Жировые гранулы и способ приготовления пищевой дисперсии с их участием
Изобретение относится к масложировой промышленности. Жировая гранула содержит твердые частицы микронизированного липидного порошка, имеющие микропористую структуру, и жидкость. Гранула является агломерацией вышеуказанных липидных частиц, которые являются вторичными частицами, которые получены агломерацией первичных липидных частиц, представляющих собой пластинки, имеющие среднюю толщину 0,01-0,5 мкм. Способ приготовления пищевой дисперсии предусматривает смешение масляной фазы, вышеописанного структурирующего агента и водной фазы. Изобретение позволяет получить стабильные продукты без добавления эмульгатора и загустителя. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается гранул, содержащих жир в форме порошка. Изобретение также касается применения данных гранул для приготовления пищевых дисперсий и/или таблеток.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Известны липиды в форме порошка, липидные гранулы, липидные кубики и липиды в форме таблеток. Однако эти широко известные продукты не могут быть использованы для структурирования жировой фазы в пищевом продукте, содержащем жировую фазу, таким же образом, как таковой продукт структурируется посредством липида, выкристаллизовывающегося из растопленного состояния, как это происходит в процессе применения теплообменника-смесителя (вотатора) при приготовлении маргарина.
Кроме того, существует потребность в особых композициях (например, концентратах) для супов, соусов, бульонов, приправ, где частицы композиций могли бы быстро диспергироваться в жидкой водной среде и/или в составе пищевого продукта. Также существует потребность в способе производства приправ и особых композиций для приготовления бульонов, мясных бульонов, супов, которые имели бы форму кубиков, таблеток, и так далее. Как правило, такие кубики либо таблетки приготавливаются с использованием процесса, включающего стадию прессования. Перед стадией прессования ингредиенты, как правило, смешиваются. Обычно ингредиенты представляют собой комбинацию обезвоженных частиц ингредиентов (соль, глутамат натрия (MSG), пряные травы, специи, крахмал и производные крахмала), которые, как правило, содержат 1-30% жира по массе. Смешивание таких обезвоженных ингредиентов с жиром может быть обременительным, так как может включать в себя, например, стадию плавления жира, требовать время для выдерживания (созревания), и обуславливаться другими неудобствами. Следовательно, существует потребность в легком способе производства таких приправ и концентратов для приготовления бульонов, мясных бульонов, супов, соусов в форме кубиков либо таблеток.
Находящаяся на рассмотрении заявка РСТ/ЕР2004/006544 описывает пищевые дисперсии, включающие водно-масляные эмульсии, которые содержат в себе структурирующий агент, а именно жир, имеющий микропористую структуру частиц субмикронного размера. Водно-масляная эмульсия может представлять собой столовый-спред. В примерах описаны жидкие текучие эмульсии и жидкие текучие дисперсии. Пищевые дисперсии могут быть приготовлены, например, посредством смешивания жировой фазы с частицами структурирующего агента вместе с отдельно приготовленной водной фазой.
Сущность изобретения
Одна либо более из перечисленных выше проблем решена в соответствии с настоящим изобретением, которое представляет гранулу, содержащую частицы липида в форме порошка (описанные здесь как вторичные частицы), которые имеют микропористую структуру, и которые представляют собой агломераты первичных частиц субмикронного размера.
Мы обнаружили, что микронизированные (тонкоизмельченные) жировые частицы, такие, которые применяют в РСТ/ЕР2004/006544, могут становиться взвешенными и могут быть описаны как пылеобразные. В случае использования микронизированного жирового порошка при производстве пищевых продуктов такая пылеобразность негативно влияет на транспортировочные свойства порошка. Кроме того, мы обнаружили, что микронизированный жировой порошок имеет крайне низкую объемную плотность. Это создает проблему, заключающуюся в том, что определенная масса порошка, в случае его транспортировки, занимает большой объем.
