パスカル秒（Ｐａｓ）未満の生地（例えばパン生地）であると理解される。
好ましいさらなる開発に関して、添加剤はさらに、酵素、増粘剤、乳化剤、脂肪、または卵系添加剤であると理解することができる。
デンプン含有原料の細粉は、例えば、グルテンを含まない米粉、穀粉、ソバ粉などと理解することができる。
原理的には、生地をベースとする食品は、ある重量割合の酵母をさらに含んでなることが考えられる。しかし、本発明による生地をベースとする食品は、好ましくは、酵母を用いずに製造することができる。酵母の添加およびそれに伴う発酵ステップをなしで済ませることにより、本発明による食品は、短縮された生産プロセスにおいて有利に提供することができる。
グルテンを含まない焼成食品や長期保存可能な焼成食品の場合において、焼成プロセス前のそのような選択的な予備発泡の結果として、焼成体積の減少、過度に密度が濃くかつ過剰に固い構造、不均一な孔分布などの不利な品質特性を補うという考え方は新しいものである。
本発明のさらなる態様は、本発明による方法を実施して発泡された、生地をベースとする、特にグルテンを含まない食品を得るための本発明による装置の使用に関する。
本発明の主題の好ましい例示的実施形態を同封の図面に関連して以下に説明する。
図１は、本発明による発泡された生地をベースとする食品を製造するための方法ステップの概略図を示す。 図２は、押出機を用いる本発明による食品の連続製造のための本発明による装置の好ましい実施形態の概略的な配置を示す。 図３は、発泡された生地の製造のための図２に示される好ましい実施形態のウォーム（worm）構成の好ましい混合要素の概略図を示す。 図４は、従来から製造されているグルテンを含む新鮮な焼成食品、従来から製造されているグルテンを含まない新鮮な焼成食品、および本発明によるグルテンを含まない新鮮な焼成食品の断面の比較写真を示す。 図５は、本発明による食品としてのプレッツェルスティックのマイクロコンピューター断層画像を示す。
図１は、本発明による特に好ましい方法による、本発明による発泡された生地をベースとする食品を製造するための方法ステップの概略図を示す。グルテンを含まない生地の本発明による圧縮ガス発泡は、実質的に、（ｉ）ガス溶解、（ｉｉ）気泡核生成／泡形成、および（ｉｉｉ）亜臨界範囲内の中程度の圧力および温度条件下での泡安定化の３つのステップからなる。
第０セクションでは、ある重量割合のデンプン含有原料およびある重量割合の水を含んでなる発泡される生地をベースとする食品マトリックスの提供、すなわち、実際の生地調製が方法ステップａ）において行われる。
第１セクションでは、亜臨界状態におけるガスとしての、例えば二酸化炭素の導入が、方法ステップｂ）において行われ、加圧下でのガスの生地マトリックスへの溶解が、後続の方法ステップｃ）において行われる。新鮮な焼成食品および長期保存可能な焼成食品の例を使って以下に記載されるように、圧力、ガスの種類、温度、生地の特徴（粘性）、および混合は、溶解プロセスの動態に関連する。所望の量のガスが実際に溶解することは泡の質に重要である。生地の泡の不均一な気泡分布をもたらすことになるので、生地中のガスの純粋分散または微細分布は十分ではない。このことは、ガス／空気が生地の塊に機械的に折り畳まれ分散される用途と比較して、本質的な違いである。
本発明によれば、方法ステップｃ）におけるガスの溶解プロセスは、加圧下ではあるが、亜臨界範囲（例えば、二酸化炭素の場合、ｐ＜７３．８バール／Ｔ＜＋３１℃）にて行われる。亜臨界条件の場合の利点は、装置構成要素の摩耗が少ないので高い圧力が必要ではなく、安全対策のために費やさなければならない労力が少ないことである。
静的材料系におけるガスの溶解は拡散制御プロセスである。原理的には、生地マトリックスへのガスの拡散は、温度、圧力、およびガス濃度の関数として次のように近似することができる
Ｄ ＝ Ｄ０ ｅｘｐ（−ΔＥＤ ／ Ｒ Ｔ）（固体の拡散係数）
