SK10942000A3

SK10942000A3 - Spôsob výroby mrazeného potravinového výrobku a časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou

Info

Publication number: SK10942000A3
Application number: SK1094-2000A
Authority: SK
Inventors: Paul Edward Cheney; Andrew Russell
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2001-01-18
Also published as: PL341946A1; WO1999037164A1; CA2319251A1; CA2319251C; JP4223684B2; DE69816868D1; ES2204006T3; US7465468B1; JP2002500867A; HUP0100521A3; CN1290127A; TR200002103T2; DE69816868T2; IL137255A; PT1049383E; BR9814775B1; EP1049383A1; BR9814775A; IL137255A0; GB9801410D0

Description

Spôsob výroby mrazeného potravinového výrobku a časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby mrazených potravinových výrobkov obsahujúcich mrazuvzdorné proteíny (AFPs), najmä mrazených potravinárskych výrobkov obsahujúcich AFPs.

Doterajší stav techniky

Mrazuvzdorné proteíny (AFPs) boli navrhnuté za účelom zlepšenia mrazuvzdorných vlastností potravín. Konkrétne bolo navrhnuté, že niektoré AFPs by mohli byť schopné zjemniť štruktúru mrazených potravinárskych výrobkov, napríklad smotanových zmrzlín. Avšak doteraz sa AFPs pri výrobe komerčne dostupných mrazených výrobkov nepoužili. Jednou z príčin je, že reprodukčná výroba mrazeného potravinárskeho výrobku s požadovanými štrukturálnymi a chuťovými vlastnosťami sa ukázala byť náročná.

WO 90/13571 opisuje mrazuvzdorné proteíny vyrábané chemicky alebo rekombinantnými DNA metódami. AFPs môžu byť vhodne použité v potravinových výrobkoch, napríklad v smotanovej zmrzline. Neexistujú žiadne návody ako dosiahnuť jemnú štruktúru.

WO 92/22581 opisuje AFPs z rastlín, ktoré možno použiť na kontrolu rastu ľadových kryštálov. Tento dokument tiež opisuje spôsob extrahovania polypeptidových zlúčenín z mimobunkového priestoru rastlín infiltrovaním extrakčného média do listov bez porušenia rastlín.

Podľa názoru prihlasovateľov jedným z možných dôvodov prečo nemožno dosiahnuť požadovanú štruktúru mrazených potravinárskych výrobkov obsahujúcich

AFP je, že hoci AFP je schopný inhibovať rekryštalizáciu, často sa pri jeho použití nedá vyhnúť menej vhodnej tvrdej a lámavej štruktúre. Jedným z možných vysvetlení je podľa prihlasovateľov to, že AFPs je pravdepodobne schopný

-2kontrolovať rast ľadových kryštálov. Avšak prítomnosť AFP tiež môže viesť k opačnému efektu tým, že ľadové kryštály majú tendenciu tvoriť zhluky spôsobujúce tvrdosť a lámavosť výrobkov. Štruktúra výrobku je preto počas výroby nevhodne ovplyvňovaná.

Cieľom predloženého vynálezu je teda stanovenie výrobných podmienok, ktoré zlepšujú štruktúru mrazených potravinárskych výrobkov obsahujúcich AFP.

Neočakávane sa teraz zistilo, že starostlivý výber podmienok na výrobu mrazeného potravinárskeho materiálu vedie k zlepšeniu štruktúry. Konkrétne sa zistilo, že spôsob výroby zahŕňa použitie jedného alebo viacerých z nasledovných krokov:

a) krok pred zmrazením, v ktorom prevláda nukleácia;

b) krok po zhutnení použitím skrutkového vytlačovacieho stroja alebo piestového zhutňovača;

čo vedie k minimalizácii zhlukovania ľadových kryštálov a tým k zlepšeniu štruktúry mrazených výrobkov, pričom táto štruktúra sa pri skladovaní zachováva dlhšiu dobu.

Všeobecne pri zmrazovaní zmesi možno odlíšiť dve rozdielne fázy; na začiatku zmrazovania sa tvorí veľa malých ľadových kryštálov. Táto fáza sa nazýva nukleačná fáza zmrazovania. Po nukleačnej fáze zvyšná časť zmesi primrzne na povrch nukleátov a prispieva tak k rastu ľadových kryštálov. Táto fáza zmrazovania sa nazýva rastová fáza. Pri zmrazovaní, v ktorom prevláda rast väčšia časť zmesi sa zmrazí počas rastovej fázy, pri zmrazovaní, v ktorom prevláda nukleácia väčšia časť zmesi sa zmrazí počas nukleačnej fázy.

Tradičné spôsoby zmrazovania mrazených cukroviniek napríklad zahŕňajú použitie výmenníkov tepla na princípe zoškrabovania povrchu, kde zmes, ktorá sa má zmraziť, sa počas zmrazovania reže. Všeobecne pri tomto spôsobe po 5 až 30 minútach výrobok dosiahne teplotu -5 °C alebo nižšiu. Pri tomto spôsobe na začiatku dochádza k nukleácii ľadových kryštálov a následne k ich rastu.

Alternatívne spôsoby zmrazovania, ktoré sa napríklad používajú pri zmrazovaní ovocných zmrzlín zahŕňajú slabé rezanie alebo zmrazovanie zmesi v nehybnom stave, napríklad naplnením formy a ponorením formy do studeného

-3kúpeľa, napríklad so slanou vodou. Pri tomto spôsobe dochádza k počiatočnej nukleácii ľadových kryštálov na povrchu formy, pričom vnútro výrobku zvyčajne zamŕza pomalšie pri zmrazovaní, v ktorom prevláda rast.

Teraz sa prekvapivo zistilo, že zhlukovanie vo výrobkoch obsahujúcich AFP sa môže významne zredukovať pri výbere zmrazovania, v ktorom prevláda nukleácia. Takéto zmrazovania sa všeobecne vyznačuje krátkym časom potrebným na zmrazenie v kombinácii s tvorbou malých ľadových kryštálov. Výhodne sa zmrazovanie uskutočňuje pri slabom rezaní alebo zmrazovaní v nehybnom stave.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je spôsob výroby mrazeného potravinového výrobku obsahujúceho AFPs, ktorý pozostáva z jedného alebo viacerých z nasledovných krokov:

a) krok pred zmrazením, v ktorom prevláda nukleácia;

b) krok po zhutnení použitím skrutkového vytlačovacieho stroja alebo piestového zhutňovača.