Таким образом, настоящее изобретение касается гранулы, содержащей:
a) твердые частицы микронизированного липидного порошка, имеющие микропористую структуру; и,
b) жидкость;
в которой гранула представляет собой агломерацию указанных липидных частиц, описываемых в рамках настоящей заявки как вторичные частицы; и в которой указанные вторичные частицы представляют собой агломераты первичных липидных частиц, где указанные первичные липидные частицы представляют собой пластинки, имеющие среднюю толщину 0,01-0,5 мкм.
Подробное описание изобретения
Гранула, в рамках настоящей заявки, определена как предмет, приготовленный посредством увеличения размера вторичных частиц, как это описано ниже.
Нижеследующие определения использованы в рамках настоящей заявки для описания свойств гранул, соответствующих настоящему изобретению.
Несмотря на то, что те частицы, которые, в рамках настоящей заявки, указываются как гранулы, могут быть приготовлены посредством гранулирования, такие частицы-гранулы могут также быть приготовлены с применением других известных способов увеличения размера частиц материала, до тех пор, пока не будет достигнут желаемый размер частиц в гранулах, и частицы не будут обладать должной твердостью. Таким образом, несмотря на то, что в рамках настоящей заявки используется название "гранулы", это относится ко всем частицам, имеющим определенный размер (являющихся большими, по сравнению с основными компонентами гранул, такими как порошковый материал и/или кристаллический материал), и такие гранулы могут быть получены как посредством гранулирования, так и с применением других способов. Таким образом, для ряда традиционных ингредиентов, например, бульонных кубиков (соль, глутамат натрия, мука, крахмал, мальтодекстрин и так далее) необходим такой способ увеличения размера, который связывает вместе множество таких частиц меньшего размера (порошкообразного материала, такого как мука и/или крахмал, и/или кристаллические материалы, такие как соль, сахар, глутамат натрия) ингредиентов в большие частицы, определяемые, в рамках настоящей заявки, как гранулы. Пригодные способы такого увеличения размера известны в данной области техники и включают в себя гранулирование, агломерацию, таблетирование, спекание, брикетирование либо экструдирование с последующей резкой экструдатов, а также другие способы, известные в области техники, касающейся увеличения размера частиц материала. Соответственно, гранулы имеют диаметр от 0,5 до 10 мм (допускается присутствие некоторого количества более мелких гранул, но, по меньшей мере, 80% гранул по массе должны иметь такой размер), предпочтительно в пределах от 1 до 5 мм, более предпочтительно 2-5 мм.
В соответствии с настоящим изобретением, гранулы представляют собой агломераты твердых частиц микронизированного липидного порошка, описанных в рамках настоящей заявки как вторичные частицы.
В соответствии с настоящим изобретением, твердые частицы структурирующего агента, описанные в рамках настоящей заявки как вторичные частицы, должны иметь микропористую структуру частиц субмикронного размера, которые описаны в рамках настоящей заявки как первичные частицы.
Вторичные частицы представляют собой агломераты первичных частиц, которые имеют микропористую структуру. Размер первичных частиц является субмикронным (то есть они имеют диаметр менее 1 мкм).
Микронизированный жир (вторичные частицы), в рамках настоящей заявки, может быть приготовлен, как это описано в РСТ/ЕР2004/006544.
Пример микропористой структуры показан на фигурах 1 и 2 (см. также заявку РСТ/ЕР2004/006544). Первичные частицы, как правило, имеют форму, показанную на фигуре 2, в которой пластинки субмикронного размера представляют собой первичные частицы. Толщина пластинок должна быть менее микрона, предпочтительно, когда толщина лежит между 0,01-0,5 мкм, более предпочтительно, когда толщина лежит между 0,03-0,2 мкм, еще более предпочтительно между 0,06-0,12 мкм.
Столь же хорошие результаты были получены и в случае вторичных частиц, имеющих микропористую структуру большей частью в пузырьковой форме, как это показано на фигуре 3 (см. также заявку РСТ/ЕР2004/006544). В случае такой микропористой структуры толщина стенки пузырька должна составлять менее микрона, например, лежать между 0,01-0,5 мкм, более предпочтительно составлять 0,03-0,2 мкм, еще более предпочтительно 0,06-0,12 мкм.