式中、Ｄは拡散係数、Ｄ０は拡散定数、ΔＥＤは、ガスを生地マトリックスに拡散させるための活性化エネルギーである。
拡散が非常に遅いプロセスであるので、ガスの溶解は静的な系では非常に長い時間がかかることになる。対照的に、短時間でガスが生地マトリックスに溶解される方法が本発明に記載され、したがって、その適用は工業プロセスに関連する。これは、拡散にくわえて、ガスを生地材料とさらに強力に混合することによって、方法ステップｃ）においてさらなる対流的な材料輸送が行われるからである。これを通して、ガスの溶解時間が大幅に短縮される。
グルテンを含まない生地は、グルテンを含む生地に比べて水分が多く、粘性が低いことが多いため、グルテンを含まない生地の場合にはガスの溶解速度が特に有利に増加し、所望の量のガスをより速く溶解させることができる。
溶解される気体の量は、焼成食品の膨化の所望の程度に依存し、好ましくは０．０５〜１．５重量％（重量パーセント）、特に好ましくは０．５重量％である。
方法ステップｄ）の第２セクションでは、気泡の核生成とそれに伴う生地の泡構造の形成は、選択的な圧力降下によって起こる。完全な緩和後に、その構造が主に最終製品の食感および官能特性の要因となっているので、このセクションには特別な役割が割り当てられている。細かく分布した泡構造への鍵は、速い核生成速度（＃／ｓ）、すなわち、短い時間内での多くの気泡／セルの形成にある。核生成を選択的に制御できるようにするためには、ガスの種類、ガスの量、圧力差、圧力降下速度、粘性、およびせん断を調整できるように本発明による装置を具体化することが好ましい。個々に対応した圧力降下は、方法ステップｄ）においてノズルまたは圧力制御バルブを通して行われる。原理的には、急な圧力降下は強い気泡核生成に影響を及ぼすが、生地マトリックスが裂けないガスの量および生地粘性に応じて担保されなければならない。
方法ステップｅ）によれば、第３セクションは、例えば２００°の範囲の温度での重合体卵白およびデンプン分子の構造変化の結果として、孔壁の熱凝固または糊化による泡構造の泡安定化または固化を実現する。言い換えれば、予備発泡された構造は熱エネルギーを入れることによる後続の焼成過程によって固化される。
第３セクションでは、本発明の好ましい実施形態は、得られた生地発泡体を焼き型に充填することを提供する。
生地発泡体は熱力学的に不安定な材料系であるため、発泡と固化との合間が長いと、構造の破断または泡構造の粗大化を招くことがあるので、固化は泡形成の直後に行われるのが好ましい。
温度／時間の組み合わせは、従来の製造の場合と同様に選択することができる。粘性が非常に低く、発泡性が高い生地の場合、より高い温度が好ましい。さらなる泡不安定化または気泡構造の変化は固化後に起こらない。
図２は、図１に記載の本発明による方法を実施するための本発明による装置の好ましい実施形態を示す。
本発明の好ましい実施形態によれば、ガス溶解は第１セクションで行われ、押出機３側の端のノズル２５での緩和は第２セクションにおいて行われ、ベーキングオーブン中の泡安定化は第３セクションにおいて行われる（図２には図示せず）。
本発明によれば、本発明による装置において十分に長い滞留時間と組み合わせた強力な混合の結果として、かつノズルまたはバルブを通した選択的な緩和の結果として、超臨界条件を有利に回避することができる。
本発明による方法および本発明による装置に対する限定として、米国特許（Ｒｉｚｖｉ）は超臨界ガス、具体的には超臨界ＣＯ２のみを考慮する。しかし、ガスがどの程度まで生地マトリックスに溶解するかについては開示されていない。気泡の形成についても詳細に論じられていない。そこでは、ガスの溶解は専ら高い圧力を使用することによって行われる。ガスの滞留時間ならびに混合および緩和の条件は考慮されていない。搬送要素のみが使用される。
対流と拡散は、押出機において有利に効果的に実現することができる。なぜなら、図２に示すように、押出機３においてガスでの生地強化が好ましくは行われるからである。