Na účely tohto vynálezu sa AFP chápe ako pojem všeobecne známy v súčasnom stave techniky, pozri napríklad Mrazuvzdorné proteíny a ich potenciálne použitie v mrazených potravinárskych výrobkoch, Marilyn Griffith a K. Vanya Ewart, Biotechnology Advances, Zv. 13, str. 375-402,1995.

Predložený vynález má za cieľ poskytnúť potravinárskemu výrobcovi väčšiu flexibilitu pri použití AFP materiálu v mrazených potravinárskych výrobkoch pri získavaní výrobku so zlepšenými kryštalizačnými vlastnosťami v kombinácii s dobrou štruktúrou. Konkrétne sa zistilo, že štruktúra mrazených potravinárskych výrobkov obsahujúcich AFPs sa výrazne zlepšila pri starostlivej kontrole spôsobu výroby.

Vynález je založený na zistení, že výroba mrazeného výrobku podľa spôsobu zahŕňajúceho jeden alebo viacero z nasledovných krokov:

a) krok pred zmrazením, v ktorom prevláda nukleácia;

-4b) krok po zhutnení použitím skrutkového vytlačovacieho stroja alebo piestového zhutňovača vedie k zlepšeniu štruktúry výrobku.

Predpokladá sa, že skúsený odborník je ľahko schopný vybrať také nukleačné metódy, ktorých výsledkom je zmrazovanie s prevládajúcou nukleáciou.

Výhodne, ak pri zmrazovaní prevláda nukleácia, výrobok dosiahne teplotu -5 °C alebo nižšiu do 30 sekúnd, výhodne do 0,01 až 25 sekúnd, najvýhodnejšie do 1 až 15 sekúnd.

Tiež je výhodné, že ak pri zmrazovaní prevláda nukleácia, výsledkom je veľa relatívne malých kryštálov, pričom ich priemerná veľkosť je od 0,01 do 20 mikrometrov, výhodnejšie od 0,01 do 15 mikrometrov, najvýhodnejšie od 0,01 do 10 mikrometrov.

Napríklad pri rýchlom zmrazovaní má tendenciu prevládanie nukleácie. Výhodný spôsob môže napríklad zahŕňať:

a) povrchové zmrazovanie, výhodne zmrazovanie tenkej vrstvy na studenom povrchu,

b) zmrazovanie super chladených systémov,

c) dekompresné zmrazovanie,

d) zmrazovanie veľmi nízkymi teplotami,

e) rýchle časticové zmrazovanie, výhodne kondenzačné zmrazovanie.

Skúseným odborníkom sú známe aj iné rýchle spôsoby zmrazovania, ktoré sú tiež zahrnuté do rozsahu predloženého vynálezu. Výhodne zmrazovanie nezahŕňa rezanie, prípadne len slabé.

Povrchové zmrazovanie výhodne zahŕňa nanesenie tenkej vrstvy alebo voľných častíc na studený povrch a prípadné následné odstránenie zmrazeného materiálu. Hrúbka vrstvy alebo častíc je výhodne od 0,01 do 5 mm. Studený povrch má výhodne teplotu nižšiu ako -15 °C, výhodnejšie nižšiu ako -20 °C, najvýhodnejšie nižšiu ako -25 °C. Povrch možno vhodne ochladiť použitím tekutého dusíka, glykolov alebo metanolu. Odstránenie možno uskutočniť akýmkoľvek vhodným spôsobom, napríklad zoškrabaním, čím vzniknú zmrazené častice, napríklad vločky alebo zrnká, ktoré možno ďalej spracovať. Samozrejme pri ďalšom spracovaní je

-5potrebná opatrnosť, aby sa zabránilo značnému roztápaniu prípravku, čo by mohlo mať za následok opätovné zmrazovanie s prevládajúcim rastom.

Vo veľmi výhodnom uskutočnení povrchové zmrazovanie zahŕňa zmrazovanie tenkej vrstvy na bubnovom zmrazovači, ktorý je napríklad chladený tekutým dusíkom alebo metanolom. Následne sa tenká vrstva z bubnového zmrazovača odstráni.

V ďalšom uskutočnení povrchového zmrazovania sa za účelom výroby zmrazených zrniečok použije kryogénny platňový zmrazovač chladený tekutým dusíkom.

Alternatívny spôsob povrchového zmrazovania zahŕňa prípravu studeného jadra a následné primrazenie zmesi k jadru napríklad ponorením alebo sprejovaním, pričom na studené jadro priľne relatívne tenká vrstva. Výhodne môže byť takýmto studený jadrom napríklad veľmi schladené zmrzlinové jadro (napríklad ponorené do tekutého dusíka), na ktoré sa primrazí tenká vrstva ovocnej zmrzliny obsahujúcej AFP.

Ďalší spôsob dosiahnutia rýchleho zmrazovania s prevládajúcou nukleáciou je príprava super chladeného systému pri nízkych teplotách a jeho následné rýchle zmrazenie, napríklad rýchlym nanesením super chladenej tekutiny. Rýchle zmrazenie super chladenej tekutiny je všeobecne zmrazovaním s prevládajúcou nukleáciou.

Výhodne má super chladená tekutina teplotu najmenej o 1 stupeň nižšiu ako teplotu topenia, výhodnejšie 1 až 20 stupňov nižšiu ako teplotu topenia, napríklad 2 až 10 stupňov nižšiu ako teplotu topenia.

Tretím spôsobom ako dosiahnuť rýchle zmrazenie s prevládajúcou nukleáciou je použitie dekompresného zmrazenia. Tento spôsob zahŕňa vystavenie tekutého systému vysokému tlaku pri jeho súčasnom zmrazovaní a následné odstránenie pretlaku. Toto odstránenie tlaku má za následok rýchle zmrazenie s prevládajúcou nukleáciou.

