PL191722B1

PL191722B1 - Sposób wytwarzania produktu do smarowania

Info

Publication number: PL191722B1
Application number: PL343242A
Authority: PL
Inventors: Janos Bodor; Michael Erdl; Klaus Mayer; Karel Theodorus Vermaat
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2006-06-30
Also published as: HUP0101554A3; CA2327096A1; EP1065938B1; US6468578B1; BR9909301A; AU3703399A; HUP0101554A2; WO1999049738A1; PL343242A1; SK284280B6; SK14652000A3; DK1065938T3; ZA200004548B; DE69902242D1; EP1065938A1; DE69902242T2

Abstract

1. Sposób wytwarzania produktu do smarowania zlozonego z jadalnej emulsji W/O, zawiera- jacej 50-85% wagowych tluszczu triglicerydowego, obejmujacy kolejne etapy: a. wytwarzania smietany, której 15-50% wagowych stanowi faza wodna, w której 50-85% wagowych uplynnionego tluszczu jest zdyspergowane jako drobne kropelki, b. pasteryzowania smietany, c. chlodzenia smietany, a nastepnie przepuszczania jej przez jednostke inwersyjna, z inwer- sja do emulsji z ciagla faza tluszczowa, d. pozostawiania inwertowanej emulsji z ciagla faza tluszczowa do krystalizacji, znamienny tym, ze - stosuje sie smietane o usrednionej powierzchniowo wielkosci kropelek tluszczu (D 3,2 ) rów- nej 3-7 µm, a korzystnie 4-6 µm, - smietane chlodzi sie do temperatury, w której zdyspergowany tluszcz jest ciekly i w stanie przechlodzonym, - smietane inwertuje sie calkowicie w ciagu 30 sekund po wprowadzeniu do jednostki inwer- syjnej. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania produktu do smarowania. Produkt do smarowania otrzymany sposobem według wynalazku jest szczególnie przydatny do stosowania na chlebie i wykazuje niespodziewanie wysokie podobieństwo do masła, chociaż do jego wytwarzania nie potrzeba tłuszczu mleczarskiego.

Dla wielu konsumentów masło wciąż jest produktem wzorcowym pod względem konsystencji, smaku i wrażeń odbieranych w ustach podczas konsumpcji, przy ocenie wysokiej jakości produktów do smarowania. Czyniono wiele starań w celu opracowania produktu do smarowania pieczywa, który nie zawierałby wcale lub tylko niewiele tłuszczu maślanego, ale który byłby podobny do prawdziwego masła pod względem smaku i wrażeń odbieranych w ustach podczas konsumpcji. Patrz, np. wschodnio-niemiecki patent nr 225327, patent Stanów Zjednoczonych Ameryki US-4209546, EP-96631 i EP-199398. Sposoby znane ze stanu techniki albo nie dają produktu, który jest naprawdę zadowalający, albo same sposoby są skomplikowane, kosztowne lub wymagają znacznej ilości tłuszczu maślanego (mieszanki).

Wiadomo, że sposób wytwarzania produktu do smarowania pieczywa, który przypomina masło pod względem konsystencji i wrażeń odbieranych w ustach podczas konsumpcji, korzystnie powinien obejmować spokojne warunki krystalizacji strukturującego tłuszczu w fazie tłuszczowej. Procesu krystalizacji nie powinien zakłócać żaden rodzaj obróbki. W takich okolicznościach sieć krystaliczna tłuszczu uzyskuje swoją najwyższą trwałość, co daje fazę tłuszczową o maksymalnym ustrukturowaniu. Jednak taka poinwersyjna spokojna krystalizacja wymaga warunków procesu, które wydają się sprzeczne. Podczas inwersji emulsja z ciągłą fazą wodną, zawierająca co najmniej 50% wagowych tłuszczu, musi być chłodna, o temperaturze poniżej temperatury topnienia strukturyzującego tłuszczu. W procesie wytwarzania na skalę przemysłową chłodzenie emulsji w szybkim tempie wymaga mieszania, które nieuchronnie powoduje znaczne ścinanie i obróbkę. Po inwersji taka obróbka jest niepożądana a przed inwersją ścinanie przyczynia się do krystalizacji zdyspergowanych kropelek tłuszczu, co daje ochłodzoną i dojrzałą śmietanę o niepożądanie dużej lepkości. Pożądane są bardziej lub mniej skrystalizowane kulki tłuszczowe, ponieważ wzmagają ostateczne postrzeganie podobieństwa do masła, ale na ich strukturę szkodliwie wpływają duże siły ścinające występujące w jednostce inwersyjnej. Ponadto, wcelu uzyskania zlania ciekłej części zdyspergowanych kropelek tłuszczu stosuje się siły ścinające inwertora. Ale niezbędna energia jest proporcjonalna do lepkości dojrzałej śmietany, która to lepkość wzrasta z postępowaniem krystalizacji tłuszczu. Mała ilość wykrystalizowanego tłuszczu jest pożądana do stabilizowania zdyspergowanych kropelek fazy wodnej powstałych wskutek procesu inwersji.

Sposób wytwarzania produktu do smarowania pieczywa opisany w publikacji EP-293980 charakteryzuje początkowe wytwarzanie surowej emulsji. Pasteryzowaną śmietanę chłodzi się w statycznym wymienniku ciepła, szczególnie w rurowym wymienniku ciepła, gdzie zasadniczo nie występuje obróbka emulsji. Przeciętna wielkość kropelek tłuszczu wynosi co najmniej 10 mm a korzystnie więcej. Taki stan ciągłej fazy wodnej utrzymuje się aż śmietana wejdzie do jednostki obrabiającej, gdzie śmietana inwertuje w produkt smarowania pieczywa z ciągłą fazą tłuszczową. Zwiększając lepkość fazy wodnej unika się ryzyka przedwczesnej inwersji. Lepkość zwiększa się włączając środek żelujący lub zagęszczający i ewentualnie obniżając temperaturę. Przy obniżaniu temperatury faza tłuszczowa już zaczyna krystalizować.