図２に示される押出機３は、個々の区分（Ｓ）または処理ゾーンに分割される。第０セクションでは、デンプン含有原料Ｒを供給する供給装置５がプロセスラインＰの始めに配置されている。さらに、水Ｗを供給する供給装置１０がプロセスラインＰの方向の下流に配置されている。
１つの温度制御装置６が、いずれの場合にも、供給装置１０の下流にある区分Ｓ内で区分ごとに動作可能に接続されており、温度制御装置６は制御ユニット３を介して制御することができる。本発明による方法では、温度制御装置は２０℃〜３０℃の範囲の温度に調整されることが好ましい。
プロセスラインの第１セクションでは、図２は溶解されるガスを供給する供給装置１５を示す。ガスの質量流量は、生地の密度、ひいてはペイストリーの体積にも著しく影響する。生地の密度は、ガス用の適切なフローバルブ１６での調節によって選択的に調整することができる。
実際に生地に溶解できる量のガスのみが理想的には計量されるべきである。過剰なガスは、ブローバイ（blow-by）効果の増大および生地発泡体マトリックス中の望ましくない大きな空洞の形成につながるであろう。これは完成した製品に粗くて不均一な多孔性を生じさせることになる。そのようなブローバイ（blow-by）効果を防止するために、炭素のガス（ＣＯ２）の計量されたガス量または質量流量は、例えば０．１〜０．４ｇ／ｈであることが特に好ましい。
公知の方法および装置とは対照的に、混合強度、滞留時間、ならびに温度および圧力の組み合わせが本発明において考慮される。ガスの溶解は、好ましくは、製品にエネルギーをほとんど投入しない混練要素および混合要素を介して、高い分配混合および分散混合効果を同時に伴って行われる（図３参照）。なぜなら、本発明による装置は、適切な混練要素および混合要素をもつ少なくとも１つのスクリュー要素を備えるからである。
適切な混練要素および混合要素をもつスクリュー要素構成によって高い逆混合が達成されるので、３０〜３００秒の滞留時間は、２５〜６５バールおよび２０〜３０℃の圧力／温度の組み合わせで、指定された量のガスを溶解するのにすでに有利に十分である。超臨界条件下での押出と比較して、この方法は安全性の観点から有利である。そのような亜臨界条件の場合の穏やかな温度は、例えば調理押出に相当する米国特許（Ｒｉｚｖｉ）の公知の方法と比較して、潜在的な温度感受性生地成分に対してさらに有利である。
粘性の低い生地の塊に悪名高くも使用されている発泡法と対比して、ガスが溶解して分散または微細に分布するだけではない点で本発明は大きく異なる。気体の溶解がある場合にのみ、選択的緩和に応答して所望の気泡分布が作り出されることを担保することができる。
生地がガス溶解なしでガスと混合される方法の場合、気泡の大きさは不安定な慣性力と安定した表面力の比に依存し、ウェーバー数で表すことができる。対照的に、ガスが生地マトリックスの水性部分に溶解した形態で存在する場合、気泡の大きさは流体条件を考慮した圧力差および緩和速度によって実質的に決まる。核生成、言い換えれば、気泡形成は関連性が高く、すなわち微視的に小さな気泡が形成される段階である。目標は気泡を数多く均一に形成することである。
本発明において、図２に従って、好ましくは、押出機３の端側に配置されたノズル２５を通して緩和は行われる。そのような円筒形ノズル２５は、好ましくは０．２〜２００のＬ／Ｄ比で選択される。さらにより好ましくは、２〜３０の小さなＬ／Ｄ比が選択されて、＞６０バール／分の圧力降下速度が得られる。
図３は、本発明による生地をベースとする発泡された食品を製造するための図２に示される第１の好ましい実施形態のスクリュー要素構成の好ましい混合要素２０、２１、２２の概略図を示し、溶解速度が図３に示される混合要素２０、２１、２２によって増加し、それらの要素は偏心スクリュー（図３には示されていない）に取り付けられる。図３に示される混合要素２０、２１、２２は、方法ステップｃ）が行われる図２に示される本発明による装置の第１セクションに取り付けられることが好ましい。混合要素２０は、生地をベースとする食品マトリックスが少なくとも部分的に切断されるような構造を備える、いわゆる「Ｉｇｅｌ」スクリュー（例えば、エクストリコム製）であり、それによって分布（分配）混合効果が達成される。