Вторичные частицы в ходе приготовления дисперсии, например, с применением смесителя могут быть измельчены до частиц субмикронного размера. Полученные в результате субмикронные частицы образуют структурирующую сетку дисперсии.
В контексте настоящего изобретения гранула содержит в себе жидкость. Предпочтительно, когда жидкое содержимое гранулы составляет 40-60% по массе. Предпочтительно, когда жидкость представляет собой пищевое масло или водно-масляную эмульсию пищевого масла.
Предпочтительно, когда структурирующий агент представляет собой пищевой липид, более предпочтительно пищевой жир. Пищевые жиры включают в себя преимущественно триглицериды. Как правило, такие пищевые жиры, пригодные в качестве структурирующего агента, представляют собой смеси триглицеридов, некоторые из которых имеют точку плавления выше комнатной температуры или температуры окружающей среды и, таким образом, удерживают твердые вещества в форме кристаллов.
Твердый структурирующий агент, обозначаемый также как твердый жир (твердая основа), служит для структурирования жировой фазы и помогает стабилизировать дисперсию.
Для придания обычному маргарину полутвердой, пластичной, легко намазывающейся консистенции такие стабилизирующие и структурирующие функции играют важную роль. Кристаллы твердого жира формируют сеть по всей масляной фазе и обеспечивают структурирование жировой фазы. Водная фаза в форме капелек фиксируется в полостях кристаллической решетки твердых кристаллов жира. Таким образом, предотвращается слияние капелек и отделение более тяжелой водной фазы от жировой.
В соответствии с настоящим изобретением, микронизированный жировой порошок подвергается агломерации. Это осуществляется. посредством распыления клейкой жидкости на поверхность микронизированного жирового порошка и склеивания полученных вторичных частиц жирового порошка вместе, с образованием вторичных частиц. Такая клейкая жидкость должна представлять собой жидкость, которая способна смачивать порошок и являться достаточно сильной для образования связующего мостика между первичными частицами порошка. Предпочтительно, когда клейкая жидкость представляет собой пищевое масло или водно-масляную эмульсию пищевого масла.
Способ гранулирования не является принципиальным, например, первичный порошок микронизированного жира может быть гранулирован с использованием традиционного гранулирующего оборудования. Предпочтительно, когда гранулирование осуществляется так, как это описано выше.
Гранулы, в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы как промежуточные полуфабрикаты при приготовлении некоторых жиросодержащих продуктов, таких как кулинарные жиры, спреды и жидкие маргарины. Кроме того, является возможным использование порошков, самих по себе, в виде конечной продукции либо в качестве порошка для спрессовывания таблеток.
Особенно интересно то, что гранулы могут быть использованы для стабилизации масляной фазы в пищевых продуктах, когда они используются как ингредиент в ходе традиционных процессов изготовления пищевых продуктов. Не желая быть связанными какой-либо теорией и не ограничивая объема настоящего изобретения, мы предлагаем объяснение, согласно которому предполагаем, что гранулы, в ходе изготовления пищевого продукта, разрушаются под действием механических воздействий, и их фрагменты способны стабилизировать масляную фазу.
Таким образом, настоящее изобретение также касается способа приготовления пищевой дисперсии, содержащей;
a) масляную фазу,
b) структурирующий агент; и,
c) водную фазу и, при необходимости, твердую фазу, в которой дисперсия образуется при смешивании масла, структурирующего агента и водной фазы и, при необходимости, дополнительно с твердой фазой, где структурирующий агент представляет собой гранулу, согласно настоящему изобретению.
Кроме того, гранулы могут быть использованы в процессе приготовления бульона либо приправы в форме кубиков, где данный процесс включает в себя следующие стадии:
а) смешивание 2-99% частиц ингредиентов, включающих один ингредиент или более, выбранный из соли, усилителей вкуса, специй, пряных трав, ароматизаторов, сахара, дрожжевого экстракта, или гидролизованного растительного белка, с 1-98% твердого жира при 20°С в форме частиц,
b) спрессовывание в кубики,
где жир в форме частиц содержит гранулы согласно настоящему изобретению.
