Газированные пищевые продукты и способы их получения - RU2435441C2

Чертежи

Описание

Настоящая заявка имеет приоритет заявки США 60/845790 от 19 сентября 2006 года, описание которой включено путем ссылки в полном объеме.

Настоящее изобретение относится к системе доставки газа клатратом твердого вещества и газа, а именно применению клатратов α-циклодекстрин-газ и их производных, в качестве новых композиций, газирующих пищевой продукт и напиток.

Потребители желают потреблять новые кондитерские изделия, деликатесные пищевые продукты и напитки, затрачивая минимальное количество времени на их приготовление. Одним из примеров деликатесных напитков, требующих много времени и усилий для приготовления, является каппучино. Каппучино представляет собой итальянский напиток, полученный из эспрессо и молока. Хотя относительные пропорции могут широко варьировать, как правило, каппучино включает одну треть эспрессо, одну треть пропаренного молока и одну треть вспененного молока. Получение каппучино традиционно требует пропаривания молока и создания пенной шапки. Затем полученную порцию эспрессо наливают в чашку. В нее наливают горячее молоко и добавляют вспененное молоко. Порядок добавления не имеет строгой последовательности, и стадии взаимозаменяемы. Этот способ занимает несколько минут и требует специального устройства.

Для удобства и простоты приготовления были разработаны порошкообразные смеси каппучино. Порошок каппучино помещают в чашку и добавляют горячую воду. Как правило, такие порошкообразные смеси каппучино содержат частицы аморфного твердого тела с захваченным в них газом. Когда эти твердые частицы растворяются, захваченный в них газ выделяется, обеспечивая таким образом в течение нескольких минут, если не секунд, пенную шапку без необходимости в специальном устройстве.

Примеры частиц аморфного твердого тела с захваченным в нем газом описываются в следующем патенте США 4289794, в котором описан газированный материал для леденцов, который при потреблении вызывает во рту ощущения взрывов. Газированный материал для леденцов получают плавлением сахара и газированием его при давлении выше атмосферного. Затем газированный расплав сахара охлаждают до температуры ниже температуры плавления при давлении выше атмосферного с получением газированных леденцов. Расплав сахара поддерживают при температуре ниже около 280°F во время газирования, получая в газированном леденцовом продукте пузырьки, большая часть из которых имеет диаметр более чем около 225 микрон и где газирующий газ представляет собой диоксид углерода, азот или воздух.

В патенте США 4438147 описан способ получения пенящихся сливок, включающий стадии (a) вспенивания жидкой смеси, включающей воду и сухие вещества, включающие немолочный жир, водорастворимые не молочные углеводы и сухое обезжиренное молоко, (b) введения инертного газа для газирования смеси, (c) гомогенизации смеси и (d) распылительной сушки смеси с продавливанием смеси через сопло под давлением распыления, достаточным для пульверизации смеси, и контактированием распыленной смеси с газообразной сушащей средой при повышенной температуре с получением по существу сухого порошка, свободного от эффективного количества агентов, снижающих поверхностное натяжение. Сухой порошок сохраняет способность продуцировать пену в готовом напитке.

В патенте США 6713113 описан порошкообразный растворимый пенообразующий ингредиент для получения улучшенной пенки в пищевых продуктах и напитках. Растворимый пенообразующий ингредиент включает углеводы, белок и захваченный под давлением газ. Растворимый пенообразующий ингредиент получают обработкой пористых частиц матрицы в атмосфере газа при повышенном давлении и температуре выше точки стеклования частиц с последующим закаливанием или термофиксацией частиц.

В патенте США 6953592 описываются водорастворимые или вододиспергируемые порошки, таблетки или их предшественники на основе углеводной матрицы с улучшенными водорастворимыми свойствами. Эти компоненты подвергают обработке газом таким образом, что газ улавливается в них, и они имеют достаточно закрытую пористую структуру, чтобы газ, захваченный в нее, поддерживал растворение или дисперсию при контактировании с водой. Порошки и таблетки могут представлять собой фармацевтические или пищевые продукты, которые необязательно содержат активные ингредиенты.

Однако эти продукты имеют множество недостатков. Например, газ, захваченный в аморфном твердом материале, со временем легко может высвободиться. В результате большинство порошкообразных напитков, содержащих такие ингредиенты, имеют ограниченный срок годности. Другим недостатком является то, что аморфные частицы, содержащие газ или газ, захваченный под давлением, как правило, имеют пористую структуру и значительный внутренний коэффициент пористости, объем пор или объем закрытых пор, что приводит к относительно низкой плотности, которая может ограничивать их применение в пищевых продуктах и выбор упаковки для таких пищевых продуктов. Дополнительным недостатком является то, что аморфные частицы, содержащие газ или газ, захваченный под давлением, с внутренними порами, порами или закрытыми порами, как правило, легко деформируются и уплотняются при приложении давления, такого как прессование для формования таблеток, что делает их очень подверженными растрескиванию, разламыванию, в результате по существу или полностью теряется газ или газ под давлением.

Используемый здесь термин «клатрат» или «клатратное соединение» относится к химическому веществу, состоящему из кристаллической решетки молекул одного типа, улавливающих и содержащих молекулы второго типа, и происходит от греческого слова klethra («решетка»). Клатраты твердого вещества и газа или молекулярные кристаллы включают одну или более молекулу газа одной химической композиции, обратимо захваченной между и/или в одной или более молекуле твердого тела отличающейся химической композиции. Молекулы газа, включаемые клатратами, могут называться молекулами-гостями, и молекулы твердого вещества, включаемые клатратами, могут называться молекулами-хозяевами. Следовательно, клатратами твердое вещество-газ также могут быть названы соединения хозяин-гость, комплексы хозяин-гость, вещества хозяин-гость и тому подобное.