混合要素２１は、分配混合が達成されるような構造を備えるいわゆるバリアスクリュー（例えば、エクストリコム製）である。それにより、混合要素は、生地をベースとする食品マトリックスの伸張流をもたらすバリア部分を有する。
混合要素２２は、分配混合効果および生地をベースとする食品マトリックスの移動が達成されるような構造を備えるいわゆるＴ要素（例えば、エクストリコム製）である。
混合要素２０、２１、２２による混合の向上によって、必要な圧力が少なくなり、超臨界の条件が回避されることが有利に発見されている。
結果として生じる混合は、ガスの生地マトリックスへの拡散を増加させ、その結果単相系が形成される。図３に記載のウォーム（worm）要素の構成の結果として、第０セクション〜第３セクションにおいて、塊の処理ゾーン特有の機械的処理が有利に達成される。そのようなスクリュー要素の構成の結果として、発泡される生地をベースとする食品マトリックスに投入される具体的な機械的エネルギーの値は約１００ｋＪ／ｋｇであり、比較的低く穏やかであることが有利に発見されている。
図４に見られるように、グルテンを含まない方法で伝統的に製造された生地をベースとする食品は、表１にまとめられているように、合体によって引き起こされた比較的粗大な気泡構造または多孔質を有する。表中、Ａは伝統的に製造されたグルテンを含む新鮮な焼成食品を示し、Ｂは伝統的に製造されたグルテンを含まない新鮮な焼成食品を示し、Ｃは本発明に従って製造されたグルテンを含まない新鮮な焼成食品を示す。
本発明は、発泡された生地をベースとする食品およびそれに由来する焼成食品の選択的構造に関する。関連した方法で慣習的に製造された焼成食品と比較して本発明による食品の品質および特徴的な構造特性の評価を可能にするためには、例えば、ペイストリーの体積、孔の画像、およびクラムの食感を分析する必要がある。
本発明による生地をベースとする食品は、好ましくは、新鮮な焼成食品と長期保存可能な焼成食品に分けられる。
孔形態を分析するために、新鮮な焼成食品の薄片の断面を４８００ｄｐｉの解像度でスキャンし、画像処理ソフトウェアを用いて統計的に分析する（図４を参照されたい）。
長期保存可能な焼成食品の場合、密度と孔の形態は７μｍの分解能でマイクロコンピューター断層撮影法によって決定される。空隙率にくわえて、孔径および数も測定される（図５を参照されたい）。
焼成体積とペイストリー密度はボリュームスキャナーを使って決定される。ボリュームスキャナーの測定原理はレーザーセンサーによる非接触距離測定に基づいている。ペイストリーの周の長さは定義された距離にて軸に沿って測定される。体積および密度は測定データを用いて算出される（下の表１および表２を参照されたい）。
新鮮な焼成食品のクラムの食感は、例えば、テクスチャーアナライザーを用いて決定される。ＡＡＣＣ７４−０９による定義された基準と同様に、クラムの硬度（ｇまたはＮ単位で）を圧縮パンチによって分析する（以下の表１を参照されたい）。
長期保存可能な焼成食品（例えば、スナック）の場合、クラムの硬度の代わりに、破断強度がテクスチャパラメーターとしてテクスチャーアナライザーを用いて分析される。スナックの破断挙動は３点曲げ装置を用いた圧縮試験において測定される。
この試験は試料の硬度と柔軟性についてステートメント（statements）を提供する（下記の表２を参照されたい）。
下の表１は、新鮮な焼き食品（パン）を使って、図１に示される方法および図２に示される本発明による装置によって得られた本発明によるグルテンを含まない食品に対する伝統的に製造された新鮮焼成食品の比較を示す。
パイロットスケールにおける、図２に示される装置による新鮮な焼成食品としてパンの例を使って表１に示される本発明の食品の製造を以下に例示的に説明する。