В описанном выше процессе приводятся широкие диапазоны количеств ингредиентов. Фактическое количество зависит, например, от предполагаемого использования. В случае бульонных (включая мясной бульон, суповую основу и тому подобное) кубиков, количество жира предпочтительно составляет 1-30%, более предпочтительно - 2-25%. Для приправ (включая плавитель) в форме кубиков, количество жира предпочтительно составляет 10-99%, более предпочтительно - 20-70%. Кубики, например, для супов и соусов могут содержать 5-60% жира, предпочтительно - 10-50%. Все процентные содержания представляют собой процентное содержание от общей массы кубика. В случае очень низкого содержания жира (например, 1-5%) может возникать необходимость добавления ингредиентов, для которых известно, что они способствуют спрессовыванию в таблетки, такие как мальтодекстрин и/или увлажняющие ингредиенты.
Изобретение также касается частиц приправы или концентрата для приготовления бульона, мясного бульона, супа либо соуса, содержащих 0,5-60% жира по массе и 40-99,5% по массе одного ингредиента или более, выбранного из соли, усилителей вкуса, крахмала, производных крахмала, сахара, пряных трав, специй, частиц овощей, ароматизаторов, красителей, где жир содержит гранулы согласно настоящему изобретению.
Преимущества настоящего изобретения могут быть условно поделены на группы, которые мы можем определить как преимущества для заказчика и преимущества для потребителя. Преимущества для заказчика, большей частью, заключаются в промежуточных продуктах. Такие преимущества проявляются в процессе хранения и производства конечных продуктов. Преимущества для потребителя проявляются в конечных продуктах. Преимущества, описанные здесь, не включают в себя преимущества использования микронизированных порошков, которые уже сами по себе являются многочисленными.
Преимущества для заказчика:
- пониженная пылевидность (пылеобразование) порошка,
- уменьшенный объем порошка, что соответствует более высокой объемной плотности,
- улучшенная текучесть порошка,
- возможность хранения ингредиентов, которые дают возможность быстрого производства,
- улучшенные свойства дисперсий в том случае, когда порошок диспергирован в масле.
Преимущества для потребителя:
- более низкое содержание насыщенного жира (SAFA) в порошковом продукте и таблетках, если таблетки спрессованы из порошка,
- возможность включения водных компонентов, если водно-масляная эмульсия используется для гранулирования порошка,
- возможность включения компонентов, которые являются водо- либо жирорастворимыми, таких как эмульгаторы, препятствующие разбрызгиванию, и так далее,
- возможность со-гранулирования твердых компонентов, таких как кусочки оливок, и так далее.
Описание чертежей
Фиг.1 - SEM (сканирующая электронная микроскопия) фотография микронизированного порошка жира, полученного в примере 1 (кратность увеличения 1000х).
Фиг.2 - увеличенная SEM фотография микронизированного порошка жира по примеру 1.
Фиг.3 - увеличенная SEM фотография микронизированного порошка жира по примеру 10 заявки РСТ/ЕР2004/006544.
Примеры
Основные способы
Объемная плотность
Объемная плотность измеряется посредством определения объема 100 г материала в измерительном цилиндре и выражается как кг/л, и содержание клейковины измеряется с применением метода ААСС 38-10 (9ое Издание, 1995).
Динамическая скорость потока
В случае настоящего изобретения, свойства текучести гранулированного продукта устанавливаются посредством определения динамической скорости потока (DFR), в мл/сек, которая измеряется с применением нижеследующей процедуры. Цилиндрическая стеклянная трубка, имеющая внутренний диаметр 35 мм и длину 600 мм, надежно фиксируется в вертикальной позиции параллельно ее продольной оси. Ее нижний конец оснащается конусом из поливинилхлорида, имеющим внутренний угол 15' и нижнее выходное отверстие диаметром 22,5 мм. Первый датчик обнаружения установлен на 150 мм выше выходного отверстия, и второй датчик обнаружения расположен на 250 мм выше первого датчика.