Śmietana z lepką fazą wodną wymaga jednostki inwersyjnej o wysokim wydatku energii. Ale, jak powiedziano przedtem, nie jest pożądana ekspozycja emulsji na tak wysoką energię. Otrzymany produkt do smarowania może wykazywać dobrą jakość, ale nie opisywano podobieństwa do masła.

Celem sposobu opisanego w publikacji EP-199398 jest wytwarzanie produktu do smarowania pieczywa z ciągłą fazą tłuszczową i o właściwościach podobnych do masła. Początkową emulsję z ciągłą fazą wodną, śmietanę, przepuszcza się przez jednostkę inwersyjną. Przedwczesnej inwersji zapobiega się stosując dowolną z dwóch możliwości: utrzymując śmietanę aż do inwersji w bezpiecznej temperaturze otoczenia, kiedy chłodzenie stosuje się tylko podczas kolejnego etapu inwersji, albo umożliwiając dojrzewanie śmietany w niskiej temperaturze i tak utrwalić kryształy tłuszczu utworzone zanim śmietana wejdzie do jednostki inwersyjnej. Do inwersji stosuje się tak zwany wnękowy mieszalnik przenoszący (CTM - cavity transfer mixer).

Jednak pierwsza możliwość wymaga znacznej wydajności chłodzenia jednostki inwersyjnej. Jeśli stosuje się tylko małe objętości, jak opisano w przykładach zamieszczonych w patencie, to

PL 191 722 B1 wygodny może być sposób wykorzystujący wnękowy mieszalnik przenoszący. Ale, ponieważ taki CTM ma bardzo ograniczoną wydajność chłodzenia i nie nadaje się do odprowadzania ciepła z dużych objętości, to opisany sposób zawiedzie gdy ma być zastosowany na skalę przemysłową.

Druga możliwość, która obejmuje inwersję ochłodzonej i dojrzałej emulsji także nie jest wygodna, ponieważ ilość stałego tłuszczu utworzonego przed inwersją jest niepożądanie wysoka.

Żaden ze sposobów ze stanu techniki nie jest zdolny do przeprowadzania szybkiej inwersji śmietany złożonej z zasadniczo ciekłego tłuszczu, i dawania produktu do smarowania o wysokim ustrukturowaniu fazy tłuszczowej.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania produktu do smarowania złożonego z jadalnej emulsji W/O, zawierającej 50-85% wagowych tłuszczu triglicerydowego, obejmujący kolejne etapy:

a. wytwarzania śmietany, której 15-50% wagowych stanowi faza wodna, w której 50-85% wagowych upłynnionego tłuszczu jest zdyspergowane jako drobne kropelki,

b. pasteryzowania śmietany,

c. chłodzenia śmietany, a następnie przepuszczania jej przez jednostkę inwersyjną, z inwersją do emulsji z ciągłą fazą tłuszczową,

d. pozostawiania inwertowanej emulsji z ciągłą fazą tłuszczową do krystalizacji, charakteryzujący się tym, że

- stosuje się śmietanę o uśrednionej powierzchniowo wielkości kropelek tłuszczu (D3,2) równej 3-7 mm, a korzystnie 4-6 mm,

- śmietanę chłodzi się do temperatury, w której zdyspergowany tłuszcz jest ciekły i w stanie przechłodzonym,

- śmietanę inwertuje się całkowicie w ciągu 30 sekund po wprowadzeniu do jednostki inwersyjnej.

Korzystnie tłuszcz inwertowanej emulsji z ciągłą fazą tłuszczową pozostawia się do krystalizacji w warunkach stacjonarnych, a w szczególności co najmniej 70% wagowych stałego tłuszczu produktu do smarowania, krystalizuje po inwersji i w warunkach stacjonarnych.

Korzystnie do jednostki inwersyjnej wprowadza się śmietanę, której faza tłuszczowa zawiera mniej niż 6% wagowych skrystalizowanego tłuszczu, liczone na całą fazę tłuszczową.

W sposobie według wynalazku korzystnie jako jednostkę inwersyjną stosuje się wnękowy mieszalnik przenoszący.

Korzystnie stosuje się śmietanę zawierającą 30-45% wagowych fazy wodnej i 55-70% wagowych fazy tłuszczowej.

Korzystnie stosuje się śmietanę zawierającą 0,02-10% wagowych, a korzystnie 0,05-5% wagowych białka mleczarskiego, liczone na fazę wodną.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się fazę tłuszczową zawierającą 1-75% wagowych tłuszczu mleczarskiego, liczone na fazę tłuszczową.

Sposób według wynalazku jest prosty, tani i pewny, daje produkt do smarowania wykazujący nieoczekiwanie duże podobieństwo do masła, i sposób można realizować z użyciem tłuszczu maślanego jako składnika fazy tłuszczowej.

Figura 1 przedstawia schemat obrazujący jedno z wykonań sposobu według wynalazku. Zbiorniki (A) zawierają składniki fazy tłuszczowej i fazy wodnej. (B) to zbiornik wstępny wyposażony w szybkoobrotowe mieszadło, w którym wytwarza się śmietanę. Poprzez zbiornik przepływowy (C) śmietanę pompuje się przez pasteryzator (D) i dalej przez rurę przetrzymującą (E) do dwóch kolejnych jednostek chłodzących (F) i (G). Jednostki chłodzące przedstawione na rysunku składają się tylko zrur lub połączonych zbiorników rurowych, korzystnie chłodzonych wodą. Zgodnie z pokazanym wykonaniem między dwoma jednostkami chłodzącymi w linię włączony jest homogenizator (H).

Druga jednostka chłodząca (G) jest połączona z mieszalnikiem przenoszącym wnękowym, który jest wykorzystywany jako jednostka inwersyjna. Jednostka topiąca jest włączona równolegle do pakowarki dla zawracania gotowego produktu do smarowania pieczywa, gdyby nie mógł być właściwie przerobiony przez pakowarkę.

Figura 2 przedstawia rozkład wielkości kropelek oleju w śmietanie, zawierającej 65% niemleczarskiego tłuszczu, która jest typowa do stosowania w wynalazku. Na osi pionowej przedstawiono częstotliwość kulek tłuszczowych (%); a na osi poziomej wielkość kropelek oleju w mikrometrach (średnia wielkość wynosi 5,3 mikrometra).