ａ）細粉については供給装置５を４．２ｋｇ／ｈの質量流量に調整することによって、かつ水については供給装置１０を４．０８ｋｇ／ｈの質量流量に調整することによって、プロセスラインＰの最初の部分において図２に示される装置の第０セクションに発泡される食品マトリックスが供給される。
ｂ）さらに、図２に示される装置の第１セクションにおいて、溶解されるガスＧとして二酸化炭素（ＣＯ２）が、発泡される食品マトリックスに長さ／直径比Ｌ／Ｄが３２のガス注入口ノズル１８を介して導入され、ガスＧの質量流量はフローバルブ１６によって０．１ｋｈ／ｇの範囲に調整され、所望の生地密度を達成するのに有利な調整に対応する。それにより、溶解されるガスの測定可能な圧力はガス注入口ノズル１８において３０〜３５バールの範囲にある。
ｃ）次いで、導入されたガスは、温度制御装置６によって調整される３０℃の温度および３０〜３５バールの圧力で、発泡される食品マトリックスの水性部分に１２０秒の範囲の滞留時間の間溶解する。
ｄ）ノズル２５における圧力緩和による気泡の形成。
ｅ）直後の方法ステップでは、得られた発泡された生地をベースとする食品を２００℃で３０分間焼成することによって泡の安定化が行われる。
Figure 2018533980
パイロットスケールにおける、長期保存可能な焼成食品としてプレッツェルスティック（スナック製品）の例を用いて表２に示される本発明の食品の製造を以下に例示的に説明する。
ａ）細粉については供給装置５を４．７５ｋｇ／ｈの質量流量に調整することによって、かつ水については供給装置１０を３．２５ｋｇ／ｈの質量流量に調整することによって、プロセスラインＰの最初の部分において図２に示される装置の第０セクションに発泡される食品マトリックスが提供される。
ｂ）さらに、図２に示される装置の第１セクションにおいて、溶解されるガスＧとして二酸化炭素（ＣＯ２）が発泡される食品マトリックスに長さ／直径比Ｌ／Ｄが３２のガス注入口ノズル１８を介して導入され、ガスＧの質量流量はフローバルブ１６によって０．１ｋｈ／ｇの範囲に調整され、所望の生地密度を達成するのに有利な調整に対応する。それにより、溶解されるガスの測定可能な圧力はガス注入口ノズル１８において２７〜３２バールの範囲にある。
ｃ）次いで、導入されたガスは、温度制御装置６によって調整される２０℃の温度および２７〜３２バールの圧力で、発泡される食品マトリックスの水性部分に１２０秒の範囲の滞留時間の間溶解する。
ｄ）Ｌ／Ｄ比が２２のノズル２５での圧力緩和による気泡の形成。
ｅ）直後の方法ステップでは、得られた発泡された生地をベースとする食品を２００℃で７分間焼成することによって泡の安定化が行われる。
Figure 2018533980
図５は、本発明による生地をベースとする食品の長期保存可能な焼成食品のマイクロコンピューター断層画像を示す。
可能な製造方法は、耐圧気密式に閉めることができる圧力容器、特にクリームメーカーを用いて、図１に示される方法ステップａ）〜ｅ）によって以下に例示的に記載される。
デンプン含有原料、特に、ある重量割合のグルテンを含まない穀粉および１〜１．８の重量割合の水を含んでなる発泡される生地をベースとする食品マトリックスが、方法ステップａ）において形成され、耐圧気密式で閉めることができる圧力容器内に加えられる。
特に、二酸化炭素（ＣＯ２）および／または有害ガス（Ｎ２Ｏ）は、後続の方法ステップｂ）において発泡される食品マトリックスに、亜臨界状態のガスを供給する供給装置のスカートリッジを用いて導入される。
導入されたガスは、後続の方法ステップｃ）において、生地をベースとする食品マトリックスの水性部分に加圧下で溶解させ、圧力容器を振とうすることによって、水とデンプンを含む原料の混合と同時に生地をベースとする食品マトリックスの水性部分へのガスの溶解が達成される。圧力容器の振とうは、手でまたは例えばボルテックスミキサーなどを用いて行うことができる。