Для определения динамической скорости потока выходное отверстие временно закрывается, после чего цилиндр заполняется гранулированным продуктом до уровня приблизительно на 10 см выше верхнего датчика. Выходное отверстие открывается и время истечения t (секунды) измеряется электронно, как время, за которое уровень порошка опускается от уровня верхнего датчика до уровня нижнего датчика. Данная процедура повторяется 2 или 3 раза, после чего вычисляется среднее время. Если V - это объем трубки (мл) между верхним и нижним датчиками, тогда динамическая скорость потока (DFR) рассчитывается как V/t.
Неограниченная сжимаемость
Испытание на неограниченную сжимаемость (UCT) обеспечивает измерение когезионной (связующей) способности или "жесткости" продукта и может предоставить информацию о характеристиках его хранения, например, в бункере. Принцип данного теста заключается в том, чтобы сжать гранулированный продукт до получения спрессованной субстанции и затем измерить силу, необходимую для разрушения этой спрессованной субстанции. Это осуществляется с использованием прибора, имеющего в своем составе цилиндр диаметром 89 мм и высотой 114 мм (3,5×4,5 дюйма), поршень и пластиковые диски и грузы заранее известного веса. Цилиндр, установленный на зафиксированном установочном диске, и будучи закрепленный зажимом, заполняется гранулированным продуктом, после чего поверхность продукта выравнивается с использованием нанесенного на цилиндр изображения прямой поперечной границы. Пластиковый диск массой 50 г помещается на поверхность гранулированного продукта, на него опускается поршень, после чего на верхний диск поршня медленно устанавливается 10 килограммовый груз. Груз удерживается в таком положении на протяжении 2 минут, после чего 10 килограммовый груз удаляется, и поршень поднимается. Зажим удаляют от цилиндра и две половинки цилиндра аккуратно удаляются, высвобождая спрессованную субстанцию гранулированного продукта. Если спрессованная субстанция не разваливается, тогда второй пластиковый диск массой 50 г помещается поверх первого и оставляется в таком положении на приблизительно десять секунд. Если спрессованная субстанция все еще не разрушается, тогда диск массой 100 г помещается поверх пластиковых дисков и оставляется на десять секунд. Если спрессованная субстанция все еще не разрушается, на диски очень аккуратно устанавливается поршень и грузы массой по 250 г добавляются каждые десять секунд до тех пор, пока спрессованная субстанция не разрушится. На момент разрушения фиксируется суммарный вес поршня, пластиковых дисков и грузов. Когезионная (связующая) способность порошка характеризуется тем весом, который необходим для разрушения спрессованной субстанции. Чем больше требуемый вес, тем больше значение коэффициента неограниченной сжимаемости UCT, и тем более способным к когезии ("клейким") является порошок.
Как это используется в рамках настоящей заявки, пока не доказано обратное, определение "мелкие частицы" соответствует частицам, имеющим диаметр менее 180 микрон. Ссылки же на "крупные" частицы материала обозначают частицы, имеющие диаметр, больший чем 1400 микрон. Уровни содержания мелких и крупных частиц могут быть измерены с применением ситового (гранулометрического) анализа.
Число Стивенса
Число Стивенса отражает степень твердости продукта. Твердость всех продуктов, хранящихся при 5°С в течение 24 часов, была измерена при комнатной температуре с использованием Анализатора Структуры Стивенса (Stevens Texture Analyser) (1 мм/сек, глубина 25 мм, проба 4,4 мм) и приводится, в рамках настоящей заявки, как число Стивенса (в граммах).