Výhodne tlak dosahuje hodnoty od 10 MPa do 300 MPa (100 do 3000 barov), napríklad od 20 do 200 MPa (200 do 2000 barov), všeobecne od 30 do 130

MPa (300 do 1300 barov). Teplota výrobku pred odstránením pretlaku je výhodne

-6najmenej o 5 stupňov nižšia ako je teplota topenia pri atmosférickom tlaku, výhodne o 6 až 10 stupňov nižšia ako teplota topenia.

Štvrtou metódou zmrazovania s prevládajúcou nukleáciou je použitie veľmi nízkych teplôt. Napríklad malé kvapky materiálu, ktorý sa má zmraziť sa môže ponoriť do tekutého mraziaceho média, napríklad tekutého hexánu alebo tekutého dusíka. Výhodná teplota zmrazovania v tomto prípade je menej ako -50 °C. Tento spôsob najlepšie funguje pri zmrazovaní relatívne malých alebo tenkých výrobkov. Malé výrobky majú výhodne menej ako 5 gramov, výhodnejšie od 0,001 do 3 gramov, najvýhodnejšie od 0,01 do 1 gramu a môžu to byť napríklad kvapky tekutiny ponorené v mraziacom médiu. Relatívne tenkými výrobkami môžu byť napríklad plátky alebo tenké prúžky výrobkov, výhodne s veľkosťou aspoň v jednom rozmere menšou ako 2 cm, výhodnejšie od 0,1do 0,5 cm.

Výrobok na použitie v tomto spôsobe môže byť napríklad priamo ponorený do mraziacej tekutiny, alternatívne sa predtým kontaktuje s ochrannou vrstvou, napríklad sa naplní do formy, prepumpuje cez trúbku, pričom sa tieto ochranné vrstvy kontaktujú s chladiacim médiom.

Piatym výhodným spôsobom zmrazovania potravinových výrobkov podľa predloženého vynálezu je rýchle časticové zmrazovanie, výhodne kondenzačné zmrazovanie. Takéto zmrazovanie sa dosahuje napríklad sprejovaním tekutej zmesi do veľmi studeného plynného prostredia alebo do schladeného prostredia a jeho zmrazenie v ňom. Veľmi výhodným spôsobom rýchleho zmrazenia tekutiny do častíc je kondenzačné zmrazenie. Najvýhodnejšie je napríklad použitie pri výrobe umelého snehu.

Výroba umelého snehu je podrobne opísaná v literatúre. Často sa umelý sneh vyrába v takzvaných snehových delách, pričom sa voda zmrazí sprejovaním zmesi vody a stlačeného vzduchu. Výhodne sa výroba snehu uskutočňuje v prostredí s teplotou nižšou ako -3 °C, najvýhodnejšie -2 až -50 °C a relatívnou vlhkosťou nižšou ako 75 %, najvýhodnejšie nižšou ako 50 %.

Zmrazené častice získané týmto spôsobom môžu mať rôznu veľkosť, ale všeobecne priemerná veľkosť častíc v ich priemere neprevyšuje 10 mm,

-7 výhodnejšie 5 mm. Všeobecne každá častica obsahuje množstvo agregovaných ľadových kryštálov.

Zmrazovanie mrazených cukroviniek pomocou skrutkového vytlačovacieho stroja je opísané napríklad v EP 713,605 (Societe des Produits Nestle), EP 410,512 (HMF Krampe & Co et al); EP 561,118 (Milchhof-Eiskrem GmbH et al), EP 351,476 (Goavec S.A. Societe Dite).

Výhodne spôsob výroby podľa predloženého vynálezu zahŕňa použitie skrutkového vytlačovacieho stroja, pričom extrudačná teplota mrazeného výrobku je od -10 do -25 °C, najvýhodnejšie od -12 do -20 °C.

Vhodnými skrutkovými vytlačovacími strojmi na použitie v spôsobe výroby podľa vynálezu môžu byť napríklad dvojité vytlačovacie stroje opísané napríklad v EP 561,118. Možno tiež použiť jednoduché vytlačovacie stroje, ako aj kombinované stroje s viac než jednou funkciou spôsobu výroby zmrzliny (pozri napríklad EP 713,650).

Podmienky, pri ktorých vytlačovací stroj pracuje môžu byť rôzne v závislosti od typu a veľkosti použitého vytlačovacieho stroja. Podľa názoru prihlasovateľov skúsený odborník dokáže vybrať také podmienky, pri ktorých sa dosiahne požadovaná kvalita výrobku. Príklady vhodných podmienok sú opísané v príkladoch uskutočnenia vynálezu.

Alternatívne môže byť pri výrobe mrazených potravinových výrobkov s AFPs použitý zhutňovač. Možno použiť všetky vhodné zhutňovače ako lisy, výhodné je najmä použitie piestových zhutňovačov, pričom sa potravinové výrobky vystavujú tlaku pomocou pohybu piestu. Piestové zhutňovače sa tradične používajú pri plnení klobás. Podľa prihlasovateľov si skúsený odborník opäť dokáže vybrať vhodné podmienky pre fungovanie (piestového) zhutňovača.

Výhodne sa vynález týka spôsobu výroby mrazeného potravinového výrobku obsahujúceho AFPs, ktorý zahŕňa nasledovné kroky:

a) krok pred zmrazením, v ktorom prevláda nukleácia,

b) krok po zmrazení použitím skrutkového vytlačovacieho stroja alebo piestového zhutňovača.

Skrutkový vytlačovací stroj alebo zhutňovač sa môže veľmi výhodne použiť pri výrobkoch, ktoré boli predmrazené pri takých podmienkach, že sa vyrobí časticový (čiastkový) zmrazený materiál, napríklad vločky, zrnká, prášok, predĺžené tyčinky alebo plátky. Pri týchto predmrazených výrobkoch môže použitie skrutkových vytlačovacích strojov alebo (piestových) zhutňovačov viesť k zhutneniu časticového materiálu do pevnejšej štruktúry.

Kompletný spôsob výroby mrazených výrobkov podľa predloženého vynálezu môže ďalej obsahovať voliteľné kroky dodatočne k predmrazeniu a/alebo skrutkovitému vytlačovaniu alebo piestovému spevňovaniu, napríklad zmiešavanie prísad, dozrievanie, pasterizácia, homogenizácia, pred-prevzdušňovanie, atd. Tieto voliteľné kroky možno zapojiť v akomkoľvek vhodnom poradí.