Молекулы газа, включаемые клатратами, как правило, занимают экстремально малые правильной формы одного размера промежутки или полости между или в кристаллической решетке молекул твердого тела. Такие промежутки в кристаллической решетке, как правило, являются результатом неспособности молекул хозяев твердого тела собираться близко друг с другом из-за одной или более ограничивающей характеристики, такой как большой размер молекул или несимметричная форма. По этой причине, как правило, эти промежутки имеют диаметр и объем в некоторой степени меньше, чем диаметр и объем окружающих молекул твердого тела. Доступ совместимых молекул-гостей газа в такие экстремально маленькие промежутки или полости может улучшать термодинамику или кинетику, определяющую образование, восстановление и стабильность кристаллов. Считается, что молекулы-гости газа физически связанны или образуют комплекс с молекулами-хозяевами твердого тела в кристаллическом клатрате твердого вещества и газа или молекулярном кристалле.

Получение и применение клатратов твердого вещества и газа, таких как клатраты циклодекстрин-газ, известно из предшествующего уровня техники. Например, в патенте США 5589590 описано их применение для очистки и восстановления α-циклодекстрина из смешенных растворов циклодекстрина. В патенте Japan № 62039602 описано получение комплексов β-циклодекстрина и его производных с диоксидом углерода (CO₂) и примеры их применения в косметике. В патенте Japan № 63148938 описано применение комплексов β-циклодекстрин-CO₂ в пищевых продуктах и напитках. Однако клатраты α-циклодекстрин-газ до настоящего момента не имели успешного применения в качестве газирующих композиций для пищевых продуктов и напитков.

Следовательно, продолжает существовать необходимость в получении композиций, улавливающих газ, для применения в порошкообразных напитках и пищевых продуктах, являющихся стабильными, с длительным сроком годности. Также продолжает существовать необходимость в получении композиций, улавливающих газ, с по существу не пористой структурой, с относительно высокой плотностью, которые могут использоваться в больших количествах в пищевых продуктах и/или позволяют сократить размер упаковок для пищевых продуктов. Также продолжает существовать необходимость в получении композиций, улавливающих газ, которые по существу не спрессовываются и с трудом деформируются или уплотняются, что делает их по существу подходящими для формования таблеток по существу без потери газа. Следовательно, характерное растрескивание или разламывание, которое может произойти, как правило, не приводит к существенной потере газа, поскольку захваченный в них газ, как правило, равномерно молекулярно диспергирован по всей структуре частиц твердого тела и не находится под давлением. Клатраты твердого вещества и газа по настоящему изобретению обеспечивают эти и другие преимущества.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что применение клатратов α-циклодекстрин-газ в пищевых продуктах и напитках предоставляет значительные преимущества по сравнению с применением комплексов β-циклодекстрина, и, кроме того, клатраты, в которых используют оксид азота (N₂O), обеспечивают значительное преимущество в некоторых пищевых продуктах и напитках по сравнению с использованием клатратов с CO₂. Например, поскольку α-циклодекстрин имеет значительно большую растворимость в воде по сравнению с β-циклодекстрином, более высокие концентрации α-циклодекстрина в растворе могут обеспечить более высокий выход клатратов α-циклодекстрин-газ, что увеличивает эффективность производства и снижает расходы. Также, поскольку правовыми нормами, регулирующими применение циклодекстринов в пищевых продуктах и напитках, как правило, разрешено более широкое применение в пищевых продуктах и напитках α-циклодекстринов по сравнению с β-циклодекстринами, наряду с этим разрешается применение более высоких уровней α-циклодекстринов по сравнению с β-циклодекстринами, поэтому более высокие количества клатратов α-циклодекстрин-газ могут быть использованы в более широком ряде пищевых продуктов и напитков для более эффективной доставки больших количеств газа. Наконец, поскольку газ N₂O, высвобождающийся из клатратов, практически без вкуса и без запаха, то может быть получен пищевой продукт или напиток, имеющий более высокое качество, более чистый вкус и текстуру по сравнению с качеством продуктов, полученных с использованием клатратов с CO₂.

Следовательно, в одном аспекте настоящее изобретение относится к газированному пищевому продукту, включающему клатрат твердого вещества и газа, выбранный из группы, состоящей из клатрата α-циклдекстрин-газ и их производных. В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения газированного пищевого продукта, включающего клатрат твердого вещества и газа, выбранный из группы, состоящей из клатрата α-циклдекстрин-газ и их производных. Способ включает получение пищевого продукта, включающего клатрат твердого вещества и газа, и приложение дестабилизирующего усилия к пищевому продукту для высвобождения молекул газа из клатрата твердого вещества и газа в пищевой продукт.

Клатрат твердого вещества и газа предпочтительно выбирают из группы, состоящей из α-циклодекстрин-N₂O, α-циклодекстрин-CO₂ и их производных. В одной форме клатрат α-циклодекстрин-газ по настоящему изобретению включает частицы кристаллического твердого тела с захваченным в них газом, который может контролируемо выделяться. В другой форме клатрат твердого вещества и газа представляет собой молекулярный кристалл, включающий отдельные молекулы α-циклодекстрина с отельными молекулами газа, захваченными во внутренние полости отдельных молекул α-циклодекстрина, которые могут контролируемо выделяться. Молекулярные кристаллы могут быть получены без ограничения такими способами, как растворение частиц кристаллического твердого тела клатрата твердого вещества и газа в воде или другом растворителе при подходящей температуре или контактирование раствора α-циклодекстрина с газом при подходящей температуре и давлении.

Предпочтительно клатрат твердого вещества и газа имеет по существу непористую структуру в виде частиц. Как правило, содержание газа в клатрате α-циклодекстрин-газ обеспечивает от около 1 до около 20 кубических сантиметров выделившегося газа на грамм клатрата α-циклодекстрин-газ.

В другой форме газовый компонент клатрата твердого вещества и газа может быть выбран из группы, состоящей из оксида азота, закиси азота (N₂O), диоксида углерода (CO₂), азота (N₂), кислорода (O₂), диоксида серы (SO₂), водорода (H₂), гелия (He), неона (Ne), аргона (Ar), криптона (Kr), ксенона (Xe), ацетилена (C₂H₂), этилена (C₂H₄), метана (CH₄), этана (C₂H₆), пропана (C₃H₈), бутана (C₄H₁₀) и их комбинаций.