Początkową śmietanę, emulsję z ciągłą fazą wodną, wytwarza się przez energiczne mieszanie fazy wodnej i fazy tłuszczowej w temperaturze, w szczególności co najmniej 40°C, w której faza tłusz4

PL 191 722 B1 czowa jest całkowicie upłynniona. Ponieważ ilość drobno zdyspergowanego w fazie wodnej tłuszczu, co najmniej 50% wagowych, jest względnie duża to niezbędny jest mocny i skuteczny mieszalnik. Korzystnie emulsja składa się z 55-70% wagowych fazy tłuszczowej i 30-45% wagowych fazy wodnej. Ewentualnie teraz do fazy tłuszczowej można domieszać typowe składniki fazy tłuszczowej, takie jak aromaty, środki barwiące i emulgatory. Również faza wodna może zawierać zwykłe składniki fazy wodnej, takie jak stabilizujące białka (np. proszek maślanki), sól kuchenną, środki konserwujące, zakwaszające i aromaty.

Normalnie krystalizacja tłuszczu to względnie powolny proces. W etapie po pasteryzacji emulsję poddaje się reżimowi chłodzenia, w którym szybkość chłodzenia i ostatecznie osiągana temperatura jest taka, że tłuszcz przechodzi w stan przechłodzony tj. zawartość tłuszczu stałego jest mniejsza niż równowagowa zawartość tłuszczu stałego w tej temperaturze. Zamiast krystalizować pozostaje on zasadniczo ciekły. W stanie przechłodzonym typowe jest opóźnienie krystalizacji, co zapobiega wzrostowi lepkości. Jednak, mała ilość kryształów tłuszczu w przechłodzonym tłuszczu, jakkolwiek mniejsza niż 6% wagowych fazy tłuszczowej, jest dopuszczalna, a nawet pożądana dla utrwalenia kropelek fazy wodnej, które tworzą się podczas kolejnego etapu inwersji. Taka mała ilość fazy stałej ma tylko niewielki wpływ na lepkość śmietany.

Wybiera się tak niską temperaturę ochłodzonej śmietany, że nietrwała przechłodzona śmietana ulega inwersji w ciągu 30 sekund po jej wejściu do jednostki inwersyjnej, a inwersji towarzyszy natychmiastowe rozpoczęcie krystalizacji tłuszczu.

Zasadniczo ciekły stan fazy tłuszczowej wchodzącej do jednostki inwersyjnej jest decydujący dla uzyskania szybkiego i drobnego zdyspergowania fazy wodnej w fazie tłuszczowej, która staje się fazą ciągłą podczas inwersji. Wtedy łatwo można utworzyć kropelki fazy wodnej o przeciętnej wielkości (D3,3) równej 2-4mm. Taka drobna dyspersja pomaga zapobiegać rozdzielaniu faz i zanieczyszczeniu bakteriologicznemu końcowej emulsji.

Zbyt głębokie chłodzenie śmietany zwiększa ryzyko przedwczesnej inwersji. Przedwczesna inwersja jest dostrzegana przez specjalistę, gdy pojawią się skupienia tłuszczu, co jest widzialnym sygnałem. Gdy jednak śmietana nie jest ochłodzona dostatecznie głęboko, tonie ma stanu nietrwałości niezbędnego dla inwersji w ciągu 30 sekund. Wtedy emulsja opuszczająca jednostkę inwersyjną nie jest lub tylko częściowo jest zinwertowana, co widać z niedostatecznego spadku przewodności elektrycznej. Szybkość i temperaturę chłodzenia dyktują okoliczności, szczególnie natura tłuszczu śmietany. Specjalista może łatwo wypróbować najlepsze warunki chłodzenia oraz nadzorować i regulować proces tak, że zarówno zapobiega przedwczesnej inwersji, i temu że śmietana wchodząca do jednostki inwersyjnej z zasadniczo ciekłym tłuszczem całkowicie inwertuje w ciągu maksymalnie 30 sekund, w jakim emulsja śmietany pozostaje w jednostce inwersyjnej. Proces dogodnie reguluje się manipulując temperaturą śmietany.

Stwierdzono, że przy regulowaniu stanu przechłodzonego ważną rolę odgrywa uśredniona objętościowo (D3,2) wielkość kropelek tłuszczu i wynosi nie więcej niż 7mm. Z drugiej strony szybkie zlewanie się kropelek tłuszczu w początkowej emulsji i ich następna krystalizacja podczas inwersji zachodzi dalej przy wielkości uśrednionej powierzchniowo (D3,2) wynoszącej co najmniej 3mm. Dlatego korzystny zakres wynosi 3-7mm, a korzystniej 4-6mm, dla uśrednionej powierzchniowo wielkości (D3,2) kropelek tłuszczu w początkowej emulsji śmietany. Zatem mieszanie śmietany powinno się prowadzić tak długo i przy tak dużym ścinaniu, aby uzyskać taką wielkość kropelek tłuszczu. Jeśli to konieczne, to stosuje się homogenizator. W niniejszym opisie uśrednione wielkości średnic cząstek odpowiadają definicjom podanym przez Alderliesten, M., w publikacji Mean Particle Diameters, Part. Part. Syst. Charact. 8 (1991) 237-241.

Przechłodzona, nietrwała śmietana powinna być ochłodzona i przeprowadzona do jednostki inwersyjnej z taką szybkością, aby wszystkie kulki tłuszczowe wchodziły do jednostki inwersyjnej w zasadniczo ciekłym stanie.

Kulki tłuszczowe są skłonne do skupiania, co czyni śmietanę podatną na niepożądaną przedwczesną inwersję. Te skupienia zostają rozerwane przez zastosowanie podczas etapu chłodzenia śmietany łagodnej, umiarkowanej obróbki ścinającej, np. przez zastosowanie homogenizatora lub zaworu ciśnieniowego. Obróbka powinna dawać ścinanie wystarczające akurat do rozbicia skupień. Nadmierne ścinanie zwiększa ryzyko przedwczesnej inwersji. Wystarcza już spadek ciśnienia o 10x10⁵ Pa (10 barów).