Ako bolo spomenuté vyššie, jednou z vlastností zmrazovanie s prevládajúcou nukleáciou je tvorenie malých ľadových kryštálov. Zistilo sa, že výsledkom kombinovaného použitia AFPs ako prísady a zmrazovanie s prevládajúcou nukleáciou je veľmi výhodná štruktúra výrobku, ktorý sa zmrazuje, pričom sa táto štruktúra zachováva po dlhú dobu skladovania.

Konkrétne môže byť zmrazovanie s prevládajúcou nukleáciou veľmi výhodne použité pri výrobe časticového mrazeného materiálu. Príkladmi takýchto materiálov sú mrazené vločky, mrazené (malé) kvapky, mrazený prášok, zrnká, mrazené tyčinky a mrazený sneh. Na prekvapenie časticové materiály vyrobené spôsobom podľa vynálezu majú nižšiu tendenciu zhlukovať sa a preto sa môže voľný nespojitý charakter časticového materiálu zachovať počas doby skladovania, aj keď je skladovacia teplota relatívne vysoká.

Ďalej prihlasovatelia zistili, že použitie skrutkovitého vytlačovacieho stroja alebo (piestového) zhutňovača pri výrobe mrazených potravinových výrobkov obsahujúcich AFP je veľmi výhodné, pretože tiež môže viesť k vzniku veľmi malých ľadových kryštálov, ktoré sa zachovávajú po dlhú dobu skladovania.

Výhodne sa podmienky zmrazovania vyberajú tak, aby priemerná veľkosť ľadových kryštálov v konečnom mrazenom výrobku bola od 0,01 do 20 mikrometrov, pričom táto veľkosť by sa mala zachovať pri skladovaní pri -10 °C po dobu 3 týždňov.

-9Výhodne priemerná veľkosť kryštálov zostáva menšia ako 15 mikrometrov, napríklad menšia ako 12 alebo dokonca 10 mikrometrov počas skladovania po dobu 3 týždňov pri -10 °C.

Ak zmrazovanie zahŕňa spôsob s prevládajúcou nukleáciou bez spevňovania, výsledným výrobkom môže byť potravina s časticovou štruktúrou. Na druhej strane, ak sa použije skrutkovitý vytlačovací stroj alebo (piestový) zhutňovač, môžu vzniknúť výrobky, ktoré sú homogénne pevné a bez akýchkoľvek (jemných) častíc.

Výhodne nečasticové výrobky podľa predloženého vynálezu nie sú ani v jednom rozmere menšie ako 2 cm, výhodnejšie nie menšie ako 2,5 cm, najvýhodnejšie nie menšie ako 3 cm.

Po zmrazení možno výrobok ďalej spracovávať. Napríklad výrobok možno naplniť do obalov s objemom napríklad od 0,05 do 10 litrov a potom skladovať. Alternatívne výrobok možno ďalej tvarovať alebo formovať do konečného výrobku. Napríklad výrobok možno použiť ako gateaux (bohato zdobené torty) v tvare zmrzliny.

Ďalšou výhodou vynálezu je, že keď použitý spôsob zahŕňa krok po zhutnení, výrobok podľa vynálezu už všeobecne nie je potrebné vytvrdzovať napríklad vo vytvrdzovacom tuneli. Táto výhoda AFP výrobkov vo všeobecnosti bola napríklad spomenutá v US 5,620.732 (Pillsbury).

Avšak nevýhodou spôsobu opísaného v US 5,620,732 je, že nie je vhodný na výrobu luxusných tyčinkových výrobkov. Tieto výrobky sa tradične vyrábajú vytláčaním a rezaním zmrzlinového bloku, vytvrdzovaním bloku a následne ponorením a pokrytím tyčinky napríklad čokoládou alebo ovocnou zmrzlinou. Ak sa vytvrdzovanie výrobkov obsahujúcich AFP vynechá, spôsobí to problémy pri ďalšom spracovávaní napríklad počas ponárania alebo ďalšieho pokrývania.

Prihlasovatelia prekvapivo zistili, že kombinované použitie AFPs a kroku po zhutnení buď so skrutkovým vytlačovacím strojom alebo (piestovým) zhutňovačom teraz umožňuje vyrobiť luxusné tyčinkové výrobky bez kroku vytvrdzovania.

Mrazenými potravinovými výrobkami podľa vynálezu môžu byť akékoľvek potravinové výrobky, ktoré sa dajú uskladňovať a/alebo konzumovať v zmrazenom

-10stave. Príkladmi mrazených potravinových výrobkov obsahujúcich AFPs sú spracované potravinové výrobky, ako sú mrazené pekárske výrobky, napríklad cestá, liate cestá, koláče, zákusky, atď., mrazené kulinárske výrobky, napríklad polievky, omáčky, pizza, mrazené zeleninové výrobky, ako sú zaváraniny, zemiaková kaša, paradajková pasta, atď.

Prihlasovatelia zistili, že spôsob výroby podľa vynálezu je najvhodnejší pre potraviny, ktoré sú pred zmrazením v tekutom alebo kvapalnom stave. Veľmi výhodným produktom vyrobeným podľa vynálezu je mrazená cukrovinka.

Pre účely vynálezu sa pod pojmom mrazená cukrovinka rozumie mrazený výrobok charakteru cukrovinky s obsahom mlieka, napríklad zmrzlina, mrazený jogurt, šerbet, ľadové mlieko a mrazený vaječný krém, ako aj mrazené cukrovinky, ktoré zvyčajne neobsahujú mlieko, napríklad ovocné zmrzliny, sorbety, zmrzliny s mramorovou štruktúrou a mrazené ovocné pyré. Veľmi výhodnými výrobkami podľa vynálezu sú smotanové zmrzliny a ovocné zmrzliny.