В другой форме газовый компонент клатрата твердого вещества и газа может быть скомбинирован с ингредиентом, стабилизирующим пенку. Ингредиент, стабилизирующий пенку, предпочтительно выбирают из группы, состоящей из поверхностно-активного вещества, белка, гидролизованного белка, белковоподобного вещества, гидроколлоида и их комбинаций.

Газированный пищевой продукт, полученный по настоящему изобретению, предпочтительно выбирают из следующего: твердый продукт, продукт из частиц, жидкий продукт, желированный продукт, напиток, косметическое средство, лекарственное средство, фармацевтическое средство и их комбинации. В одной форме пищевой продукт может включать сухую смесь, раствор жидкости, тесто, жидкое тесто, выпеченный продукт, готовый к употреблению продукт, готовый к тепловой обработке продукт, жидкий концентрат, напиток, замороженный напиток и замороженный продукт.

Предпочтительно клатрат твердого вещества и газа присутствует от около 1 мас.% до около 50 мас.% от общей массы пищевого продукта. Предпочтительно пищевой продукт включает, по меньшей мере, одно из группы, состоящей из пенки, взбитой пенки, вспенивания, пузырьков, взбитости, разрыхления, подъема, аэрированной текстуры и их комбинаций.

Согласно способу по настоящему изобретению получение пищевого продукта с включенным в него клатратом твердого вещества и газа предпочтительно включает комбинирование пищевого продукта с заранее полученным клатратом твердого вещества и газа и/или получение клатрата твердого вещества и газа in situ в пищевом продукте. Приложение дестабилизирующего усилия к пищевому продукту для высвобождения молекул газа из клатрата твердого вещества и газа в пищевой продукт предпочтительно включает, по меньшей мере, одно из следующего: восстановление пищевого продукта горячей водой, нагревание пищевого продукта, контактирование пищевого продукта с катализатором, приложение ультразвуковой энергии к пищевому продукту, приложение источника электромагнитной энергии к пищевому продукту и их комбинации.

На иллюстрациях

Фиг.1 представляет изображения, полученные при оптической микроскопии кристаллов клатратов α-циклодекстрин-СО₂, полученных по процедуре, описанной в примере 1 при 20х кратном увеличении в минеральном масле с использованием видимого света.

Фиг.2 - изображения, полученные оптической микроскопией кристаллов клатратов α-циклодекстрин-СО₂ при 10х и 20х кратном увеличении в минеральном масле с использованием видимого света (фотоснимок A) и с использованием поляризованного света (фотоснимок B).

Настоящее изобретение относится к газированному пищевому продукту, включающему клатрат твердого вещества и газа. Используемые здесь клатраты твердого вещества и газа представляют собой кристаллические твердые тела и/или молекулярные кристаллы, включающие одну или более молекулу газа одной химической композиции, обратимо захваченную между и/или в одну или более молекулу твердого тела отличающейся химической композиции.

Не все молекулы газа совместимы с промежутками или полостями в кристаллических твердых телах или молекулярных кристаллах и не все типы твердых тел могут сформировать клатраты твердого вещества и газа или молекулярные кристаллы. Следовательно, специфическая химическая композиция и соответствующий размер, форма и полярность молекул газа и аналогичные характеристики молекул твердого тела определяют, может ли быть образован клатрат твердого вещества и газа и также определяют соотношение твердого тела к газу в клатрате. Присутствие одной или более молекулы газа, имеющей специфическую химическую композицию, может потребоваться для некоторых твердых веществ для кристаллизации, и присутствие молекул газа может изменить некоторые физические свойства, такие как растворимость в воде или других растворителях, и, следовательно, содействует кристаллизации и выходу клатратов твердого вещества и газа из смесей или растворов. Например, контактирование молекул газа CO₂ или N₂O с водным раствором α-циклодекстрина при подходящих условиях давления и температуры может вызвать образование молекулярных кристаллов в растворе, включающих молекулы газа, обратимо захваченные во внутренние полости отдельных молекул α-циклодекстрина, и в результате обычно приводит к снижению растворимости α-циклодекстрина, что может явиться причиной перенасыщения и кристаллизации из раствора клатратов α-циклодекстрина-СО₂ или α-циклодекстрина-N₂O. Дополнительно к присутствию молекул газа CO₂ или N₂O, захваченных во внутреннюю полость отдельных молекул α-циклодекстрина, включенных в кристаллический клатрат твердого вещества и газа, также кристаллическая решетка может дополнительно включать молекулы газа CO₂ или N₂O, занимающие однородные промежутки подходящего размера, как правило, имеющие объем, только немного больший по сравнению с объемом отдельных молекул газа, которые могут располагаться между смежными единицами клатрата α-циклодекстрина-CO₂ или α-циклодекстрина-N₂O или группами, образующими блок ячеек, включенных в кристаллическую решету клатрата твердого вещества и газа. Однако или все, или большая часть молекул газа CO₂ или N₂O, включенных в кристаллический клатрат твердого вещества и газа, захвачены во внутреннюю полость молекул α-циклодекстрина.

Предпочтительные для использования в настоящем изобретении клатраты твердого вещества и газа представляют собой клатраты α-циклодекстрин-газ и его производные. Используемые здесь клатраты α-циклодекстрин-газ представляют собой кристаллические твердые тела и/или молекулярные кристаллы, включающие одну или более молекулу газа, обратимо захваченную между и/или в одну или более молекулу твердого тела α-циклодекстрина или его производное. Предпочтительно клатрат твердого вещества и газа имеет по существу непористую структуру в виде частиц. Следовательно, в клатрате твердого вещества и газа предпочтительно фактически отсутствуют или, более предпочтительно, полностью отсутствуют закрытые поры или внутренние полости такого типа, которые, как правило, имеют место в аморфных углеродных пенкообразующих композициях, таких как описанные в патентах США 6713113 и 6953592 и в патентной заявке США 2006/0040034. Любое такое появление закрытых пор или внутренних полостей в клатрате твердого вещества и газа является случайным и не оказывает значительного воздействия на содержание захваченного газа в этих композициях.