W celu stabilizacji ciągłości fazy wodnej i zapobieżeniu przedwczesnej inwersji śmietana korzystnie zawiera właściwą ilość białka, korzystnie białka mleczarskiego. Białko mleczarskie dodaje się

PL 191 722 B1 korzystnie w postaci świeżej maślanki lub odtworzonej maślanki, i w tak małej ilości, że nie zapobiega inwersji. Przydatna ilość to 0,02-10% wagowych, korzystnie 0,05-5% wagowych białka mleczarskiego liczone na fazę wodną.

Dla wspomożenia następującej potem inwersji i dla utrwalenia końcowej emulsji z ciągłą fazą tłuszczową, do śmietany można domieszać funkcjonalne ilości emulgatorów W/O, monoglicerydu, np. 0,2% wagowych i lecytynę, np. 0,2% wagowych.

Ryzyko przedwczesnej inwersji faz można zmniejszyć dalej przez unikanie zbędnego ścinania podczas chłodzenia śmietany. Zastosowanie statycznego wymiennika ciepła, takiego jak zwykły rurowy wymiennik ciepła nie tylko zmniejsza ścinanie, ale także, dzięki jego prostej budowie, przyczynia się do ekonomiczności i niezawodności procesu. Do chłodzenia wystarczają woda wodociągowa i woda z lodem, w odróżnieniu od kosztownego i ryzykownego chłodzenia ciekłym amoniakiem, jakie stosuje się w tradycyjnych jednostkach A wotatora (Votator™ A).

Wiadomo, że kropelki tłuszczu w śmietanie, które przetrwają zlewanie podczas inwersji, zwiększają postrzeganie podobieństwa produktu do masła. Są one bardzo podobne do mikroskopijnych, podobnych do cząstek stałych, obiektów tłuszczowych, które można zaobserwować w ubitym maśle. Kropelki tłuszczu, osłonięte w błonie białkowej, zestalają się i pozostają jako obiekty wewnętrzne, ale oddzielone od fazy tłuszczowej, która staje się ciągła. Zostają osadzone jako osobne cząstki stałe w wykrystalizowanej fazie tłuszczowej. Ale dodatkowe ścinanie po inwersji może niszczyć te oddzielone struktury tłuszczowe. Dlatego zaleca się, żeby główną część, korzystnie co najmniej 70% wagowych, stałego tłuszczu produktu do smarowania pozostawić do krystalizacji po inwersji i w warunkach stacjonarnych. Warunki są stacjonarne, gdy po inwersji krystalizujący tłuszcz nie jest poruszany, np. przez obróbkę. Bez obróbki tworzy się stała matryca tłuszczu z kryształów tłuszczu w ich najtrwalszej odmianie. Korzystnym skutkiem jest, że właściwości ustrukturowania takiej fazy tłuszczowej są zwiększone i nie obserwuje się następnego dotwardzania. Takie wydzielone, zestalone kropelki tłuszczu można obserwować pod mikroskopem w strukturze krystalicznej fazy tłuszczowej.

Alternatywnie, jeżeli trzeba uniknąć maksymalnej twardości, to łagodną obróbkę produktu do smarowania po inwersji stosuje się w stopniu potrzebnym do otrzymania pożądanej bardziej miękkiej konsystencji.

Szybkość krystalizacji tłuszczu może okazać się czynnikiem ograniczającym szybkość przedstawionego sposobu. Dlatego dobiera się takie warunki aby faza tłuszczowa krystalizowała szybko po inwersji. Mówi się, że tłuszcz krystalizuje szybko, jeżeli, gdy jest ciekły i ochłodzony do temperatury poinwersyjnej części linii (50-15°C), to zawartość substancji stałej wyniesie co najmniej 8% wagowych w ciągu 10 minut, aż 100% wagowych zostanie zestalone. Szybkość mierzy się, gdy krystalizacja tłuszczu zaszła około w połowie. Korzystnie wybiera się tłuszcz o właściwej szybkości krystalizacji, albo można dodać środek przyspieszający krystalizację. Obecność w śmietanie małych ilości wykrystalizowanego tłuszczu, ale mimo wszystko mniej niż 6% wagowych liczonych na tłuszcz łącznie, jest także pomocna dla ułatwiania krystalizacji.

Tłuszcze, które wykazują przydatne zachowanie przy krystalizacji to, na przykład, olej kokosowy, olej palmowy, olej słonecznikowy, olej rzepakowy, olej sojowy i olej z pestek palmowych. Dopuszczalne są także ich frakcje, mieszanki i przeestryfikowane mieszaniny, pod warunkiem, że spełnione są określone warunki szybkiej krystalizacji.

Pod względem wyglądu i wyników sposób według wynalazku jest bardzo podobny do tradycyjnego ubijania, ale ma tę przewagę nad ubijaniem, że dzięki dużym stężeniom fazy tłuszczowej w śmietanie można uniknąć tworzenia i oddzielania mleka z masła po inwersji. Eliminuje się dalsze długie i niewydajne czasy dojrzewania wynoszące 10 godzin i więcej, oraz można obyć się bez napowietrzania, które mogłoby być źródłem skażenia mikrobiologicznego.

Ciekły stan fazy tłuszczowej śmietany o małej lepkości umożliwia szybką inwersję trwającą, od wejścia do jednostki inwersyjnej, tylko 30 sekund lub mniej, korzystnie 1-5 sekund. Szybka inwersja jest niezbędna, ponieważ czas przebywania w jednostce inwersyjnej musi być krótki. Gdy inwertująca śmietana pozostaje w jednostce inwersyjnej dłużej niż 30 sekund, to nie można uniknąć znacznej krystalizacji tłuszczu w warunkach obróbki, co odbywa się kosztem kolejnej stacjonarnej krystalizacji tłuszczu. Zatem energia ścinania potrzebna do inwersji powinna być dostarczana w ciągu 30 sekund lub krócej, kiedy emulsja śmietanowa pozostaje w jednostce inwersyjnej.