Mrazené výrobky podľa vynálezu môžu byť prevzdušnené. Stupeň prevzdušnenia je napríklad viac ako 50 %, výhodnejšie viac ako 70 %, najvýhodnejšie viac ako 90 %. Všeobecne bude stupeň prevzdušnenia menej ako 400 %, výhodnejšie menej ako 300 %, najvýhodnejšie menej ako 200 %. Prevzdušnenie možno uskutočniť napríklad pred alebo počas zmrazovania. Ak je výrobok predzmrazený jedným alebo viacerými z vyššie opísaných spôsobov s prevládajúcou nukleáciou, prevzdušnenie sa uskutočňuje pred predzmrazením.

Výhodne úroveň AFPs v mrazenom potravinovom výrobku podľa vynálezu je od 0,0001 do 0,5 % hmotn. z celkovej hmotnosti výrobku.

Vo výrobku podľa vynálezu možno použiť akýkoľvek AFP vhodný na použitie v potravinových výrobkoch. Príklady vhodných zdrojov AFP sú uvedené napríklad vo vyššie spomínanom článku autorov Griffith a Vanya Ewart a v patentových prihláškach WO 98/04699, WO 98/04146, WO 98/04147, WO 98/04148 a WO

98/22591.

AFPs sa môžu získať z príslušných zdrojov akýmkoľvek vhodným spôsobom opísaným vo vyššie uvedených dokumentoch.

-11 Jedným z možných zdrojov AFP sú ryby. Príkladmi AFP získaných z rýb sú AFGP (napríklad z druhov tresky (Gadus morhua, Greenland tresky a Microgadus tomcod/Microgadus proximus)), Typ I AFP (napríklad z druhov platesy (Pseudopleuronectes americanus, Limanda ferruginea, druhov vrankovitej ryby a Mixocephalus aenaeus)), Typ II AFP (napríklad z Hemitripterus americanus, druhov sleďa Clupea harengus harengus) a Typ III AFP (napríklad z Macrozoartes americanus, druhov z rodu Anarhichas, Blennius pholis, Pholis gunnellus, druhov Zoarcidae). Výhodný príklad posledného typu je opísaný v WO 97/02343.

Ďalším možným zdrojom AFP materiálu sú bezstavovce. AFPs tiež možno získať z baktérií.

Tretím možným zdrojom AFP sú rastliny. AFPs sú obsiahnuté napríklad v rastlinách z týchto rodov/druhov: Alliaria offícinalis, astra - Aster cordifolius/A. divaricatus/A. macrophyllus), ovos jarný, žerucha zimná, olejovitá rastlina zimná (winter canola), Brassica oleracea gemminifera, mrkva, Dicentra cucu liana, Euphorbia, Hemerocallis flava, jačmeň zimný, Hydrophyllum virginianum, Plantago lanceolata, skorocel, Stĺpa, Poa pratensis, Populus deltoides, dub zimný, raž zimná, Solanum dulcamara, zemiak, Cerastium, púpava, jarná a zimná pšenica, pšeničnožitný hybrid triticale, zimozeleň, fialka a tráva.

Možno použiť tak prirodzene sa vyskytujúce druhy, ako aj druhy získané genetickou modifikáciou. Napríklad je možné geneticky modifikovať mikroorganizmy alebo rastliny za účelom získania žiadaného AFP a AFPs môžu byť potom použité podľa predloženého vynálezu.

Pri výrobe AFP je možné použiť techniky genetickej manipulácie. Tieto techniky môžu byť použité za účelom produkcie AFPs, ktoré sú s AFPs získanými priamo z prírodných zdrojov homologické minimálne na 80 %, výhodnejšie na viac ako 95 %, najvýhodnejšie na 100 %. Pre účely predloženého vynálezu sú tieto AFPs s vysokým stupňom homológie zahrnuté pod pojem AFPs.

Techniky genetickej manipulácie možno použiť nasledovne: vhodná hostiteľská bunka alebo mikroorganizmus by sa transformovali génovou konštrukciou, ktorá obsahuje požadovaný polypeptid. Nukleotidovú sekvenciu, kódujúcu polypeptid, možno vložiť do vhodného vyjadrovacieho vektora,

-12kódujúceho potrebné elementy na transkripciu a transláciu a takýmto spôsobom by boli vyjadrené za príslušných podmienok (napríklad vo vhodnej orientácii a správnom čítaní a s vhodnými cieľovými a vyjadrovacími sekvenciami). Odborníkom v tejto oblasti sú spôsoby konštruovania týchto vyjadrovacích vektorov dobre známe.

Na vyjadrenie polypeptidovej kódovej sekvencie možno použiť množstvo vyjadrovacích systémov. Medzi ne patria, okrem iného, baktérie, kvasinky, systémy kultúr rastlinných buniek a rastliny, všetko transformované vhodnými vyjadrovacími vektormi.

Konštrukciami nukleových kyselín požadovaných polypeptidov možno transformovať rôzne rastliny a systémy rastlinných buniek. Vhodnými príkladmi sú, okrem iného, kukurica, zemiaky, tabak, mrkva, jahody, repka olejná a cukrová repa.

Na účely vynálezu sú výhodné AFPs získané z rýb alebo rastlín. Veľmi výhodné je najmä použitie proteínov typu III z rýb, najvýhodnejšie je HPLC 12 opísané v našom WO 97/02343. Z rastlín sú výhodné najmä AFPs z mrkvy a trávy.

Niektoré prirodzené zdroje AFPs môžu obsahovať zmes dvoch alebo viacerých rôznych AFPs.

Výhodne sa vyberajú tie AFPs, ktoré vykazujú dostatočnú inhibíciu rekryštalizácie ľadu. Túto vlastnosť možno merať podľa Príkladu 1.

Výhodne AFPs podľa predloženého vynálezu poskytujú podľa merania v príkladoch veľkosť ľadových kryštálov pri rekryštalizácii menej ako 20 pm, výhodnejšie od 5 do 15 pm.

Podiel tuhých látok v mrazenom potravinovom výrobku (napríklad cukru, tuku, príchutí, atď.) je menej ako 2 % hmotn., výhodnejšie od 4 do 70 % hmotn.

Mrazený potravinový výrobok podľa vynálezu možno pripraviť akýmkoľvek spôsobom vhodným na prípravu mrazených potravinových výrobkov. AFPs možno všeobecne pridať v rôznych štádiách prípravy, napríklad v prvom pred-zmiešaní prísad alebo neskôr počas štádia prípravy. Pri niektorých prihláškach je niekedy výhodné pridať AFPs v relatívne neskoršom štádiu spôsobu výroby, napríklad po (čiastočnom) predzmrazení výrobku.