Настоящее изобретение относится к газированному пищевому продукту, включающему клатрат α-циклодекстрин-газ, где содержание газа в клатрате составляет, по меньшей мере, около 1 см³/г, предпочтительно, по меньшей мере, около 5 см³/г и более предпочтительно, по меньшей мере, около 10 см³/г. Содержание газа в клатрате может составлять вплоть до около 20 см³/г. Содержание газа в клатрате твердого вещества и газа приведено здесь при атмосферном давлении и комнатной температуре, для измерения смешивали клатрат с пенкообразующим ингредиентом, таким как порошкообразный белок, и измеряли объем, плотность и температуру пенки, полученной при растворении в горячей воде.

В одной форме клатрат α-циклодекстрин-газ может включать молекулярные кристаллы, в которых отдельные молекулы газа захвачены в отдельные молекулы α-циклодекстрина. Молекулярные кристаллы могут образоваться, например, когда в отсутствие дестабилизирующего усилия клатрат α-циклодекстрин-газ растворяют в жидкости при температуре ниже температуры разложения клатрата α-циклодекстрин-газ, таким образом диспергируя в жидкости молекулы, включенные в кристаллическую решетку клатрата, при этом удерживаются молекулы газа во внутренней полости молекул α-циклодекстрина. Например, кристаллы клатрата α-циклодекстрин-N₂O или α-циклодекстрин-CO₂ могут быть растворены в воде при комнатной температуре, и раствор, содержащий молекулярные кристаллы, затем нагревают до температуры выше температуры разложения композиции и/или воздействуют другим дестабилизирующим усилием, эффективным для поддержания выделения молекул газа N₂O или CO₂ из внутренней полости молекул растворенного α-циклодекстрин-N₂O или α-циклодекстрин-CO₂.

Также молекулярные кристаллы могут быть образованы in situ подачей газа в пищевой продукт под давлением. Например, пищевой продукт при комнатной температуре, включающий раствор α-циклодекстрина, в который под давлением может быть подан газ N₂O, эффективен для улавливания молекул N₂O во внутреннюю полость растворенных молекул α-циклодекстрина.

Кристаллические клатраты α-циклодекстрин-газ, как правило, имеют характерное, точно определенное стехиометрическое соотношение твердого вещества к газу, определяемое некоторыми факторами, которые могут включать химическую композицию, молекулярный размер, молекулярную полярность, кристаллическую структуру, кристаллическую плотность и/или способ их получения. Клатраты α-циклодекстрин-газ по настоящему изобретению могут включать небольшое количество не прореагировавших, не образовавших комплекс или не кристаллизовавшихся компонентов, которые могут изменять характерное соотношение твердого тела к газу в клатратах α-циклодекстрин-газ. Некоторые клатраты α-циклодекстрин-газ могут быть не стабильны при комнатной температуре и атмосферном давлении, в то время как другие стабильны или относительно стабильны в таких условиях.

Кристаллическая решетка клатратов α-циклодекстрин-газ по настоящему изобретению может включать относительно стабильные формы, которые могут быть скомбинированы таким образом, как сухое смешивание с композицией пищевого продукта, и/или относительно нестабильные формы, которые могут быть образованы in situ таким образом, как увеличение давления газа и/или снижение температуры композиции пищевого продукта.

Компонент твердого тела, образующий клатрат твердого вещества и газа, предпочтительно представляет собой α-циклодекстрин или его производное, включая, например, замещенный α-циклодекстрин, такой как алкилированный, ацилированный или гликозилированный α-циклодекстрин, включая без ограничения метил-, этил- или пропилзамещенный α-циклодекстрин. Газовый компонент, образующий клатрат твердого вещества и газа, предпочтительно выбран из группы, состоящей из закиси азота (N₂O), диоксида углерода (CO₂), однако могут быть использованы другие подходящие газовые компоненты, например, органические и неорганические соединения или химические элементы, выбранные из азота (N₂), кислорода (O₂), диоксида серы (SO₂), водорода (H₂), гелия (He), неона (Ne), аргона (Ar), криптона (Kr), ксенона (Xe), ацетилена (C₂H₂), этилена (C₂H₄), метана (CH₄), этана (C₂H₆), пропана (C₃H₈), бутана (C₄H₁₀) и тому подобного или любой их комбинации. Несмотря на то, что не все эти газы могут образовать клатраты твердого вещества и газа с α-циклодекстрином, изменения в размерах и/или полярности внутренней полости молекул α-циклодекстрина или изменения размеров промежутков или полостей между смежными молекулами α-циклодекстрина в кристаллической решетке в результате приводят к образованию производных α-циклодекстрина, которые способны образовать клатрат.

В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к газированным пищевым продуктом, включая, например, порошкообразную смесь, такую как смесь кофе, смесь какао, смесь чая, смесь питательного напитка, смесь топпинга, десертную смесь, соусную смесь, смесь для супа, смесь для хлеба, смесь для кекса, смесь для мучных кондитерских изделий, вафель и/или основы для пиццы, выпеченного продукта, такого как хлеб, кекс, мучное кондитерское изделие, вафли и/или основа для пиццы, готовый к употреблению продукт, готовый к тепловой обработке продукт или жидкий концентрат продукта, такой как кофе, какао, чай или питательный напиток, охлажденный или замороженный напиток, топпинг, десерт, соус или суп, готовое к выпечке, охлажденное или замороженное тесто, или жидкое тесто, готовый к употреблению или готовый к тепловой обработке соус, суп, горячее блюдо из крупяных злаков и тому подобное, включающее клатрат α-циклодекстрин-газ.

Клатрат α-циклодекстрин-газ предпочтительно присутствует в количестве от около 1 мас.% до около 50 мас.% от общей массы пищевого продукта, более предпочтительно в количестве от около 5 мас.% до около 40 мас.% от общей массы пищевого продукта и наиболее предпочтительно в количестве от около 10 мас.% до около 30 мас.% от общей массы пищевого продукта. Количество и композиция клатрата α-циклодекстрин-газ, примененного в пищевом продукте, могут быть отрегулированы до получения заданного количества пенки, пенной шапки, вспенивания, пузырьков, взбитости, разрыхления, подъема, аэрированной текстуры, плотности, вкуса, аромата или другого свойства.