Szczególnie przydatnym urządzeniem do spełnienia wymagań przedstawionego sposobu wydaje się być wnękowy mieszalnik przenoszący. Chociaż jest on znany głównie jako jednostka mieszająca, to może doskonale działać jako jednostka inwersyjna w sposobie według wynalazku. Alternatyw6

PL 191 722 B1 nie można dogodnie zastosować także młyn koloidalny, jednostkę A lub mieszalnik szeregowy Turrax, pod warunkiem, że są one tak dobrane, że mogą dostarczyć emulsji potrzebną energię inwersji w określonym krótkim czasie przebywania śmietany. Dla osiągnięcia wysokiego stopnia podobieństwa do masła inwersja powinna być tak łagodna, aby zasadnicza część osłoniętych białkiem kropelek tłuszczu ze śmietany została zachowana.

Wnękowy mieszalnik przenoszący to pospolite urządzenie mieszające. Jest opisany bardziej szczegółowo w publikacji EP-199397 dotyczącej wytwarzania produktu do smarowania, jako narzędzie do mieszania dwóch oddzielnych strumieni zasilających. Jego zastosowanie jako jednostki inwersyjnej zostało wspomniane też w publikacji EP-199398, wyżej omówionej.

Ten mieszalnik zasadniczo cechuje się dwiema blisko umieszczonymi, wzajemnie ruchomymi powierzchniami, z których każda ma deseń wnęk, które nakładają się podczas ruchu jednej powierzchni względem drugiej. Materiał poruszający się między powierzchniami wytycza ścieżkę przez wnęki alternatywnie w każdej powierzchni.

Wnękowy mieszalnik przenoszący stanowi wyjątkowe połączenie właściwego wysokiego wkładu energii ścinania, krótkiego czasu przebywania i ścieżki przepływu przez urządzenie, która umożliwia przetrwanie wyżej wymienionych struktur stałego tłuszczu. Inwersja faz zachodzi szybko, tak że natychmiast rozpoczynająca się krystalizacja przechłodzonej fazy tłuszczowej może zachodzić spokojnie poza jednostką inwersyjną. Jego zastosowanie jako wyłącznego urządzenia inwersyjnego w linii produkcyjnej produktu do smarowania na dużą skalę zasadniczo odróżnia się od jego działania chłodzącego, takiego jak wykorzystywane w odnośnym, ale na małą skalę sposobie wytwarzania produktu do smarowania według omawianego dotychczasowego stanu techniki.

Przy mierzeniu twardości łatwo osiągnąć wartość Stevensa równą, co najmniej 300g. Tak wysokie wartości Stevensa są atrakcyjne, ponieważ są typowe dla postrzegania podobieństwa produktu do masła. Stacjonarna (spokojna) krystalizacja fazy tłuszczowej daje maksymalną twardość końcowego produktu do smarowania. Staje się to szczególnie widoczne, gdy produkt do smarowania wystawia się na zwykłe warunki cykliczne (temperatury) w postaci częstych przeniesień pudełka produktu do smarowania od niskiej temperatury domowej lodówki do temperatury otoczenia stołu przy śniadaniu i znowu do lodówki. Wtedy większość pospolitych produktów do smarowania wykazuje pewien rodzaj niepożądanego twardnienia (dotwardzenia) spowodowanego przez częściową rekrystalizację nietrwałej fazy tłuszczowej w trwalszą matrycę krystaliczną. Przeciwnie, produkt wytworzony zastrzeganym sposobem zmięknie, gdy jest narażony na zawracanie. Produkt do smarowania otrzymany sposobem według wynalazku charakteryzuje się twardością wyrażaną wartościami liczby Stevensa, która spada gdy produkt jest wystawiony na warunki cykliczne.

Podobieństwo do masła to parametr jakości produktu do smarowania, który jest łatwo rozpoznawany i wysoce ceniony, który jest także trudny do uchwycenia ścisłymi parametrami. Dla przedstawionych produktów do smarowania podobieństwo do masła oceniano podczas sesji smakowania przez zespół oceniający, przy porównywaniu produktów do smarowania o identycznym składzie, ale otrzymanych innymi sposobami wytwarzania.

Podobieństwo do konsystencji masła staje się widoczne również w plastyczności i elastyczności produktu do smarowania pieczywa. Plastyczność produktu oceniano wtykając pręt w produkt i obserwując stopień tworzenia pierścienia i przy jednorodnym rozsmarowaniu produktu nożem na kromce chleba.

Niespodziewanie wysokie podobieństwo produktu do smarowania do masła jest także widoczne przy obserwowaniu jego zachowania podczas topnienia i postrzeganiu jego smaku i wrażeń odbieranych w ustach podczas konsumpcji. Gdy produkt do smarowania stosuje się do smarowania grzanki lub jako dodatek nakładany na gotowane warzywa, to jego typowe zachowanie podczas topnienia jest dość podobne do zachowania masła podczas topnienia.

Istotą wynalazku jest wytworzenie produktu wysoce podobnego do masła, bez potrzeby stosowania jakiegokolwiek tłuszczu maślanego, przy wykorzystaniu prostego, taniego i szybkiego procesu. Tym niemniej, w celu zwiększenia postrzegania podobieństwa do masła, tłuszcz maślany (i składniki, które zawierają tłuszcz maślany, np. śmietana) można zawrzeć w początkowej emulsji z ciągłą fazą wodną, np. w ilości równej 1-75% wagowych, korzystnie 1-50% wagowych, korzystniej 1-25% wagowych, jeszcze korzystniej 1-10% wagowych liczone na fazę tłuszczową.

Produkt do smarowania otrzymany sposobem według wynalazku cechuje się tym, że wykazuje podobieństwo do masła pod względem smarowalności, ustrukturowania i wrażeń odbieranych w ustach podczas konsumpcji, nawet gdy faza tłuszczowa zawiera mniej niż 1% wagowych tłuszczu maślanego.

PL 191 722 B1

Wynalazek można realizować w linii produkcyjnej w dużej skali przydatnej do wytwarzania, co najmniej 1 tony na godzinę emulsyjnego produktu do smarowania, linia zawiera urządzenie dostosowane do wytwarzania śmietany o przeciętnej wielkości kropelek tłuszczu jak wyżej określone, pasteryzator, jednostkę chłodzącą i urządzenie do inwersji śmietany w ciągłą fazę tłuszczową, przy czym urządzenie do inwersji stanowi wnękowy mieszalnik przenoszący.