-13Zmrazovanie podľa vynálezu všeobecne zahŕňa zmrazovanie zmesi na teplotu napríklad menej ako -2 °C, povedzme od -80 °C do -5 °C. V prípade potreby výrobky podľa vynálezu netreba zmrazovať na veľmi nízke teploty, aby sa zabránilo rastu ľadových kryštálov. Preto možno napríklad výrobky zmraziť bez použitia nízkych teplôt, napríklad nižších ako -25 °C a možno ich skladovať pri teplotách vyšších ako bežné teploty skladovania mrazených cukroviniek.

Výhodne zmrazovanie nezahŕňa rezanie, prípadne len slabé. Takýmto podmienkam zodpovedá napríklad plnenie do foriem, namáčanie, kryštalizácia tenkej vrstvy, ponáranie do tekutého dusíka, atď.

Pri niektorých prihláškach môže byť výhodné zahrnúť do potravinového výrobku zmes dvoch alebo viacerých AFPs. Jedným z dôvodov môže byť to, že rastlina, ktorá sa má použiť ako zdroj AFPs, obsahuje viac ako jeden AFP a je vhodnejšie použiť ich napríklad preto, že sú prítomné v zdroji AFP, ktorý sa má použiť. Alternatívne môže byť tiež výhodné pridať viac ako jeden AFP z rôznych zdrojov.

Predložený vynález bude ďalej opísaný na základe nasledovných príkladov.

Príklady uskutočnenia vynálezu.

Príklad 1

Spôsob zistenia, či AFP môže inhibovať rekryštalizáciu ľadu

Vlastnosti inhibície rekryštalizácie možno merať s použitím modifikovaného roztláčacieho testu (splat assay) (Knoght a kol., 1988). Kvapka s 2,5 μί sledovaného roztoku v 30 % hmotn. sacharóze sa prenesie na čisté, vhodne označené sklíčko s priemerom 16 mm, na ňu sa položí ďalšie sklíčko a obe sklíčka sa potom stlačia medzi palcom a ukazovákom. Stlačené sklíčka sa ponoria do hexánového kúpeľa s teplotou -80 °C v nádobe so suchým ľadom. Keď sa pripravia všetky stlačené sklíčka, prenesú sa z -80 °C hexánového kúpeľa do pozorovacej komory s obsahom hexánu pri -6 °C s použitím pinzety predchladenej v suchom ľade. Po prenose do -6 °C vidno, že sa stlačené sklíčka zmenili z priehľadných na

-14nepriehľadné. Zmeny sa zaznamenávajú videokamerou a prenášajú do obrazového analýzového systému (LUCIA, Nikon) s použitím objektívu s 20-násobným zmenšením. Vzhľad každej krycej lišty sa zaznamenáva v čase = 0 a potom po 30 až 60 minútach. Veľkosť ľadových kryštálov v oboch vzorkách sa porovnáva umiestňovaním sklíčok do kryostatickej skrinky s kontrolovanou teplotou (Bright Inštrument Co Ltd, Huntington, UK). Obrazy vzoriek sa prenášajú do Obrazového analýzového systému Quantimet 520 MC (Leica, Cambridge UK) pomocou monochrómovej CCD videokamery Sony. Veľkosť ľadových kryštálov sa zaznamenávala ich obkresľovaním rukou. Pre každú vzorku sa zaznamenala veľkosť najmenej 400 kryštálov. Ako veľkosť ľadového kryštálu sa stanovil najväčší rozmer dvojrozmernej projekcie každého kryštálu. Priemerná veľkosť kryštálov sa stanovila z priemeru veľkostí jednotlivých kryštálov. Ak je veľkosť pri 30 až 60 minútach podobná alebo len málo väčšia (o menej ako 10%) v porovnaní s veľkosťou pri čase t=0 a/alebo veľkosť kryštálov je menej ako 20 mikrometrov, výhodne menej od 5 do 15 mikrometrov, je to znakom dobrých vlastností inhibície rekryštalizácie ľadových kryštálov.

Príklad 2

S použitím klasického vybavenia na výrobu zmrzliny sa pripravila zmes nasledovného zloženia:

% hmôt, cukru % hmotn. odstredeného mlieka v prášku % maslového tuku

0,2 % karobovej gumy

0,2 % monoglyceridu

0,01 % AFP* voda na vyrovnanie.

*AFP HPCL 12 opísaný v WO 97/02343

-15Predzmes sa ochladila na 0 °C a nechala prejsť cez mixér Megatron model

MT1-63/3A pri 8000 otáčkach za minútu. Medzi rotorom a statorom mal mixér 0,5 mm medzeru. Tesne pred mixovaním sa do zmesi vohnal rovnaký objem vzduchu, čo umožnilo o 90 % vyšší výťažok predzmesi.

Táto prevzdušnená predzmes sa zmrazila nanesením 0,5 mm hrubej vrstvy na bubnový zmrazovač Gerstenberg a Agger pilot s povrchom 0,2 m² pri 5 otáčkach za minútu. Zmrazovač bol chladený tekutým dusíkom. Zmrazené vločky sa odstránili použitím plastového zoškrabovacieho noža po 1 otáčke (t.j. po 12 sekundách). Vločky mali teplotu -20 °C. Vločky sa zozbierali, nechali stvrdnúť pri 35 °C a uskladnili pri -25 °C.

Zmrzlinové vločky boli mäkké a krémové.

Veľkosť častíc ľadových kryštálov sa stanovila ako v Príklade 1. Veľkosť ľadových kryštálov bola pod 20 mikrónov a táto veľkosť sa zachovala aj po skladovaní po dobu 3 týždňov pri -10 °C.

Príklad 3

S použitím klasického vybavenia na výrobu zmrzliny sa pripravila zmrzlinová predzmes so zložením ako v Príklade 2. Predzmes sa ochladila na 0 °C a nechala prejsť cez mixér Megatron model MT1-63/3A pri 8000 otáčkach za minútu. Medzi rotorom a statorom mal mixér 0,5 mm medzeru. Tesne pred mixovaním sa do zmesi vohnal rovnaký objem vzduchu, čo umožnilo o 90 % vyšší výťažok predzmesi.