Клатраты α-циклодекстрин-газ по настоящему изобретению могут быть получены любыми подходящими средствами, включая без ограничения контактирование раствора α-циклодекстрина с газом любым способом, эффективным для осаждения и получения кристаллов клатрата, или контактирование пищевого продукта, включающего растворенный α-циклодекстрин, с газом любым способом, эффективным для получения клатрата in situ. Изменение скорости и степени образования и выхода клатрата α-циклодекстрин-газ можно контролировать концентрацией растворенного в растворе α-циклодекстрина, температурой раствора, давлением газа и относительным объемом газа в растворе. Как правило, увеличение давления газа при контакте с раствором, включающим растворенный α-циклодекстрин, увеличивает концентрацию растворенного газа и может увеличивать скорость и степень образования или выхода клатрата α-циклодекстрин-газ. Для облегчения кристаллизации твердых веществ при получении клатратов α-циклодекстрин-газ по настоящему изобретению также могут быть применены другие известные технологии, включая затравливание кристалла или использование методов или устройств для зарождения центров кристаллизации.

Растворимость α-циклодекстрина в растворе, как правило, увеличивается с увеличением температуры, и количество полученного клатрата α-циклодекстрин-газ может быть увеличено нагреванием раствора α-циклодекстрина перед, во время или после контактирования растворенного в растворе твердого тела. Раствор α-циклодекстрина может быть необязательно охлажден после контактирования с газом для снижения растворимости клатрата α-циклодекстрин-газ в растворе, для увеличения скорости или степени образования или получения клатрата α-циклодекстрин-газ. Кроме того, в раствор α-циклодекстрина может быть введен дополнительный газ, увеличивая таким образом давление газа для восстановления, по меньшей мере, некоторой части газа в пространстве над раствором и/или растворенного в растворе, по меньшей мере, частично компенсируя потерю газа или газа, удерживаемого α-циклодекстрином, что в результате приводит к образованию или кристаллизации клатрата α-циклодекстрин-газ.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к способу получения газированного пищевого продукта, включающего клатрат α-циклодекстрин-газ. Клатрат α-циклодекстрин-газ может быть экономно растворен в воде или другой восстанавливающей жидкости и не может быстро или полностью выделять газ до тех пор, пока не нагреется до температуры или выше температуры, характерной для разложения клатрата α-циклодекстрин-газ. Следовательно, пищевой продукт, включающий клатрат α-циклодекстрин-газ, может быть нагрет до температуры выше температуры разложения композиции, предпочтительно до температуры выше около 50°C, более предпочтительно до температуры выше около 60°C и наиболее предпочтительно до температуры выше около 70°C для поддержания растворения или разложения клатрата α-циклодекстрин-газ и увеличения скорости или степени высвобождения газа из клатрата α-циклодекстрин-газ в пищевом продукте или при участии пищевого продукта.

Подходящие способы для выделения газа из клатрата α-циклодекстрин-газ включают, без ограничения, прямое или не прямое нагревание пищевого продукта, включающего клатрат α-циклодекстрин-газ, с использованием варочной панели, кухонной плиты, духовки, микроволновой печи или тостера, восстановление пищевого продукта в подходящем горячем растворителе (например, горячая вода, молоко или другая жидкость), контактирование пищевого продукта с катализатором, таким как гидролитический фермент, или обработку пищевого продукта с приложением другого дестабилизирующего усилия, такого как ультразвуковая энергия или источник электромагнитной энергии, или восстановление пищевого продукта в подходящем холодном растворителе (например, холодная вода, молоко или другая жидкость), и затем пищевой продукт подвергают нагреванию, обработке катализатором, дестабилизирующим усилием или их комбинацией. Использованный здесь термин «горячий» относится к температуре разложения композиции клатрата α-циклодекстрин-газ или выше температуры разложения композиции клатрата α-циклодекстрин-газ, термин «холодный» относится к температуре ниже температуры разложения композиции клатрата α-циклодекстрин-газ. Использованный здесь термин «разложение» относится к любому физическому или химическому изменению, произошедшему в клатрате α-циклодекстрин-газ, эффективному для поддержания частичного или полного высвобождения из него газа. Например, физические изменения включают, без ограничения, термическое возбуждение, вызванное растворением клатрата α-циклодекстрин-газ в горячей воде или нагреванием, эффективным для высвобождения молекул газа из внутренней полости молекул α-циклодекстрина, и химические изменения включают без ограничения обработку клатрата α-циклодекстрин-газ катализатором, таким как фермент, или сильной кислотой, эффективной для гидролиза молекул α-циклодекстрина, включенных в клатраты α-циклодекстрин-газ, в результате чего внутренняя полость разрушается, и из нее высвобождается газ.