Wynalazek zostanie przedstawiony dalej za pomocą następujących przykładów:

Określanie wartości Stevensa „Twardość Stevensa” (St), wyrażoną w gramach, oznacza się nie wcześniej niż 1 tydzień po wytworzeniu produktu. Produkt przechowuje się w temperaturze 5°C, po czym stabilizuje przez 24 godziny w temperaturze 5°C lub 20°C, jak podano. Wartość Stevensa mierzy się stosując walcową sondę penetrującą o średnicy 4,4mm i urządzenie Stevens-LFRA Texture Analyzer (z firmy Stevens Advanced Weighing Systems, Dunmore, U.K.) lub SMS Texture Analyzer XT2 (z firmy Stable Microsystems, Surrey UK). Zakres obciążenia wynosi 1000 g dla urządzenia LFRA i 25000 g dla SMS TA-TX2. Stevens LFRA Texture Analyzer działa w trybie „normalnym”i jest nastawiony na głębokość penetracji 10 mm i szybkość penetracji 2mm/s.

Przykład 1

ZASTOSOWANIEWNĘKOWEGOMIESZALNIKAPRZENOSZĄCEGO

Rozpoczynając od mieszanki tłuszczu zawierającej:

części wagowych przeestryfikowanej mieszaniny złożonej z części wagowych oleju kokosowego i części wagowych oleju palmowego, części wagowych oleju kokosowego, części wagowych oleju sojowego, wytworzono fazę tłuszczową i fazę wodną o następujących składach (w częściach wagowych):

64,40	mieszanka tłuszczu
0,40	emulgator
0,20	olejowy roztwór beta-karotenu
65,00	fazatłuszczowa
32,00	woda
2,50	maślanka w proszku
0,20	sólkuchenna
0,30	aromat
35,00	fazawodna

Przy ciągłym i energicznym mieszaniu emulsji 65 części wagowych fazy tłuszczowej przepompowano do zbiornika wstępnego 4000 kg, który napełniono 35 częściami wagowych fazy wodnej. Przy użyciu mieszadła Ystral działającego z szybkością 600-1000 obr./min wytworzono stężoną śmietanę O/W o temperaturze 55°C. Śmietanę przepuszczono przez pasteryzator i utrzymywano w temperaturze 75°C przez 45 sekund. Pasteryzowaną śmietanę przepuszczono przez dwie jednostki chłodzące, z których każda składała się z sekwencji rur, następnie ochłodzono wodą wodociągową i wodą z lodem. Pierwsza jednostka ochłodziła śmietanę do około 40°C, a druga do 13-14°C. Śmietanę homogenizowano pod ciśnieniem 10x10⁵ Pa(10 barów) stosując szeregowy zawór ciśnieniowy (z firmy APV Gaulin), gdy miała temperaturę 40°C, co zmniejsza ryzyko przedwczesnej inwersji faz. Śmietana homogenizowana po etapie chłodzenia wodą z lodem miała uśrednioną powierzchniowo wielkość kropelek tłuszczu (D3,2) równą 5,3 mm. Figura 2 przedstawia rozkład wielkości kropelek, a w Tabeli I przedstawiono narastające procenty objętościowe dla kolejnych zakresów wielkości. Śmietanę przepuszczono przez wnękowy mieszalnik przenoszący działający z szybkością 1300 obr./min, gdzie zachodziła inwersja. Kropelki wodne zdyspergowane w utworzonej emulsji W/O miały średnią wielość (D3,3) równą 2 mm i wartość e-sigma równą 2,2. Emulsję zostawiono do krystalizacji i na koniec pakowano na zwykłej linii pakującej.

PL 191 722 B1

T A BEL A I

Rozkład wielkości kropelek tłuszczu

Średnica (mm) do	% Objętości
1,01	1,32
2,03	6,50
3,04	14,59
4,06	25,59
5,07	37,40
6,09	49,41
7,10	59,74
8,11	69,20
9,13	77,19
10,14	83,83
12,17	92,26
15,21	97,49
22,31	100,00

P r zyk ł a d 2

ZASTOSOWANIE SKROBAKOWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA Rozpoczynając od mieszanki tłuszczu zawierającej:

części wagowych przeestryfikowanej mieszaniny złożonej z 40 części wagowych oleju kokosowego i części wagowych oleju palmowego, części wagowych oleju kokosowego, części wagowych oleju sojowego, wytworzono fazę tłuszczową i fazę wodną o następujących składach (w częściach wagowych):

64,55	mieszanka tłuszczu,
0,30	mieszanka emulgatorów,
0,0015	olejowy roztwór (30%) beta-karotenu,
0,15	aromat,
65,00	faza tłuszczowa
32,53	woda,
2,20	maślanka w proszku,
0,20	sól kuchenna,
0,07	kwas cytrynowy (pH 4,9),
35,00	faza wodna

Przy ciągłym i energicznym mieszaniu 65 części wagowych fazy tłuszczowej przepompowano do zbiornika wstępnego 3000 kg, który napełniono 35 częściami wagowymi fazy wodnej. Przy użyciu mieszadła Ystral działającego z szybkością 600-1000 obr./min, wytworzono stężoną śmietanę O/W o temperaturze 55°C. Śmietanę przepuszczono przez pasteryzator i utrzymywano w temperaturze 80°C przez 45 sekund. Pasteryzowaną śmietanę przepuszczono przez dwie jednostki chłodzące, z których każda składała się z sekwencji rur, które ochłodziły śmietanę do około 40°C. Śmie₅ tanę o temperaturze 40°C homogenizowano pod ciśnieniem 10x10⁵Pa (10 barów) stosując szeregowy zawór ciśnieniowy (z firmy APV Gaulin). Śmietanę homogenizowaną przepuszczano przez skrobakowy wymiennik ciepła (jednostkę A wotatora, SSHE). Przechłodzoną śmietanę o temperaturze 13°C i małej lepkości z nieobecnością skupisk tłuszczu przepuszczano przez drugą jednostkę A działającą z szybkością 400 obr./min, gdzie śmietana została całkowicie zinwertowana. Kropelki

PL 191 722 B1 wodne zdyspergowane w utworzonej emulsji W/O miały przeciętną wielkość (D3,3) równą 2,0mm i wartość e-sigma równą 1,7. Emulsję zostawiono do krystalizacji i na koniec pakowano na zwykłej linii pakującej.