生地をベースとする食品マトリックスの排出用の、耐圧気密式で閉めることができる容器の排出領域に配置された緩和ノズルを作動させることによって、生地をベースとする食品マトリックスの排出が方法ステップｄ）において達成され、それにより生じる圧力緩和によって気泡の形成が誘発され、発泡された食品マトリックスが作り出される。作り出された、発泡された食品マトリックスは、方法ステップｄ）において、例えば、適切な焼き型に注ぐことができる。
さらなる方法ステップｅ）において焼成プロセスによって泡の安定化が達成され、したがって、生地をベースとする発泡された食品が得られる。
得られた、発泡されかつグルテンを含まない食品は、平均孔径が５００μｍで、均一な孔の画像を示す。３６０ｇ／ｌのパン密度が得られ、それは驚くべきことに、従来の酵母で膨らませたグルテン含有小麦パン（２００〜３５０ｇ／ｌ）に近い。言い換えれば、構造および孔の特徴に対する高い要求を満たす発泡された生地をベースとする食品または焼成食品が、ガス保持能とは無関係に、この本発明による方法によって得られる。
参照符号のリスト
１ 制御ユニット
２ 駆動ユニット（押出機）
３ 押出機
５ デンプン含有原料供給用供給装置
６ 温度制御装置
１０ 液体（水）供給用供給装置
１１ 偏心スクリューポンプ
１５ 供給装置（ガス）
１６ フローバルブ
１７ ガス圧力容器
１８ ガス注入口ノズル
２０ 混合要素
２１ 混合要素
２２ 混合要素
２５ ノズル（押出機側の端）
Ｇ ガス
Ｐ プロセス方向（押出機）
Ｒ （デンプン含有）原料
Ｓ 区分
Ｗ 水

Claims (15)

  1. 発泡された生地をベースとする食品、特に、スナック製品、またはスナック焼成食品を製造する方法であって、
    次の方法ステップ：
    ａ）ある重量割合のデンプン含有原料（Ｒ）およびある重量割合の水（Ｗ）を含んでなる発泡される食品マトリックスを用意すること、
    ｂ）前記発泡される食品マトリックスに、溶解させるガスまたは溶解しているガスを導入すること、
    ｃ）加圧下で前記発泡される食品マトリックスの水性部分に、前記ガスを溶解させるまたは前記溶解ガスを導入すること、
    ｄ）圧力緩和によって気泡を形成することおよび前記製造される食品の発泡された食品マトリックスを形成する気泡成長の結果として前記生地の密度の結果的な減少を伴って体積を増加させること、
    ｅ）前記発泡された食品マトリックスの前記泡を安定化すること
    を含んでなり、
    方法ステップｂ）および／または方法ステップｃ）において、ガスが１０バール≦ｐ＜前記ガスの臨界圧力 の圧力にて、臨界点未満の亜臨界状態で、導入され、溶解される
    ことを特徴とする方法。
  2. 方法ステップｅ）において、前記発泡された食品マトリックスの前記泡安定化が、熱誘導固化によって達成される
    ことを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
  3. 方法ステップｂ）および／またはｃ）において、二酸化炭素（ＣＯ２）または有害ガス（Ｎ２Ｏ）が、いずれの場合にもその亜臨界状態にあるガスとして導入される
    ことを特徴とする
    請求項１または２に記載の方法。
  4. 方法ステップｂ）およびｃ）において、亜臨界ガスとしての二酸化炭素（ＣＯ２）の場合、圧力が２５≦ｐ≦６５バールであり、かつ温度が＜３１℃である
    ことを特徴とする
    請求項３に記載の方法。
  5. 食品の製造のために請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法を実行する装置であって、
    発泡される生地をベースとする食品マトリックスの前記製造用生地を調製するのに適した少なくとも１つの装置および前記発泡される生地をベースとする食品マトリックスにガスを供給する供給装置（１５）を含んでなり、