Prevzdušnená predzmes sa prepumpovala cez doskový výmenník tepla, kde teplota chladiaceho média bola udržiavaná na -7 °C, čo je teplota vyššia ako metastabilný limit -8 °C predzmesi. Predzmes opúšťala výmenník tepla pri -6 °C, pričom jej teplota topenia bola -2 °C. V predzmesi sa nenachádzal žiaden ľad, t.j. bola podchladená.

Predzmes sa naliala do klasickej nanukovej formy, ktorá sa chladila slanou vodou pri -35 °C. Do foriem sa vsunuli paličky. Po 15 minútach sa mrazené zmrzlinové výrobky vytiahli z foriem.

Výrobky sa uskladnili pri teplote -25 °C. Zmrzlinové výrobky mali mäkkú a krémovú štruktúru.

-16Porovnávací príklad 4

Prevzdušnená zmes sa zmrazila v štandardnom výmenníku tepla na princípe zoškrabovania zmrzliny z povrchu (Crepaco W104, dodávané APV, so sériu 80 postrekov pri rotačnej rýchlosti 240 otáčok za minútu) pri 200 litroch za minútu. Východzia teplota bola -5 °C, po dobe zdržania 90 sekúnd. Zmrzlina sa nechala stvrdnúť v prúdovom zmrazovači pri -35 °C a uskladnila pri -25 °C.

Zmrzlina bola tvrdá a krehká.

Príklad 5

Zmiešaním nasledovných zložiek sa pripravila tekutá predzmes na výrobu zmrzliny:

Zložka	% hmotn.
odstredené mlieko v prášku	10,00
sacharóza	13,00
maltodextrín (MD40)	4,00
karobová guma	0,14
maslový olej	8,00
monoglycerid (palmitát)	0,30
vanilín	0,01
AFP**	0,01
voda	na vyrovnanie

**AFP je pripravená z mrkvy (WO 98/2259) nasledovným spôsobom. Mrkva (Daucus carota cv Autumn King) sa pestovala jednotlivo v črepníkoch. Keď rastliny mali približne 12 týždňov, preniesli sa do studenej miestnosti a držali sa pri 4 °C pri konštantnej svetelnej intenzite po dobu 4 týždňoch na prispôsobenie sa chladu.

-17Rastliny sa polievali trikrát do týždňa. Z čerstvo vytrhnutých koreňov takýchto mrkiev prispôsobených chladu uvedeným spôsobom sa pripravil koreňový extrakt tak, že sa korene očistili škrabaním vo vode, konce sa odstránili a odstredení m v domácom odšťavovači sa z nich pripravila šťava (Russel Hobbs, model č. 9915). Šťava sa zmrazila v 1 litrových blokoch, uskladnila pri -20 °C a zozbierala na použitie v prípravkoch na výrobu zmrzliny.

Zmes sa predzmrazila pri -5 °C a prevzdušnila na o 100 % vyšší výťažok v klasickom výmenníku tepla na princípe zoškrabovania z povrchu.

Zmes sa ďalej zmrazila v skrutkovom vytlačovacom stroji s dĺžkou valca 0,75 m, priemerom 0,2 m a stúpaním závitu 0,135 m (2 štart) a hĺbkou skrutkového kanála 15 mm.

Výkonnosť bola 280 kg za hodinu, vstupný tlak 0,7 MPa (7 barg) a konštantný krútiaci moment skrutky bol 1500 Nm. Výstupný tlak bol 0,8 MPa (8 barg). Skrutkovity vytlačovací stroj sa ochladil tak, že výtlačná teplota bola -12 °C.

Pre porovnanie (B) bol rovnaký výrobok pripravená s použitím výmenníka tepla na princípe zoškrabovania povrchu.

Pre porovnanie (C) bol rovnaký výrobok pripravený s použitím vyššie opísaného spôsobu skrutkovitého vytlačovania, pričom do zmesi sa nepridal AFP.

Výsledné výrobky sa uskladnili po dobu 3 týždňov pri teplote -10 °C. Prípravok A mal hladšiu a krémovejšiu štruktúru ako prípravky B a C.

Príklad 6

Zložka % hmotn.

odstredené mlieko v prášku	10,00
sacharóza	13,00
maltodextrín (MD40)	4,00
karobová guma	0,14
maslový olej	8,00

-18Tekutá zmes sa neustále prevzdušňovala pri výkone 60 litrov za hodinu s použitím mixéra s vysokorýchlostným rotorom/statorom (megatron, Kinematica AG) monoglycerid (palmitát) vanilín

AFP** (podľa Príkladu 5) voda

0,30

0,01

0,01 na vyrovnanie na o 100 % vyšší výťažok. Teplota zmesi bola 5 °C a rýchlosť mixéra 1600 otáčok za minútu. Počas miešania sa udržiaval tlak 0,3 MPa (3 barg).

Prevzdušnená zmes sa potom kontinuálne roztierala v hrúbke 0,1 mm na povrch zmrazovacieho bubna chladeného roztokom metanolu pri -28 °C. Zmrazovací bubon rotoval pri rýchlosti 1 otáčka za minútu. Po jednej kompletnej otáčke sa zmrazená vrstva pri -10 °C kontinuálne odstránila pomocou zoškarobovacej žiletky na formu zmrazených vločiek.

Zmrazené vločky sa diskontinuálne stláčali s použitím piestového kompresora. Stlačená zmrzlina sa vytlačila cez trysku a zbalila na skladovanie. Rozdelenie veľkosti ľadových kryštálov sa meralo nasledovne. Krycie dosky s natretými prípravkami na testovanie sa umiestnili do kryostatickej skrinky s kontrolovanou teplotou (Bright Inštrument Co Ltd, Huntington, UK). Obrazy vzoriek sa prenášali do obrazového analýzového systému Quantimet 520 MC (Leica, Cambridge UK) pomocou monochrómovej CCD videokamery Sony. Veľkosť ľadových kryštálov sa zaznamenávala ich obkresľovaním rukou. Pre každú vzorku sa zaznamenala veľkosť najmenej 400 kryštálov. Ako veľkosť ľadového kryštálu sa stanovil najväčší rozmer dvojrozmernej projekcie každého kryštálu. Priemerná veľkosť kryštálov sa stanovila z priemeru veľkostí jednotlivých kryštálov.