Otrzymany produkt porównano z produktem o takim samym składzie, ale otrzymanym przy użyciu mieszalnika przenoszącego wnękowego jako jednostki inwersyjnej. Zmierzono wartości Stevensa (tabela II) i zespół oceniał wygląd, właściwości podczas topnienia i smak (tabela III).

TABELA II

Temperatura (°C)	Wartość Stevensa	(g, stożek 4,4 mm)
CTM	SSHE
5	619	557
10	395	319
15	161	137
20	45	37

TABELA III Ocena zespołu oceniającego

Skala 1-10	CTM	SSHE
Wygląd	7,1	7,1
Topnienie	7,1	7,3
Smak	6,8	6,5

Wartości Stevensa okazały się być tylko nieco różne. Ogólny wniosek z oceny zespołu był taki, że w zakresie normalnych fluktuacji, produkt otrzymany przy pomocy inwersji w SSHE (skrobakowym wymienniku ciepła) miał jakość, która była porównywalna z produktami otrzymanymi przez inwersję w CTM (mieszalniku przenoszącym wnękowym).

Przykład 3

ZASTOSOWANIE FAZY TŁUSZCZOWEJ ZAWIERAJĄCEJ TŁUSZCZ MLECZARSKI

Wytworzono śmietanę o wysokiej zawartości tłuszczu, której faza tłuszczowa i faza wodna miały następujące składy (w częściach wagowych):

mieszanki tłuszczu złożonej z

70% wagowych przeestryfikowanej mieszaniny złożonej z:

40% wagowych oleju kokosowego i

60% wagowych oleju palmowego,

10% wagowych oleju kokosowego,

20% wagowych oleju sojowego, tłuszczu mleczarskiego, oleju słonecznikowego,

0,15 emulgatora (HYMONO 8803),

0,18 emulgatora (BOLEC MT),

0,0019 olejowego roztworu beta-karotenu (30%),

0,015 aromatu,

64,34 faza tłuszczowa

35,19 fazy wodnej ze śmietany,

0,12 hodowli bakteryjnej do ukwaszenia śmietany, 0,35 soli kuchennej,

35,66 faza wodna

PL 191 722 B1

Zawierającą 40% tłuszczu śmietanę mleczną (1200 kg) ukwaszono do pH 5,2 stosując hodowlę bakteryjną. Śmietanę wessano do zbiornika z płaszczem i ogrzano od temperatury 5°C do 30°C. W temperaturze 30°C rozpoczęto ukwaszanie dodając hodowlę bakteryjną. Do zmniejszenia pH od 6,6 do 5,2 potrzeba było 7,5 godziny. Podczas ukwaszania stosowano powolne mieszanie dla uniknięcia kłaczkowania tłuszczu. Śmietanę (pH 5,2) przepuszczano przez pasteryzator (75°C, 45 sekund) wcelu zatrzymania ukwaszania bakteriologicznego, ochłodzono do temperatury 55°C (rurowy wymiennik ciepła) i wprowadzono do zbiornika wstępnego, gdzie dodano mieszankę tłuszczów roślinnych iinne składniki, aż do 64% wagowych tłuszczu (w odniesieniu do śmietany). Łączną mieszankę wstępną energicznie mieszano przy użyciu mieszadła Ystral działającego z szybkością 600-1000 obr./min, aż wielkość kropelek oleju łącznej mieszanki wstępnej (D3,2) wynosiła około 3 mm. Po zakończeniu emulgowania łączną mieszankę wstępną pasteryzowano (75°C, 45 sekund), przepuszczano przez pierwsze jednostki chłodzące złożone z sekwencji rur i ochłodzono do temperatury 40°C.

₅

Śmietanę o temperaturze 40°C homogenizowano pod ciśnieniem 10x10⁵ Pa (10 barów) stosując szeregowy zawór ciśnieniowy (z firmy APV Gaulin). Śmietanę pozbawioną skupień tłuszczu (40°C) przepuszczano przez drugą jednostkę chłodzącą złożoną z sekwencji rur, następnie ochłodzono wodą wodociągową i wodą z lodem aż do temperatury 8-9°C. Potem śmietanę przepuszczano przez wnękowy mieszalnik przenoszący działający z szybkością 850 obr./min, gdzie zachodziła inwersja. Kropelki wodne zdyspergowane w utworzonej emulsji W/O (T 19,2°C) miały przeciętną wielkość (D3,3) równą 1,7 mm i wartość e-sigma równą 2,5. Emulsję pozostawiono do krystalizacji i na koniec pakowano na zwykłej linii pakującej. Tabela IV przedstawia wartości Stevensa.

T A B E L A IV

Temperatura (°C)	wartość Stevensa (g, stożek 4,4 mm)
5	874
10	494
15	96
20	53

P r z y k ł a d 4

ZASTOSOWANIE FAZY TŁUSZCZOWEJ ZAWIERAJĄCEJ TŁUSZCZ MLECZARSKI

Wytworzono produkt do smarowania zawierający tłuszcz mleczarski i fazę wodną, który zakwaszono kwasem cytrynowym. Faza tłuszczowa i faza wodna miały następujące składy (w częściach wagowych):