    ガスが、１０バール≦ｐ＜前記ガスの臨界圧力の圧力にて臨界点未満の亜臨界状態で、前記発泡される食品マトリックスの前記水性部分に供給装置（１５）を用いて導入でき、臨界点未満の亜臨界状態で導入されたガスの溶解が、発泡された生地をベースとする食品を得るために１０バール≦ｐ＜ガスの臨界点の圧力にて前記装置内で調製することができるように前記装置が具現化される
    ことを特徴とする装置。
  6. 前記装置が、方法ステップａ）〜ｅ）を実施して連続生産プロセスを達成することによって生地を調製する装置として押出機を備える
    ことを特徴とする
    請求項５に記載の装置。
  7. 前記装置が、デンプン含有原料を前記押出機（３）に供給する供給装置（５）、
    前記押出機（３）のプロセス方向（Ｐ）の前記供給装置（５）の下流に配置され、液体、特に水を供給する供給装置（１０）、および
    プロセス方向の前記供給装置（１０）の下流に連結される前記供給装置（１５）を備える
    ことを特徴とする
    請求項６に記載の装置。
  8. 前記押出機が、同方向または反対方向に設計された二軸押出機である
    ことを特徴とする
    請求項６または７のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記装置が、前記生地調製用の装置として、耐圧気密式で閉じることができる容器を備え、緩和ノズルが、耐圧気密式で閉じることができる前記容器の前記生地をベースとする食品マトリックスの排出用に指定された排出領域に配置され、圧力緩和を達成し、したがって発泡された生地をベースとする食品マトリックスを形成する
    ことを特徴とする
    請求項５に記載の装置。
  10. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法および請求項５〜９のいずれか一項に記載の装置によって製造される、発泡された、生地をベースとし、グルテンを含まない食品、特に、スナック製品もしくはスナック焼成食品などのグルテンを含まない長期保存可能な焼成食品またはグルテンを含まない新鮮な焼成食品であって、
    発泡される食品マトリックスの形成のために、ある重量割合のデンプン含有原料およびある重量割合の水を含んでなる食品。
  11. 前記発泡される生地をベースとする食品マトリックスが酵母を含まない
    ことを特徴とする
    請求項１０に記載の食品。
  12. 前記食品が多孔性であり、平均密度が長期保存可能な焼成食品については≦０．５ｇ／ｃｍ３であり、新鮮な焼成食品については≦０．３ｇ／ｃｍ３である
    ことを特徴とする
    請求項１０または１１に記載の食品。
  13. 前記食品が多孔性であり平均気泡径が、長期保存可能な焼成食品についてはｘ５０．３≦０．５ｍｍであり、新鮮な焼成食品についてはｘ５０．３≦３ｍｍである
    ことを特徴とする
    請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の食品。
  14. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の前記方法を実施して発泡された、生地をベースとする、特にグルテンを含まない食品を得るための請求項５〜９のいずれか一項に記載の装置の使用。
  15. 前記装置が、前記生地調製用の装置として、耐圧気密式で閉じることができる容器、特にクリームメーカーを備え、緩和ノズルが、耐圧気密式で閉じることができる前記容器の前記生地をベースとする食品マトリックスの排出用に指定された排出領域に配置され、圧力緩和を達成し、したがって発泡された生地をベースとする食品マトリックスを形成する
    ことを特徴とする
    請求項１４に記載の使用。
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