Пример 1
Для определения оптимального соотношения жидкости/твердые вещества был выполнен ряд экспериментов с использованием микронизированного рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты, отвержденным при 70°С (RPh070), и подсолнечного масла (SF). Набор экспериментов был выполнен с варьирующим соотношением жидкости/твердые вещества, и результаты представлены в таблице. Наблюдения в процессе и сразу после гранулирования описаны в той же таблице.
| Таблица Результаты испытаний условий гранулирования |
|||
| SF[г] | RPh070 [г] | Объем фракции твердых веществ | Наблюдения |
| 20 | 30 | 40 | Все еще очень летучий порошок |
| 22,5 | 27,5 | 45 | Летучий порошок |
| 25 | 25 | 50 | Подходящие гранулы, но все еще несколько летучие |
| 27,5 | 22,5 | 55 | Крупные гранулы, но все еще легкие |
| 30 | 20 | 60 | Однородная жирная масса вместо порошка |
Из данных экспериментов по гранулированию стало ясно, что объем фракции твердых веществ, равный 50%, явился оптимальным для дальнейших экспериментов. Однако, после хранения, все еще наблюдалась некоторая пылеобразность.
Примеры 2-4
Спреды быстрого приготовления (то есть спреды (мягкие масла), которые можно приготовить с использованием обычного домашнего кухонного миксера) были приготовлены, как описано ниже.
Спреды имели состав, приведенный в таблице 2. В результате получились стабильные спреды. Водная фаза была получена посредством смешивания соли с дистиллированной водой и выдерживания смеси при комнатной температуре. Жировая фаза была получена посредством добавления микронизированного жирового порошка к жидкому маслу с применением шпателя. Водная фаза и масляная фаза смешивались с использованием домашнего кухонного миксера.
Явилось возможным получение стабильного спреда без применения эмульгатора и загустителя. Стабильность на протяжении длительного периода и/или консистенция спреда без эмульгатора может быть улучшена посредством добавления загустителя к водной фазе, например, 1% крахмала по массе, подходящим типом крахмала является Resistamyi 310.
Твердые ингредиенты (то есть все ингредиенты, за исключением воды и масла) могут быть упакованы вместе. В домашних условиях эти ингредиенты могут быть смешаны с маслом и водой.
| Таблица 2: Состав спредов быстрого приготовления в примерах 2-4 |
||||
| Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | ||
| Ингредиент | Количество (% по массе) | Количество (% по массе) | Количество (% по массе) | |
| Масляная фаза | 39,85 | 34,85 | 34,85 | |
| Подсолнечное масло | 29,49 | 25,79 | 25,79 | |
| Гранулированный жировой порошок1 | 10,36 | 9,06 | 9,06 | |
| Бета-каротин (0,4% по массе раствор в подсолнечном масле) | 0,15 | 0,15 | 0,15 | |
| Водная фаза | ||||
| Вода | 59,5 | 64,5 | 44,5 | |
| Соль | 0,5 | 0,5 | 0,5 | |
| Раствор крахмала (5% Resistamyl 310) | 20 | |||
| Всего | 100 | 100 | 100 | |
| 1 Твердый жир приготовлен, как это описано в примере 3 WO 96/19115, на основе микронизированного жира, как это описано в примере 1 РСТ/ЕР2004/006544 и гранулирован, как это описано в примере 1 с подсолнечным маслом в соотношении 1:1 (по массе). |
1. Жировая гранула, содержащая:
a) твердые частицы микронизированного липидного порошка, имеющие микропористую структуру; и,
b) жидкость,
в которой гранула представляет собой агломерацию указанных липидных частиц, описанных здесь как вторичные частицы; и в которой указанные вторичные частицы представляют собой агломераты первичных липидных частиц, где указанные первичные липидные частицы представляют собой пластинки, имеющие среднюю толщину 0,01-0,5 мкм.
2. Гранула по п.1, в которой содержание жидкости составляет 40-60% по массе.
3. Гранула по п.1, где жидкость представляет собой растительное масло либо водно-масляную эмульсию, содержащую растительное масло.
4. Гранула по пп.1-3, где частицы липидного порошка представляют собой микронизированные частицы жира.
5. Способ приготовления пищевой дисперсии, содержащей:
a) масляную фазу;
b) структурирующий агент; и,
c) водную фазу, в которой дисперсия образована смешением масляной фазы, структурирующего агента и водной фазы,
где структурирующий агент представляет собой жировую гранулу по любому из пп.1-4.