В другой форме клатрат α-циклодекстрин-газ необязательно может быть покрыт, инкапсулирован, таблетирован или агломерирован с использованием любого подходящего средства и материала для выгодного изменения формы, вкуса и аромата, внешнего вида, функциональности, растворения или характеристик дисперсии или срока годности пищевого продукта. Клатрат α-циклодекстрин-газ предпочтительно скомбинирован с ингредиентом, стабилизирующим пенку, без ограничения, таким как поверхностно-активное вещество, белок, гидролизованный белок, белковоподобное вещество, гидроколлоид и их комбинация, с использованием любого подходящего средства, без ограничения, такого как сухое смешивание, нанесение покрытия, инкапсулирование, таблетирование или агломерирование, эффективное для увеличения количества или увеличения продолжительности сохранения пенки, взбитой пенки, вспенивания, пузырьков, взбитости, разрыхления, подъема, аэрированной текстуры пищевого продукта. Подходящие поверхностно-активные вещества включают, без ограничения, сапонины, полисорбаты, эфиры сахарозы, фосфолипиды, моно- и диглицериды, стеароиллактилаты натрия или кальция, пропиленгликольальгинат, модифицированные крахмалы, эмульгаторы и тому подобное и их комбинации. Подходящие белки включают нативные, фракционированные или модифицированные белки, без ограничения, такие как те, которые получены из любого молочного, соевого, яичного, желатинового, пшеничного, растительного, овощного, зернового, фруктового или другого источника и их комбинаций. Подходящие гидролизованные белки включают, без ограничения, гидролизованный молочный, соевый, яичный, желатиновый, пшеничный, растительный, овощной, зерновой, фруктовый или другой источник и их комбинации. Подходящие белковоподобные вещества включают, без ограничения, меланоидины и пептиды. Меланоидины представляют собой химические соединения, как правило, образованные термическими реакциями из сахаров или углеводов с белками или аминокислотами, такие соединения получают неферментными реакциями потемнения типа Майара. Они присутствуют во многих обжаренных или прошедших тепловую обработку в тостере пищевых продуктах и продуктах, полученных из них, таких как порошки растворимого кофе. Пептиды включают любые гидролизованные белки или любые природные или пищевые синтетические белки, аминокислотные полимеры с молекулярной массой, слишком низкой для традиционного понятия белка. Подходящие гидроколлоиды включают, без ограничения, камеди, полученные из растительных источников (например, альгинатов, каррагенанов, пектинов, гуммиарабика, гуаровой камеди и тому подобного), камеди, полученные из микробов (например, ксантановую камедь и тому подобное) и модифицированные целлюлозные продукты (например, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы и тому подобное), полисахариды и их комбинации. Клатрат твердого вещества и газа также может быть скомбинирован со связывающим ингредиентом или ингредиентом-наполнителем для облегчения таблетирования. Подходящие связывающие ингредиенты или ингредиенты-наполнители включают, без ограничения, углеводы, такие как сахара, сахарные спирты, мальтодекстрины, крахмалы, модифицированные крахмалы, микрокристаллическую целлюлозу и тому подобное, соли жирных кислот, такие как стеарат магния, белки, такие как сухое молоко, воски, фосфолипиды, такие как лецитин, и их комбинации.

Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение без ограничения его объема. Если не указанно иное, все проценты и соотношения приведены по массе. Все приведенные здесь публикации приведены ссылкой в полном объеме.

Пример 1. Настоящий пример иллюстрирует получение водорастворимого кристаллического клатрата α-циклодекстрин-СО₂ и его применение в быстрорастворимой смеси каппучино для значительного увеличения объема пенной шапки при восстановлении горячей водой.

Водный раствор получают растворением 84 г α-циклодекстрина в 700 г дистиллированной воды комнатной температуры и затем раствор перемещают в 1,3 литровую емкость высокого давления из нержавеющей стали. Емкость укупоривают, и пространство над раствором подвергают воздействию газа диоксида углерода под давлением 500 фунтов на квадратный дюйм. По прошествии семи дней при температуре около 25°C емкость открывают и получают большую массу белых кристаллов, полученных осаждением из водного раствора. Смесь фильтруют через бумагу в воронку Бюхнера, кристаллы промывают несколькими объемами ледяной воды для восстановления и удаления остатка, не образовавшего комплекс α-циклодекстрина. Кристаллы помещают в десикатор на один день при комнатной температуре для удаления поверхностной влаги. Полученные в результате кристаллы показаны на фотографии фиг.1.

Небольшие количества кристаллов (1,5 г и 3,0 г) отдельно смешивали сухим смешиванием с быстрорастворимой смесью каппучино (итого 11,5г, состоящие из растворимого порошкообразного кофе (2 г), сахара (4 г), пенящихся сливок, содержащих молочный белок (3 г) и забеливатель кофе (2,5 г)), перемещали в 250 мл мерные стаканы (внутренний диаметр 65 мм) и восстанавливали 150 мл горячей воды (88°С). Зафиксированную высоту пенной шапки сравнивали с таковой у аналогичной смеси, полученной без добавления кристаллов. Начальные высоты пенной шапки (как измерено по стенкам мерного стакана) составили 11 мм для контрольной смеси (в которую не добавляли кристаллы) по сравнению с 26 мм и 36 мм, соответственно, для смесей, содержащих 1,5 г и 3,0 г кристаллов. Кристаллы быстро растворяли и высвобождали газ при восстановлении горячей водой с получением пенных шапок с увеличенной высотой. Вкус и ощущение газированности были заметными в обоих напитках при тестировании, а именно в пенных шапках напитков. Те же кристаллы хранили в укупоренной стеклянной емкости при комнатной температуре (около 25°C) и оценивали аналогичным образом по прошествии двух месяцев с использованием тех же ингредиентов смеси каппучино и получали сравнимое увеличение высоты пенной шапки по сравнению с контрольной смесью.

Содержание газа в кристаллическом клатрате α-циклодекстрин-газ определяли измерением приблизительного объема, плотности и температуры пенной шапки напитка, полученной при восстановлении смеси каппучино по сравнению с контрольной смесью каппучино. Было установлено содержание газа около 19 см³/г (с поправкой на комнатную температуру и атмосферное давление), что сравнимо с содержанием газа в пенкообразующих композициях из аморфных твердых тел, описанных в примерах 2 и 3 патентной заявки США 2006/0040034.

Пример 2. Этот пример иллюстрирует совместимые комбинации циклодекстринов и газов, использованных для получения кристаллических клатратов. Близкие к насыщенным при комнатной температуре (около 25°C) водные растворы циклодекстринов укупоривали в емкости под давлением по примеру 1 и пространство над раствором подвергали воздействию выбранных газов под давлением 500 фунтов на квадратный дюйм. Отдельно тестированные газы включают диоксид углерода (CO₂), закись азота (N₂O), азот (N₂) и аргона (Ar). По прошествии трех дней при комнатной температуре на каждой емкости сбрасывали давление и открывали для удаления любого комплекса, полученного и осажденного из раствора в форме белого кристаллического клатрата. Клатраты фильтровали, промывали и осушали по примеру 1. Применяя несовместимые комбинации циклодекстрина и газа, получали незначительное количество преципитата или видимые изменения во внешнем виде раствора циклодекстрина. В таблице 1 суммированы результаты экспериментов. Приведенные конечные показатели давления газа приблизительны, и на них воздействовал частично растворенный газ в растворах наряду с удержанием газа в образованных клатратах, включая как осажденные кристаллические клатраты, так и растворенные молекулярные кристаллы.

