速溶饮料粉末 【发明领域】
本发明涉及一种在冲调(reconstitution)时提供改善起泡的速溶饮料粉末，优选速溶咖啡粉末。本发明还涉及这种粉末的用途，以及制备所述粉末的方法。
【发明背景】
已描述了大量方法以改善速溶饮料的泡沫形成。例如WO 97/33482涉及一种包含含有气体的可溶调白料粉末和可溶咖啡粉末的可溶咖啡饮料粉末。EP 0 154 192 B2和GB 2 154 422 A描述了通过将水加入蛋白质/乳糖重量比为1/3至1/5且包含稳定盐的粉碎材料中而得到起泡饮料的方法。
起泡奶精(creamer)也公开于US 4,438,147中。EP 1 627 572给出了一种提高喷雾干燥粉末的起泡能力的方法，由此，具有内部空间的粉末化可溶组合物的无定形粒子被气体装填。EP 1 627 568给出了用加压气体装填内部空间以得到起泡可溶咖啡粉末的另一方法。具有起泡上表面的可溶咖啡饮料描述于US 6,964,789中。
大多数现有技术处理的是具有奶精组分的饮料，其经冲调提供所需的泡和沫。然而，较少引文涉及不包含奶精组分但在上表面上仍呈泡沫的速溶饮料。这种饮料组合物例如描述于US 5,882,717和EP 0 839 457中。据说冲调咖啡饮料具有改善的杯内泡沫，这类似在由炒制和研磨的espresso咖啡制得的espresso上形成的泡沫(所谓“crema”)。
因此，泡沫速溶饮料领域仍存在改善的空间。
发明目的
因此，本发明的目的是改善速溶饮料粉末冲调时产生的泡沫的稳定性和量。
发明概述
因此，此需要通过独立权利要求的特征解决。从属权利要求进一步扩展了本发明中心观点。
因此，在第一方面，本发明涉及包含多孔粉末粒子的速溶饮料粉末，其特征在于粉末粒子的孔隙率为至少65％，优选至少70％。
根据权利要求1-5中任一项的粉末在制备速溶饮料中的用途也构成本发明一部分。
本发明的第三个方面涉及一种制备速溶饮料粉末的方法以及可通过所述方法得到的产品，所述方法包括如下步骤：
a.使速溶饮料提取物经受50-400巴，优选150-400巴的压力，
b.将气体加入加压的提取物中，和
c.将提取物喷雾和干燥以形成速溶饮料粉末。
附图
下面参考附图中所示的技术方案进一步描述本发明，其中：
-图1显示了本发明产品(PI I和PI II)的粒子孔隙率和现有技术产品(PA I、PA II和PA III)的粒子孔隙率，
-图2为显示本发明产品(PI I和PI II)和现有技术产品(PA I、PA II和PA III)的粒子空隙空间分布的平均孔径(D50)和相同分布的跨距((D90-D10)/D50)的图，
-图3描述了作为本发明产品(PI I和PI II)和现有技术产品(PA I、PAII和PA III)的孔隙率的函数的crema的量，
-图4为制备本发明粉末的方法草图描述，
-图5为测量饮料粉末经冲调形成的crema的量的装置图。冲调容器的内径为71mm，内部高度为77.5mm，盖的高度为65mm，和
-图6为由X射线断层照相法得到的在两种不同的放大倍率下本发明典型咖啡粒子层的两个横截面。刻度条分别表示500微米(上面的图像)和250微米(下面地图像)。
发明详述
本发明涉及具有改善crema的速溶饮料组合物。“crema“意指在液体表面上形成的细泡沫。crema例如在用专用咖啡机在高压下提取经炒制和研磨的咖啡时观察到。
在以下说明书中，已作为优选实施方案的速溶咖啡组合物进行说明。然而，速溶饮料组合物也可以为可可、巧克力、茶、汤、果汁饮料等。
速溶饮料组合物意指可通过加入液体如热水或冷水、牛奶、果汁等冲调的干燥，可溶性粉末组合物。
本发明速溶咖啡粉末包含多孔粉末粒子，其特征在于所述粉末粒子的孔隙率为至少55％，优选至少65％，甚至更优选至少70％。在优选实施方案中，粉末粒子孔隙率为65-85％，更优选65-80％，甚至更优选70-80％，最优选70-75％。
孔隙率可通过本领域已知的方法测量。例如孔隙率可通过如下等式测量：
Vp-VcmVp×100]]>
其中Vp为粒子的体积，Vcm为粒子中咖啡基质的体积。这些值可通过标准测量方法如水银孔隙法以及通过X射线断层照相技术测定。