Priemerná veľkosť ľadových kryštálov bola 5,8 mikrometrov na čerstvú vzorku s AFP a 7,2 mikrometra na čerstvú vzorku bez AFP. Po 3-týždňovom skladovaní pri -10 °C bola veľkosť častíc vzorky s AFP 7,7 mikrometra, bez AFP

43,2 mikrometra.

-19Príklad 7

Zopakoval sa postup podľa Príkladu 6, ale teraz sa predzmrazené vločky plnili cez násypku do dvojitého skrutkovitého vytlačovacieho stroja (CP1050, A P V), ktorá sa chladil roztokom metanolu pri -28 °C. Použili sa ko-rotujúce skrutkovité rotory s plným medzizáberom pri rotačnej rýchlosti 10 otáčok za minútu. Zmrzlina sa stlačila a vytlačila pri teplote -12 °C.

Príklad 8

Zložka	% hmotn.
odstredené mlieko v prášku	10,00
sacharóza	13,00
maltodextrín (MD40)	4,00
karobová guma	0,14
maslový olej	12,00
monoglycerid (palmitát)	0,30
vanilín	0,01
AFP**	0,01
voda	na vyrovnanie

**AFP je AFP HPLC-12 opísaný v WO 97/02343.

Zmes sa prevzdušnila na o 100 % vyšší výťažok ako v Príklade 6. Prevzdušnená zmes sa zmrazila vo forme zrniek s priemerom 10 mm s použitím kryogénnej zmrazovacej jednotky (British Oxygen Company). Zmrazovací povrch pozostával z rotačného horizontálneho otočného stola, ktorý sa chladil s použitím tekutého dusíka na teplotu -100 °C. Vzduch nad zmrazovacím otočným stolom sa tiež chladil na teplotu -120 °C. Otočný stôl rotoval pri 5 otáčkach za minútu. Po jednej otáčke sa zmrazené zrnká zmietli zo zmrazovacieho povrchu a zozbierali.

Mrazené zrnká sa potom naplnili do skrutkovitého vytlačovacieho stroja za rovnakých podmienok ako v Príklade 7.

Claims

PATE NTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby mrazeného potravinového výrobku obsahujúceho mrazuvzdorné peptidy, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa:

a) voliteľne krok rýchleho zmrazenia, kedy výrobok dosahuje teplotu -5 °C alebo nižšiu do 30 sekúnd,

b) krok zhutnenia použitím skrutkového vytlačovacieho stroja alebo zhutňovača.
2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že v kroku a) je výrobok zmrazený na teplotu -5 °C alebo nižšiu do 0,01 až 25 sekúnd.
3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že v kroku a) je výrobok zmrazený na teplotu -5 °C alebo nižšiu do 1 až 15 sekúnd.
4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa t ý m, že krok a) zahŕňa jeden alebo viacero z nasledovných krokov:

a) povrchové zmrazovanie, výhodne zmrazovanie tenkej vrstvy na studenom povrchu,

b) zmrazovanie superchladených systémov,

c) dekompresné zmrazovanie,

d) zmrazovanie veľmi nízkymi teplotami,

e) rýchle časticové (prachové) zmrazovanie, výhodne kondenzačné zmrazovanie.
5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa t ý m, že krok a) zahŕňa bubnové zmrazovanie výrobku.
6. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že v kroku b) sa použije skrutkovitý vytlačovací stroj.
7. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že v kroku b) vytlačovacia teplota mrazeného potravinového výrobku je menšia ako -8 °C.
8. Časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou obsahujúci mrazuvzdorné peptidy, ktorý si zachováva dobrý tekutý charakter počas skladovania, získateľný rýchlym zmrazením potravinového výrobku tak, že potravinový výrobok dosiahne teplotu -5 °C alebo nižšiu do 30 sekúnd.
9. Časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou podľa nároku 8, v y značujúci sa tým, že potravinový výrobok sa rýchlo zmrazí tak, že potravinový výrobok dosiahne teplotu -5 °C alebo nižšiu do 0,01 až 25 sekúnd.
10. Časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že potravinový výrobok sa rýchlo zmrazí tak, že potravinový výrobok dosiahne teplotu -5 °C alebo nižšiu do 1 až 15 sekúnd.
11. Časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou podľa nároku 8, v yznačujúci sa tým, že potravinový výrobok sa rýchlo zmrazí použitím jedného alebo viacerých z nasledovných krokov:

a) povrchové zmrazovanie, výhodne zmrazovanie tenkej vrstvy na studenom povrchu,

b) zmrazovanie superchladených systémov,

c) dekompresné zmrazovanie,

d) zmrazovanie veľmi nízkymi teplotami,

e) rýchle časticové zmrazovanie, výhodne kondenzačné zmrazovanie.
12. Časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou podľa nároku 8, vy značujúci sa tým, že potravinový výrobok sa rýchlo zmrazí na bubnovom zmrazovači.
13. časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou podľa nároku 8, v yznačujúci sa tým, že potravinový výrobok je mrazenou cukrovinkou.
14. Časticový potravinový výrobok s dobrou tekutosťou podľa nároku 8, vy značujúci sa t ý m, že mrazuvzdorným peptidom je AFP Typ III. HPLC 12.
15. Spôsob výroby časticového potravinového výrobku s dobrou tekutosťou, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z rýchleho zmrazenia potravinového výrobku tak, že potravinový výrobok dosiahne teplotu -5 °C alebo nižšiu do 30 sekúnd.
16. Spôsob výroby časticového potravinového výrobku s dobrou tekutosťou, vyznačujúci sa tým, že potravinový výrobok sa rýchlo zmrazí na bubnovom zmrazovači.
17. Použitie spôsobu pozostávajúceho z rýchleho zmrazenia potravinového výrobku tak, že potravinový výrobok dosiahne teplotu -5 °C alebo nižšiu do 30 sekúnd a pripraví sa časticový potravinársky výrobok s dobrou tekutosťou.