mieszanki tłuszczu złożonej z

70% wagowych przeestryfikowanej mieszaniny złożonej z

40% wagowych oleju kokosowego i

60% wagowych oleju palmowego,

10% wagowych oleju kokosowego,

20% wagowych oleju sojowego, tłuszczu mleczarskiego, oleju słonecznikowego,

0,15 emulgatora (HYMONO 8803),

0,18 emulgatora (BOLEC MT),

0,0019 olejowego roztworu beta-karotenu (30%),

0,015 aromatu,

64,34 faza tłuszczowa

35,24 fazy wodnej ze śmietany, 0,35 soli kuchennej,

0,07 kwasu cytrynowego (pH 5,2),

35,66 faza wodna

PL 191 722 B1

Zawierającą 40% tłuszczu śmietanę mleczną (1200 kg) zakwaszono do pH 5,2 stosując kwas cytrynowy. Śmietanę wessano do zbiornika z płaszczem i ogrzano od temperatury 5°C do 55°C. Dodano rozcieńczony roztwór kwasu cytrynowego (20%) w celu obniżenia pH od 6,6 do 5,2. Śmietanę (pH 5,2) przepompowano do zbiornika wstępnego, gdzie dodano mieszankę tłuszczu roślinnego i inne składniki, aż do 64% wagowych tłuszczu (w odniesieniu do śmietany) i energicznie mieszano przy użyciu mieszadła Ystral działającego z szybkością 600-1000 obr./min, aż wielkość kropelek oleju (D3,2) wynosiła około 3 mm. Po zakończeniu emulgowania łączną mieszankę wstępną pasteryzowano (75°C, 45 sekund), przeprowadzono przez pierwszą jednostkę chłodzącą złożoną z sekwencji rur, i ochłodzono do temperatury 40°C. Śmietanę o temperaturze 40°C homogenizowano pod ciśnieniem 10x10⁵ Pa (10 barów) stosując szeregowy zawór ciśnieniowy (z firmy APV Gaulin). Śmietanę pozbawioną skupisk tłuszczu (40°C) przepuszczano przez drugą jednostkę chłodzącą złożoną z sekwencji rur, następnie ochłodzono wodą wodociągową i wodą z lodem aż do temperatury 6°C. Potem śmietanę przepuszczano przez wnękowy mieszalnik przenoszący działający z szybkością 1050 obr./min, gdzie zachodziła inwersja. Wodne kropelki zdyspergowane w utworzonej emulsji W/O (T=16,7°C), miały przeciętną wielkość (D3,3) równą 1,4 mm i wartość e-sigma równą 2,4. Emulsję zostawiono do krystalizacji i na koniec pakowano na zwykłej linii pakującej. Tabela V pokazuje wartości Stevensa.

T A BEL A V

Temperatura (°C)	wartośćStevensa (g,stożek4,4mm)
5	900
10	489
15	92
20	56

P r zyk ł a d 5

OCENA PRODUKTU

Trzy produkty do smarowania, produkt do smarowania A, produkt do smarowania B i produkt do smarowania C, wytworzone sposobem według wynalazku, poddano ocenie przez zespół (n=200), którego 50% uczestników stanowili regularni konsumenci masła i 50% regularni konsumenci margaryny. Spośród głównych cech produktu do smarowania, jakimi są smarowalność, ustrukturowanie, wrażenia odbierane w ustach podczas konsumpcji, smak i barwa, członkowie zespołu oceniali pierwsze trzy cechy w porównaniu z wysokogatunkową margaryną (RAMA) i masłem. Ponadto oceniano łącznie cechę wrażeń odbieranych w ustach podczas konsumpcji + smarowalność. Warunki testu były następujące: produkty, o temperaturze 5°C, smakowano po rozsmarowaniu na grzance. Tabela VI przedstawia przypisane oceny.

T A BEL A VI

Właściwość (skala)	RAMA	Produkt do smarowania A	Produkt do smarowania B	Produkt do smarowania C	Masło
Smarowalność (1-7)	5,4	3,9	4,0	3,9	2,3
Topnienie w ustach (1-5)	3,4	3,6	3,4	3,6	3,3
Upostaciowanie (zrównoważenie miękkości/twardości) (1-5)	2,6	3,6	3,7	3,7	4,4
Smarowalność + wrażenia w ustach (1-10)	4,4	4,4	5,0	4,6	6,3

PL 191 722 B1

Widać, że - z wyjątkiem wrażeń odbieranych w ustach podczas konsumpcji - właściwości produktów według wynalazku mają punktację, która jest pośrednia między wysokogatunkową margaryną RAMA i masłem. Chociaż jeszcze nie dorównano właściwościom masła, to uczyniono istotny postęp wtym kierunku.

Claims

1. Sposób wytwarzania produktu do smarowaniazłożonegoz jadalnej emulsji W/O, zawierającej 50-85% wagowych tłuszczu triglicerydowego, obejmujący kolejne etapy:

a. wytwarzania śmietany, której 15-50% wagowych stanowi faza wodna, w której 50-85% wagowych upłynnionego tłuszczujest zdyspergowane jako drobne kropelki,

b. pasteryzowania śmietany,

c. chłodzeniaśmietany,a następnie przepuszczania jej przezjednostkę inwersyjną, z inwersją doemulsjizciągłąfazątłuszczową,

d. pozostawiania inwertowanej emulsji z ciągłąfazątłuszczową do krystalizacji, znamienny tym, że

- stosuje się śmietanę o uśrednionej powierzchniowo wielkości kropelek tłuszczu (D3,2) równej 3-7 mm , a korzystn ie 4-6 mm,

- śmietanę inwertuje się całkowicie w ciągu 30 sekund po wprowadzeniu dojednostki inwersyjnej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tłuszcz inwertowanej emulsji z ciągłą fazą tłuszczową pozostawia się do krystalizacji w warunkach stacjonarnych.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że co najmniej 70% wagowych stałego tłuszczu produktu do smarowania, krystalizuje po inwersji i w warunkach stacjonarnych.

4. Sposób według zastrz. 1 albo2, albo3, znamienny tym, że do jednostki inwersyjnej wprowadza się śmietanę, której faza tłuszczowa zawiera mniej niż 6% wagowych skrystalizowanego tłuszczu, liczone na całąfazę tłuszczową.

5. Sposób według zastrz. 1albo2,albo3, znamienny tym, że jako jednostkę inwersyjną stosujesięwnękowymieszalnikprzenoszący.

6. Sposób według zastrz. 1albo2,albo3, znamienny tym, że stosuje się śmietanę zawierającą 30-45% wagowych fazy wodnej i 55-70% wagowych fazy tłuszczowej .

7. Sposób według zastrz. 1albo2, albo3, znamienny tym, że stosuje się śmietanęzawierającą 0,02-10% wagowych, a korzystnie 0,05-5% wagowych białka mleczarskiego, liczone na fazę wodną.

8. Sposób według zastrz. 1albo 2, albo 3, znamienny tym, że stosuje się fazę tłuszczową zawierającą 1-75% wagowych tłuszczu mleczarskiego, liczone na fazę tłuszczową.