Пример 3. Этот пример демонстрирует использование клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 в качестве газирующего агента для увеличения пенной шапки в быстрорастворимом горячем напитке каппучино. Заменяют клатрат α-циклодекстрин-СО₂ по примеру 1 сравнимой массой (то есть 1,5 г и 3,0 г) клатрата α-циклодекстрин-N₂O в смеси каппучино по примеру 1 с получением высоты пенной шапки, сравнимой с таковой по примеру 1 при восстановлении смеси аналогичным образом. Кристаллы клатрата α-циклодекстрин-N₂O быстро растворяются и высвобождают газ во время восстановления с получением пенных шапок с увеличенной высотой. Аналогично примеру 1, в пенкообразующих сливках присутствует молочный белок, функционирующий как эффективный стабилизатор пенки. Замена клатрата в смеси каппучино равными массами не образовавшего комплекс α-циклодекстрина не дает значительного увеличения объема пенной шапки по сравнению с контрольной смесью, полученной без добавления клатрата или циклодекстрина. Напитки, в рецептурный состав которых входит клатрат α-циклодекстрин-N₂O, имеют превосходный вкус без вкуса и ощущения газирования, появляющегося при применении клатрата α-циклодекстрин-CO₂ по примеру 1.

Пример 4. Этот пример демонстрирует улучшенную стабильность клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 по сравнению с небелковым пенообразующим агентом, полученным способом по патентной заявке США 2006/0040034, с получением углеводного порошка на основе мальтодекстрина, включающего частицы со множеством внутренних полостей, содержащих захваченный под давлением газообразный азот. Образцы (2,0 г) каждого по отдельности подвергали воздействию атмосферного воздуха при комнатной температуре и 100% относительной влажности в течение 15 часов и затем по отдельности добавляли смеси, идентичные смесям каппучино, включающим 2 г растворимого кофе, 4 г сахара и 6 г пенкообразующих сливок. Смеси восстанавливали по примеру 1. Контрольные смеси получали и оценивали аналогично с использованием 2,0 г образцов из тех же ингредиентов, которые не подвергали воздействию влажного воздуха. Каждый из ингредиентов изначально имеет содержание газа 19 см³/г (при комнатной температуре и атмосферном давлении), достаточное для получения пенной шапки с более чем двойной высотой по сравнению с контрольной смесью каппучино, в рецептурный состав которой не входит небелковый пенкообразующий агент или клатрат. Воздействие влажного воздуха на порошкообразный пенкообразующий агент увеличивает содержание влаги на 13 мас.% и вызывает сильное разрушение и агрегацию, приводя в результате к образованию липкой твердой массы. Оценка смеси каппучино выявила, что эта обработка вызывает 100% потерю захваченного под давлением газа и связанную с этим способность к пенкообразованию. В противоположность, воздействие влажного воздуха на клатрат увеличивает содержание влаги только на 5 мас.% без видимого изменения внешнего вида все еще свободно сыпучего порошка. Оценка смеси каппучино выявила, что эта обработка вызывает только 25% потерю содержания газа и связанной с этим способности к пенкообразованию. Следовательно, считается, что клатрат имеет гораздо большую устойчивость к причиняющему ущерб снижению газа или потере газа и пенкообразованию, вызванному воздействием влажного воздуха во время хранения и/или использования потребителем, а именно в упакованном насыпью пищевом продукте или других потребляемых продуктах, которые могут быть подвергнуты повторному периодическому открыванию.

Пример 5. Этот пример демонстрирует явное различие в физических свойствах между клатратами α-циклодекстрин-СО₂ и α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 и небелковым пенкообразующим агентом по примеру 4. Форма частиц, структура, вид в поперечном разрезе и присутствие внутренних полостей в частицах или двулучепреломление частиц оценивали с использованием микроскопа. Плотность при свободной текучести, плотность при утряске и скелетную плотность, объем внутренней полости и содержание газа определяли с использованием тех же методов, которые описаны в патентной заявке США 2006/0040034. Содержание газа оценивали измерением высоты пенной шапки, полученной добавлением пенкообразующего агента или клатрата в смесь каппучино по примеру 1, с использованием знаний о внутреннем диаметре лабораторного стакана, плотности пенной шапки и температуре получения приблизительных показателей, значение которых приведено здесь при комнатной температуре и атмосферном давлении. В таблице 2 приведены свойства и явные отличия клатратов по настоящему изобретению от небелковых или других аморфных пенкообразующих агентов из предшествующего уровня техники. N/A указывает, что свойство или неприменимо, или неизмеряемо. Изображения клатрата α-циклодекстрин-CO₂, полученные с оптическим микроскопом, явно показывают присутствие легко определяемой кристаллической структуры и связанного с ней двулучепреломления. Изображения, показанные на фиг.2, получены при 10х и 20х кратном увеличении с использованием видимого света (фотоснимок A) и с использованием поляризованного света (фотоснимок B).

Пример 6. Этот пример демонстрирует применение клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 в качестве газирующего агента для увеличения пенной шапки в быстрорастворимом горячем какао-напитке. 5 г клатрата добавляли в 28 г коммерческой подслащенной смеси быстрорастворимого какао, содержащей сухую сыворотку и обезжиренное сухое молоко, и восстанавливали 150 мл горячей воды (88°C) в 250 мл мерном стакане. В напитке образовывалась 32 мм пенная шапка по сравнению с 6 мм пенной шапкой в аналогичной восстановленной контрольной смеси, содержащей такую же массу не образовавшего комплекс α-циклодекстрина вместо клатрата. При восстановлении кристаллы клатрата быстро растворялись и выделяли газ с получением пенной шапки с увеличенной высотой. Белки, присутствующие в сухой сыворотке и обезжиренном сухом молоке, функционируют как эффективные стабилизаторы пенки. Напиток, в рецептурный состав которого входит клатрат α-циклодекстрин-N₂O имеет превосходный вкус и внешний вид.