因此，本发明粉末的特征在于与已知产品相比的高孔隙率(见图1)。高孔隙率不仅有助于本发明粉末的良好溶解性，而且它还使得粉末冲调时形成的crema量提高。
本发明粉末的孔可具有为小于80微米，优选小于60微米，更优选小于40微米，最优选小于25微米的平均直径D50。粒子中的空隙空间分布通过X射线断层照相法测量。表征本发明粉末的孔尺寸比US 5,882,717所述的大。然而，令人惊讶地已发现较大的孔尺寸仍提供最终冲调产品中的细且丰富的crema。
本发明粉末还可通过由X射线断层照相法获得的粒子中的空隙空间分布的跨距表征。分布的跨距通过如下等式计算：
其中D90、D10和D50表示直径，其中分别90％、10％和50％的粒子体积在粒度为此值以下的粒子中。因此，小于4，优选小于3，更优选小于2，最优选小于1.5的分布跨距因子(n)表征本发明粉末的孔。跨距因子(n)越低，粒度分布越均匀且尖锐。因此，本发明产品的特征在于比现有技术产品更尖锐的粒度分布(参见图2)。
粉末粒子的粒度可例如通过中值粒径(体积分布)，X50表征。X50优选50-500微米，例如100-300微米，或150-250微米。
本发明粉末上的这些特征赋予的优点包括粉末在液体中冲调时提高的crema和crema的稳定性。
在第一个方面中，已发现提高的孔隙率提供给速溶饮料提高的溶解度和crema的量。图3显示具有比本发明产品(PI I和PI II)低的孔隙率的所有现有技术产品(PA I、PA II和PA III)相应地产生更低量的crema。产生的crema的量可用简单装置测量(图5)，所述装置由连接在储水器上的冲调容器组成，首先将其用阀隔开。在冲调容器中的速溶饮料(对于这里提到的所有结果，均在85℃下对5g粉末使用200ml去离子水)以后，将冲调容器用专用盖封闭，其末端是带刻度的毛细管。然后将冲调容器与储水器之间的阀打开，水(任何温度的标准自来水)将经冲调的饮料推入毛细管中，从而获取crema体积的读数。
根据此测量方法，显示现有技术产品产生约6-9mL crema，而本发明产品经冲调产生10mL以上的crema。
还认为孔尺寸的窄尺寸分布赋予crema稳定性，这在现有技术产品中未观察到。更令人惊讶的是，已发现如上定义的孔尺寸与窄尺寸分布和与高孔隙率的组合赋予冲调产品在泡沫结构、稳定性和量方面的改善感官性能。
尽管并不排除在本发明之外，但已用于许多现有技术产品中以提供泡沫产品的奶精、乳蛋白、脂肪、稳定盐等的存在并不是必需的。因此，泡沫饮料可在不使用任何添加剂的情况下，通过简单改善粉末粒子的上述参数而得到。在一个实施方案中，本发明饮料粉末包含奶精和/或调白料。
因此提供了本发明粉末在制备速溶饮料中的用途。优选地，速溶饮料为咖啡。本发明粉末在液体中的冲调提供具有至少10mL crema的速溶饮料(当在200ml水中使用5g粉末时)。如图3所示，这是对已知产品相当大的改善。
图4中说明了制备本发明速溶饮料粉末的方法。在第一个步骤中，使速溶饮料提取物经受高压，通常50-400巴，优选150-350巴。在高压泵(2)以前和/或以后，将提取物在混合装置(1)中混合。因此将速溶饮料输送至具有高压泵(2)的雾化喷嘴(3)中。在优选实施方案中，提取物为在10-70℃，优选30-70℃下干物质含量为35-70％的咖啡提取物。可有利的是将咖啡提取物的含油量保持在低水平。
例如在一个实施方案中，在高压泵(2)与雾化喷嘴(3)之间将气体加入加压的提取物中。在另一实施方案中，将气体在高压泵以前加入提取物中。通常，气体选自氮气、二氧化碳、一氧化二氮或氩气。优选氮气。气体的加入量的控制使得所有气体溶解在提取物中。可将气体通过水或水溶液加入。因此，水或水溶液可以用所述气体饱和或过饱和。此时，将水或水溶液加入加压提取物中。水或水溶液可另外包含芳香物(aromas)、泡沫增强、泡沫稳定组分等。静态混合机或旋转式搅拌/混合装置(1)可用于确保溶解气体的恒定浓度。
然后将加压提取物以雾化喷嘴(3)喷雾。由于雾化喷嘴处的快速压降，溶解的气体脱气并在喷雾液滴中形成气泡。喷雾干燥期间的塔温度可例如为70-115℃。产生的速溶饮料粉末的多孔结构然后通过热(喷雾干燥)固化。
可通过上述方法得到的速溶饮料也构成本发明的一部分。
本发明通过如下非限制性实施例进一步阐明。
实施例
本发明速溶饮料粉末如下制备：
-用标准可溶咖啡加工技术提取85％咖啡的Robusta配混物，然后将提取物浓缩至45-55％的固体物质含量。
-以600-800kg/小时的提取物流速，将提取物加热至50-60℃，并将其加压至130-160巴。将1-3(例如1.3-2.0)Nl/kg固体氮在150巴下注入加压的提取物中，导致氮气溶解。
-在70-90℃的塔温度下将提取物喷雾干燥。
用于评估粒子孔隙率的水银孔隙计
AutoPore IV 9520用于结构评估(Micromeritics Inc.Norcrose，GA，美国)。Hg侵入的操作压力为0.4-90psia(低压为0.4-40psia，高压端为20-90pisa)。此压力下的孔直径为500-2um。
将约0.1-0.4g试样精确称重并装入透度计中(容积3.5ml，颈或毛细管茎直径0.3mm，茎容积0.5ml)。
在将透度计插入低压端以后，以1.1psia/min排出试样，然后在0.5pisa下转为中等速率和900μm Hg的快速率。排出目标为60μm Hg。在达到目标以后，在装入Hg以前连续排出5分钟。
测量以设定时间平衡进行。即，采集数据的压力点和在此压力流逝的时间为设定时间平衡(10秒)模式。在压力范围内大概收集140个数据点。
试样的总体积由汞和试样夹具的初始体积得到。内部粒子空隙的体积在侵入至多2μm汞以后得到。从试样的总体积中减去内部粒子空隙得到粒子体积。粒子中的空隙空间的体积通过从粒子体积中减去咖啡基质的体积而得到。咖啡基质的体积由试样重量和咖啡基质密度得到。粒子孔隙率为粒子中的空隙体积与粒子体积之比。
通过微型计算机X射线断层照相法和3D图像分析测定咖啡粒子的内部结构
图像获取
X射线断层照相扫描用具有80KV和100uA X射线束的1172 SkyscanMCT(Antwerpen，比利时)进行。扫描用Skyscan软件(版本1.5(build 0)A(Hamamatsu 10Mp照相机)进行，再现用Skyscan recon软件(版本1.4.4)。
在聚苯乙烯管(直径1.6mm，高2mm)中扫描咖啡粒子，或将胶带(最大直径4mm)覆盖上一层咖啡粒子并扫描。对于1um的像素大小，将照相机设置为4000×2096像素并放在远处。曝光时间为2356ms。180°扫描，旋转步阶为0.3°，影像平均(frame averaging)为4。
采集数据的再现以0.008-0.22的对比度在平均400片上进行。光滑和环形伪影减薄分别设置在1和5。
图像的3D分析
3D图像分析在1um每像素数据集上用CTAn软件(版本1.7.0.3，64-bit)进行。分析在两个步骤中进行：(i)第一个步骤是通过排除内部粒子空隙选择要分析的粒子，(ii)第二个步骤是得到粒子的孔隙率分布。通过此技术得到的粒子孔隙率值与水银孔隙法近似相符。
(i)选择粒子，即有意义的体积：
1um每像素分辨率的灰度(255灰度)图像在30灰度下分割，通过除去任何小于16像素的单光点而净化，然后通过数学形态学方法(半径3像素)描述。有意义的体积的选择通过shrink-wrap功能进行，然后使此体积通过数学形态学方法(半径3像素)消蚀以适应粒子表面。
(ii)粒子中的空隙空间分布：
再次装载灰度图像并在40灰度下分割。然后作为孔体积与粒子体积之比计算粒子孔隙率，其中粒子体积等于以上(i)定义的有意义体积。结构分离得到粒子孔尺寸分布。
饮料粉末通过上述方法制备并通过上述方法表征。结果显示于图1、2和3中，其中PI I和PI II为由咖啡提取物制备的本发明饮料粉末，PA I、PA II和PA III为通过现有技术方法由咖啡提取物制备的饮料粉末。PA II和PA III为市售的可溶咖啡粉末，提供具有良好crema的espresso。图6显示本发明咖啡饮料粒子结构的典型实例。