Пример 7. Этот пример демонстрирует применение клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 в качестве газирующего агента для увеличения пенной шапки в быстрорастворимом горячем напитке эспрессо. К 3 г растворимого порошкообразного кофе, содержащего природные стабилизаторы пенки (включая меланоидины), добавляли 2 г клатрата α-циклодекстрин-N₂O и восстанавливали 100 мл горячей воды (88°C) в 150 мл мерном стакане, при этом получали пенную шапку высотой 18 мм. При аналогичной оценке контрольная смесь без добавления клатрата имела высоту пенной шапки только 8 мм. При восстановлении кристаллы клатрата быстро растворялись и выделяли газ с получением пенной шапки с увеличенной высотой. Замещение клатрата в смеси каппучино равной массой не образовавшего комплекс α-циклодекстрина не дало значительного увеличения объема пенной шапки по сравнению с контрольной смесью. Напиток, в рецептурный состав которого входит клатрат α-циклодекстрин-N₂O, имеет желаемую светлоокрашенную мелкопузырьковую пенную шапку и превосходный вкус.

Пример 8. Этот пример демонстрирует применение клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 в качестве разрыхляющего агента для теста для увеличения подъема выпеченной основы для пиццы. Тесто получали в миксере комбинированием около 100 г пшеничной муки, 5 г клатрата и 50 г воды. Контрольное тесто получали, замещая клатрат равной массой не образовавшего комплекс α-циклодекстрина. Тесто делят на порции по 75 г и формуют в виде круга с аналогичной толщиной и диаметром, и выпекают вместе в предварительно нагретой духовке при температуре 400°F в течение 30 минут. При анализе объемов выпеченных основ для пиццы было установлено, что тесто, в рецептурный состав которого входит клатрат, демонстрирует увеличение объема на 22% по сравнению с контрольным тестом, в рецептурный состав которого входит не образовавший комплекс α-циклодекстрин. Основа, в рецептурный состав которой входит клатрат, имеет легко определимую внутреннюю пенную структуру и превосходный вкус, и внешний вид. Белки, присутствующие в пшеничной муке, функционируют как эффективные стабилизаторы пенки. Тесто, в рецептурный состав которого входит клатрат, обладает улучшенным подъемом по сравнению с получаемым при использовании обычного пекарского порошка и позволяет получить основу для пиццы с низким содержанием натрия.

Пример 9. Этот пример демонстрирует применение клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 в качестве газирующего агента для увеличения пенной шапки в быстрорастворимом горячем кофейном напитке, полученном из жидких концентратов. Жидкий концентрат эспрессо получают растворением 4 г растворимого порошкообразного кофе, содержащего природные стабилизаторы пенки (включая меланоидины), и 2 г клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 в 6 г воды комнатной температуры в 250 мл мерном стакане. Это показывает, что большая часть клатрата не растворяется и образует осадочный слой на дне мерного стакана. Через около одну минуту в мерный стакан добавляют 94 мл горячей воды (88°C) для растворения клатрата и восстановления концентрата эспрессо до степени, приемлемой потребителем. На поверхности напитка получают мелкопузырьковый непрерывный слой пенной шапки высотой около 14 мм при высоте напитка 30 мм. Контрольный продукт имеет аналогичный рецептурный состав, и его получают аналогично, но с замещением клатрата α-циклодекстрин-N₂O 2 г не образовавшего комплекс α-циклодекстрина, при этом получают крупнопузырьковый слой пенной шапки высотой около 6 мм (как измерено по стенкам мерного стакана), который не полностью покрывает поверхность напитка высотой 32 мм. Жидкий концентрат каппучино получают растворением 2 г того же растворимого порошкообразного кофе, 3 г клатрата α-циклодекстрин-N₂O по примеру 2 и 6 г сухого молока, полученного распылительной сушкой, в 18 г воды комнатной температуры в 250 мл мерном стакане. Это показывает, что большая часть клатрата не растворяется и образует осадочный слой на дне мерного стакана. Через около одну минуту в мерный стакан добавляют 132 мл горячей воды (88°C) для растворения клатрата и восстановления концентрата эспрессо до степени, приемлемой потребителем. На поверхности напитка получают мелкопузырьковый непрерывный слой пенной шапки высотой около 10 мм при высоте напитка 49 мм. Контрольный продукт имеет аналогичный рецептурный состав, и его получают аналогично, но с замещением клатрата α-циклодекстрин-N₂O 3 г не образовавшего комплекс α-циклодекстрина, при этом получают средне/крупнопузырьковый слой пенной шапки высотой около 5 мм (как измерено по стенкам мерного стакана), который не полностью покрывает поверхность напитка высотой 51 мм. Во время получения газированных напитков - эспрессо и каппучино - видно, что выделяется небольшое количество газа или газ не выделяется вообще, как видимые пузырьки или пенная шапка из клатрата α-циклодекстрин-N₂O до момента добавления горячей воды для восстановления концентратов жидкого напитка. Применение клатрата α-циклодекстрин-N₂O вместо равной массы не образовавшего комплекс α-циклодекстрина, по меньшей мере, вдвое увеличивает высоту и объем получаемой пенной шапки в газированных напитках эспрессо и каппучино по сравнению с соответствующими им контрольными продуктами. Газированные напитки эспрессо и каппучино, в рецептурный состав которых входит клатрат α-циклодекстрин-N₂O, имеют превосходный вкус и внешний вид.

Реферат

Изобретение относится к газированному продукту, включающему клатрат твердого вещества и газа, и способу его получения. Клатрат твердого вещества и газа, по изобретению, выбран из группы, состоящей из клатрата α-циклодекстрин-газ и его производного, с содержанием газа от около 1 см3/г до около 20 см3/г.Включение в состав газированного продукта клатрата твердого вещества и газа придает продукту устойчивость при хранении, без потери газа и пенкообразования, увеличивает высоту и объем пенной шапки в газированных напитках, улучшают органолептические характеристики, внешний вид и вкус, позволяет сократить размер упаковок для продуктов. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула