气体泻流组合物以及制造和使用其的方法 技术领域 本发明涉及气体泻流组合物， 特别地， 具有在颗粒内在内部空隙中容纳的压缩气 体的气体泻流颗粒物组合物， 所述压缩气体能够慢慢地和可控制地通过在颗粒内的限制性 通路逸出， 以及制造和使用这样的组合物的方法。可以使用本发明的气体泻流组合物， 例 如， 作为可溶气体存储和释放成分， 当其被结合进速溶 / 即食 (instant) 食物或饮料产品并 且与液体重组时， 它们提供了泡沫 (foam)、 浮沫 (froth) 或充气质地 (aerated texture)。
背景技术 许多通常制备的食物制品包括浮沫或泡沫。例如， 卡普奇诺 (cappuccino)、 奶昔 (milkshakes) 和一些汤可以具有浮沫或泡沫。 虽然常规制备的食物制品可能被一些消费者 优先考虑， 但是其它消费者越来越需要消费者制备的速溶食物备选方案的便利性。为了适 应消费者偏好， 制造商已经， 通过开发具有与常规制备的食物制品相同或相似的特性的速 溶食物制品， 发展了速溶食物产品， 其向消费者提供他们从方便的速溶食物产品中需要的 食物产品。 制造商的一个挑战是如何从速溶食物制品中产生具有浮沫或泡沫的食物产品。
一种先有的用于制造具有浮沫或泡沫的速溶食物产品的方法是通过使用粉末状 发泡组合物， 其当在液体中重构时产生泡沫。发泡粉组合物已经被使用来将浮沫或泡沫化 质地赋予各式各样的食物和饮料。例如， 发泡组合物已经被使用， 当同水、 牛奶或其他适合 的液体相结合时， 将浮沫或泡沫化质地赋予速溶卡普奇诺及其他咖啡混合物， 速溶提神饮 料混合物， 速溶汤混合物， 速溶奶昔混合物， 速溶甜食漫顶， 速溶沙司， 热或冷的谷物等。
一个先有的制造发泡组合物的方法由美国专利 6,713,113 提供， 其公开了制造粉 末化可溶性发泡成分 ( 其包括含碳水化合物、 蛋白质和捕集的压缩气体的基体 ) 的方法， 其 是通过下述方式制备的 ： 将组合物加热至高于玻璃化转变温度， 同时在压力容器中与压缩 气体接触， 然后通过快速释放气体压力来猝灭或冷却来降低组合物的温度至 低于组合物 的玻璃化转变温度并且防止从存在于基体中的密闭的孔中损失压缩气体。 加热组合物高于 玻璃化转变温度可以潜在地导致不希望的非氧化性变棕 (Maillard) 反应， 其可能不利地 影响被包装的食物产品的外观、 香味和货架寿命。 此外， 将压力容器内的组合物加热至高于 其玻璃化转变温度典型地需要使用高度专用化设备， 延长的加工时间， 和大量能量， 全部这 些可能不利地提高设备和生产成本并且基本上降低生产速度。
国际公开号 WO 2004/019699 公开了另一用于制造发泡组合物的方法， 其中蛋白 质组合物在高于组合物的玻璃化转变温度的温度下在压力容器中经受用压缩气体的气化， 随后猝灭或冷却而将组合物的温度降低到低于玻璃化转变温度并且防止压缩气体从存在 于基体中的密闭的孔中的损失。 发泡组合物优选地包含增塑剂如碳水化合物多元醇或糖醇 和构成其中公开的全部工作实施例基础的发泡组合物包含 5wt％水平的碳水化合物甘油。
美国专利申请公开号 2003/0026836 公开了用于形成碳水化合物型药物或食 品的片剂或粉末的方法， 其包括 ： 使包括饮料基础物质如可溶咖啡， 发泡粉， 糖和奶油 (creamer) 的片剂或粉末经受压力和高于玻璃化转变温度的温度以当与水接触时生产具有
提高溶解性或分散性的片剂或粉末。 另外， 公开了一种方法， 其促进片剂或不起泡沫的粉末 的溶解或分散， 包括在高于玻璃化转变温度的温度下使片剂或粉末经受压缩气体， 同时在 压力容器中， 随后猝灭或冷却， 有效地降低温度至低于玻璃化转变温度， 以便在其中存在的 密闭的孔中捕集压缩气体来促进当与水接触时的片剂或粉末的溶解或分散。
美国专利申请公开号 2006/0040033 和 2006/0040034 公开了分别用于形成非碳水 化合物和非蛋白质发泡组合物的方法， 其中蛋白质或碳水化合物颗粒分别在压力容器中用 气体进行加压， 被加热至高于玻璃化转变温度的温度， 冷却至低于玻璃化转变温度的温度， 和降低压力， 从而有效地在存在于颗粒中的多个密封的内部空隙中捕集压缩气体。虽然这 些方法提供了无碳水化合物或无蛋白质的发泡组合物， 相比于包含蛋白质和碳水化合物的 其它组合物来说， 在加工期间， 其对于变棕和形成异味 (off-flavors) 是不太敏感的， 它们 需要使用专用设备， 应用加热和冷却和长加工时间。
美国专利申请公开号 2006/0040023 公开了用于制造具有提高的发泡能力的粉末 状可溶性发泡组合物的方法， 其包括在其开放的内部空隙中容纳的具有大气压力气体的无 定形颗粒。该方法涉及将外部的气体压力施加到粉末化的可溶性喷雾干燥的组合物， 其包 括具有密封的空的内部空隙的无定形颗粒， 和使组合物降低压力使得组合物的空的内部空 隙的至少一部分对大气压开放并且用大气压力气体填充。 尽管该方法具有在不加热或冷却 的情况下能够快速进行的优点， 但其没有捕集颗粒中的压缩气体， 这限制了组合物的发泡 能力， 相对于根据捕集密闭的孔或密封的内部空隙中的压缩气体的方法制造的那些来说。
虽然现有方法可以用于产生发泡食物和饮料添加剂， 仍然需要一种产生发泡组 合物的方法， 其可用于容纳和递送大量的压缩气体， 却没有现有方法的缺点。例如， 现有 方法使目标组合物经受高于玻璃化转变温度的高温， 这可能导致组合物变棕， 和产生异味 (off-flavors)。 另外， 现有方法提供了具有捕集在密闭的孔或密封的内部空隙中的压缩气 体的组合物， 并且尽管捕集的压缩气体的体积可能随时间降低， 如由于在运输和处理期间 组合物所招致的损伤， 与速溶食物或饮料混合物中的水分接触， 或暴露于常压水蒸气， 但是 使用常规的加压设备， 在不需要进行加热和冷却的情况下， 这些组合物不能简单且快速地 大规模生产。 此外， 现有组合物没有提供压缩气体的便利地可再填充源， 特别地在离开生产 设备以后。
本发明可以用于实现这些需要， 以及其它需要和益处， 如从本发明的以下实施方 案的描述中将显见。 发明内容
因此， 根据一方面， 本发明提供了气体泻流颗粒物组合物， 其包括颗粒， 所述颗粒 具有外表面， 在颗粒内的多个内部空隙、 在颗粒内的多个限制性通路和在第二高压下与内 部空隙一起包含的可食用气体 ( 在第二高压下包含在内部空隙中的可食用气体 )。限制性 通路提供了内部空隙和外表面之间的气态连通并且具有限制性直径。限制性直径有效地 (1) 当颗粒接触在第一高压下的可食用气体时， 允许可食用气体从外表面通过限制性通路 进入内部空隙， 从而提供其中内部空隙包含在第二高压下的可食用气体的颗粒， 和 (2) 当 使颗粒不接触在第一高 压下的气体时， 允许在第二高压下的内部空隙中的气体从内部空 隙慢慢地和可控制地通过限制性通路逸出。第二高压等于或小于第一高压， 但大于环境压力。 包含在第二高压下的可食用气体的具有内部空隙的颗粒， 当与水性介质接触时， 迅速地 溶解， 由此将可食用气体从内部空隙释放到水性介质而提供泡沫、 浮沫或充气质地给水性 介质。
根据本发明的另一方面， 提供了制造气体泻流颗粒物组合物的方法， 所述气体泻 流颗粒物组合物包括颗粒， 所述颗粒具有外表面， 在颗粒内的多个内部空隙， 在颗粒内的多 个限制性直径通路， 在第二高压下与内部空隙一起包含的可食用气体 ( 在第二高压下包含 在内部空隙中的可食用气体 )， 其在内部空隙和外表面之间气态连通。该方法包括 ： 使包括 颗粒的可溶性、 气体注入的、 喷雾干燥的颗粒物成分与可食用气体在第一高压下在环境温 度下接触， 所述颗粒具有外表面、 在颗粒内的多个内部空隙和在颗粒内的多个限制性直径 通路， 使得可食用气体从外表面通过限制性直径通路进入内部空隙， 从而提供其中内部空 隙包含在第二高压下的可食用气体的颗粒， 并随后， 当使颗粒不接触在第一高压下的气体 时， 允许在第二高压下的在内部空隙内的可食用气体慢慢地和可控制地从内部空隙通过限 制性通路逸出。第二高压等于或小于第一高压， 但大于环境压力。 附图说明 图 1 是相对于卡普奇诺混合存储时间绘制的显示饮料初始浮沫高度的图表 ； SMP 批次 -1， 用氮气加压 ； 在减压后 5 分钟测试 ；
图 2 是相对于卡普奇诺混合存储时间的自然对数绘制的显示饮料递增初始浮沫 高度的图表 ； SMP 批次 -1， 以 1000psi 氮气加压 5 分钟 ；
图 3 是显示颗粒物成分气体 - 负载压力和时间对卡普奇诺饮料初始浮沫高度的效 果的图表 ； SMP 批次 -3， 用氮气加压 ； 减压后 5 分钟测试
图 4A-4F 是显示在负载以压缩气体前颗粒物成分的外内表面和多孔结构的扫描 电子显微照片 ；图 4A ： 颗粒物成分， 在 200 倍放大倍数下 图 4B ： 颗粒表面， 在 2607 倍放大 倍数下 图 4C ： 颗粒横截面， 在 1988 倍放大倍数下 图 4D ： 颗粒内部， 在 5299 倍放大倍数下 图 4E ： 颗粒内部， 在 7500 倍放大倍数下 图 4F ： 颗粒表面， 在 10356 倍放大倍数下
图 5 是相对于使用水银孔率法侵入分析获得的平均孔径分布绘制的、 显示了图 4A-4F 中所示的颗粒物成分的递增孔体积的图表 ； SMP 批次 -3， 在经受加压气体以产生气体 泻流组合物前 ； 和
图 6 是相对于使用氮气吸附分析获得的平均孔径分布绘制的、 显示了图 4A-4F 中 所示的颗粒物成分的递增孔表面面积的图表 ； SMP 批次 -3， 在经受加压气体以产生气体泻 流组合物前。
具体实施方式
本发明涉及气体泻流组合物， 和特别地涉及气体泻流颗粒物组合物， 其包括颗粒， 所述颗粒具有在其多孔结构内容纳的压缩气体。根据本发明的一个方面， 提供了气体泻流 颗粒物组合物， 其包括颗粒， 所述颗粒具有外表面， 在颗粒内的多个内部空隙、 在颗粒内的 多个限制性通路和在第二高压下与内部空隙一起包含的可食用气体 ( 在第二高压下包含 在内部空隙中的可食用气体 )。限制性通路提供了内部空隙和外表面之间的气态连通并且 具有限制性直径。限制性直径有效地 (1) 当颗粒接触在第一高压下的可食用气体时， 允许可食用气体从外表面通过限制性通路进入内部空隙， 从而提供其中内部空隙包含在第二高 压下的可食用气体的颗粒， 和 (2) 当使颗粒不接触在第一高压下的气体时， 允许在第二高 压下的内部空隙中的气体从内部空隙慢慢地和可控制地通过限制性通路逸出。 第二高压等 于或小于第一高压， 但大于环境压力。包含在第二高压下的可食用气体的具有内部空隙的 颗粒， 当与水性介质接触时， 迅速地溶解， 由此将可食用气体从内部空隙释放到水性介质而 提供泡沫、 浮沫或充气质地给水性介质。
如本文中使用的， “孔结构” 是指颗粒的多个内部空隙， “内部空隙” 是指开放的内 部空隙， 亦称颗粒的开孔， 其直接地或间接地连接到周围的大气并且还可以彼此通过颗粒 中的通路或开口如裂隙、 洞、 孔等和 / 或其组合互联， 其中这样的开口的至少一部分具有足 够小的直径从而基本上阻止了通过分子泻流过程的压缩气体从其中的逸出。 如本文中使用 的， 术语 “密闭的内部空隙” ， 亦称 “密封的内部空隙” 或 “密闭的孔” ， 是指未连接到周围的大 气的颗粒的那些内部空隙或孔。
优选地， 存在于颗粒中的开口的至少一部分是限制性通路。 也就是说， 它们具有这 样的限制性直径， 其相比于内部空隙的至少一部分的直径来说是明显较小的 ( 即， 约 1/10， 优选地约 1/100， 和更优选地约 1/1000)。限制性通路使得将气体分子转移出内部空隙的至 少一部分变慢， 有效地基本上阻止压缩气体的至少一部分从颗粒物孔结构中逸出。在具有 不均匀横截面的限制性通路中， 最窄横截面直径是支配气体分子转移速率的限制因素。如 本文中使用的， 使用术语 “直径” 来描述开口、 限制性通路或孔平均横截面直径的尺寸。
优选地， 限制性通路的至少一部分的直径为小于约 1 微米 (μm)， 更优选地小于约 0.1μm， 最优选地小于约 0.01μm， 和， 任选地， 小于约 0.001μm。 0.001μm 的直径等于 1 纳 其仅仅略大于许多气体如大气中存在的那些的有效分子直径， 或所谓米 (nm) 或 10 埃的运动直径或碰撞直径。 例如， 氢气、 氦气、 氖气、 氩气、 氪气、 氮气、 氧气、 二氧化碳和氧化亚 氮 (nitrous oxide) 的分子直径为约 2-5 埃。
开放的内部空隙， 其至少一部分直接地或间接地通过限制性通路连接到周围的大 气， 可以具有大概球形形状， 其直径优选地为约 0.01-2000μm、 更优选地约 0.1-1000μm 和 最优选地约 1-100μm， 但是也预期了具有其它形状和 / 或直径的内部空隙。单个颗粒还可 具有大概球形形状， 其直径为优选地约 0.5-5000μm、 更优选地约 1-1000μm 和最优选地约 5-500μm， 但是也预期了具有其它形状和 / 或直径的颗粒。用压缩气体填充颗粒的过程， 在 本文中也称为负载， 典型地基本上没有改变颗粒形状或直径， 但是可以提高颗粒中开口和 / 或限制性通路的数目和 / 或直径。在有些情况下， 例如当加压颗粒快速降低压力时， 由于气 体分子对孔结构的内表面所产生的非平衡力的突然形成， 在一定程度上一些颗粒可能碎裂。
如本文中使用的， 术语 “气体泻流” 是指存在于颗粒物的内部空隙中的气体分子以 缓慢和可控的方式 ( 通常符合气体泻流的确立原则 ) 通过内部空隙中的开口泻流。如本领 域技术人员已知的， 根据气体运动理论， 理想气体的泻流速率与以下因素有关 ： 气体压力、 温度和分子量， 包围气体的容器的容积， 和容器中开口的面积。 如果泻流速率表示为每单位 时间 (t) 从容器中通过具有面积 A 的开口逸出的气体的摩尔数 (N)， 那么该速率可以表示为 N 的变化 (dN)/t 的变化 (dt)。这种速率可以获自 dN/dt ＝ A(Pi-Po)/(2πMRT)0.5， 其中 Pi 是容器内的气体压力， Po 是容器外的气体压力， π 是数学常数 pi(3.14)， M 是气体分子量， R 是理想气体常数， 和 T 是温度。 可能从容器中泻流的气体的摩尔数 (N) 可以获自理想气体方程， 其表示为 N ＝ V(Pi-Po)/RT， 其中 V 是容器容积。这些公式一般地支配了从本发明的 颗粒物组合物中气体泻流的速率和持续时间。然而， A 和 Pi 的值对于颗粒物组合物来说是 不容易测量的， 并且因此， 通过试验获得气体泻流的速率和持续时间。因为 Pi 随时间连续 地下降， 在施加到颗粒物组合物的外部气体压力被释放， 并且以大致指数速率接近 Po 时， 从颗粒物组合物中气体泻流的速率一般地随 时间按指数下降直到容器中的气体压力 (Pi) 与周围的大气或真空中的气体压力 (Po) 达到平衡。
应当指出， 然而， 在物理化学领域中， 气体泻流是一种理想化类型的气体扩散， 其 通常表示为单个气体分子通过具有很小 (negligible) 长度的小孔口的顺次流动， 其以在 较高的内部和较低的外部气体压力之间的相对小的气体压降发生， 在孔口内时没有与其它 气体分子或者与孔口壁的碰撞。因此， 本发明的组合物的气体泻流性能不能被期待完全符 合源自气体运动理论的物理 - 化学关系， 因为那些关系是基于在理想条件下的理想气体的 性能而形成的。典型地用于本发明中的高压能够引起气体显著地偏离理想特性。此外， 本 发明的组合物典型地具有复杂、 不均匀的孔结构， 其特征在于各种各样的内部空隙、 开口和 限制性通路直径。更进一步地， 限制性通路可以以长的或蜿蜒的孔的形式或者以具有不平 表面的裂隙的形式存在， 这允许气体分子与其中存在的其它分子和 / 或与周围的壁碰撞。 在许多情况中， 本发明的加压颗粒物成分可以最初以在减压后即刻在比较短的周 期 ( 即， 数秒或数分钟 ) 期间更一般地符合本体流动 ( 即所谓的质量流动、 粘滞流动或湍流 流动 ) 的确立原则的方式释放气体分子， 因为在基本上没有被阻止的情况下， 在通过任何 非限制性通路连接到大气的内部空隙中容纳的压缩气体可以快速地逸出。 这种相对短暂的 气体的最初释放将典型地迅速地转变为分子泻流， 其然后将占据更长的时间周期。 实际上， 在此情况下， 转变为分子泻流典型地以比测量颗粒物中容纳的气体的含量和从中的气体损 失的速率所需要的时间更快地发生。
气体泻流的速率主要地受颗粒的孔结构支配并且将通常随着开口和连接内部空 隙与周围的大气的限制性通路的递减的直径、 数目和 / 或体积而减小。如果颗粒不具有所 需要的孔结构， 那么分子泻流或者将没有发生， 或者将仅仅在将严重限制作为发泡剂的组 合物的有用性的非常短的时间周期期间内发生。 气体泻流的速率和持续时间可以受到颗粒 物成分的其它物理性能如内部空隙的直径、 数目和 / 或体积， 内部空隙体积与限制性通路 体积的比值和限制性通路开口总面积， 以及加工条件如气体压力和用压缩气体填充孔结构 所使用的时间的影响达不同程度。
众所周知， 当存在于容器中的气体分子的平均自由程 ( 在碰撞之间移动的平均距 离 ) 是相比于针孔直径大的和相比于容器直径小的时候， 在模型系统如具有针孔的容器中 的气体泻流的发生是有利的。这些条件降低了气体分子与容器壁和与针孔的碰撞频率， 并 且用于妨碍气体从容器中逸出的速率。虽然不希望受理论的限制， 据信通过本发明的组合 物的气体泻流类似地受益于存在， 相比于颗粒物组合物的孔结构中存在的气体分子的平均 自由程， 的至少一些相对小的限制性通路直径， 至少一些相对大的内部空隙直径。
在不同条件下的不同的气体分子的平均自由程可以使用归因于气体运动理论的 确立关系来估算。平均自由程通常随着递减的气体压力和随着递增的气体分子量而增加。 在典型地用于将气体负载入本发明的颗粒物组合物的较高压力下， 气体分子的显著缩短的 平均自由程可以提高气体流动通过限制性通路中的至少一些进入内部空隙的速率从而有
利地缩短所需要的气体负载时间。相反地， 在使组合物降低压力后即刻主导的缩短的平均 自由程可以产生从颗粒中较快速率的气体损失， 相比于在足以降低气体压力的时间周期后 存在的情况相比， 并且因此延长了平均自由程。因此， 在降低压力后， 气体泻流的速率稳定 地以指数速率降低。
众所周知在模型泻流系统中的气体分子与其它分子和容器的内表面碰撞直到与 针孔直接 “碰撞” 从而从容器中逸出。再次， 虽然不希望受到理论的限制， 据信这种机理通 常在本发明的气体泻流组合物中占主导， 例外的是气体分子与其它气体分子和内部空隙的 表面碰撞直到它们直接地与开口或限制性通路 “碰撞” 从而从内部空隙中选出到周围的大 气。 更进一步地， 因为存在于本发明的组合物中的内部空隙可能是高度互联的， 据信通过开 口和限制性通路， 可能在某些程度上通过除分子泻流之外的本体流动的过程， 气体分子可 以在潜在地许许多多的内部空隙之间交换， 并且在孔结构内气体分子可能采用的所得的迷 宫状路径可能有利地使泻流速率变慢， 如当气体分子最后从颗粒表面上的外部开口或限制 性通路中逸出时所测量的。
因此， 优选地， 限制性通路的直径为在内部空隙中容纳的气体分子的直径的约 2- 约 5000 倍， 更优选地约 2- 约 500 倍， 最优选地约 2- 约 50 倍。关于在内部空隙中容纳的 气体分子， 术语 “容纳” 是指气体 存在于颗粒物的开放的内部空隙中并且给定足够的时间， 能够进入和离开内部空隙。优选地， 在根据本发明的实施方案将气体负载到颗粒物组合物 中后， 存在于颗粒物中的大部分气体是在连接到周围的大气的其开放的内部空隙中容纳的 压缩气体。可能存在于粉末中的其余的任何气体主要地是通过颗粒物的制造， 例如通过气 体注入的喷雾干燥水溶液， 在密闭的内部空隙中捕集的未加压气体。
如本文中使用的， 术语 “结构” 、 “颗粒物结构” 、 “颗粒结构” 或 “粉末结构” 是指这 样的结构， 其包含互联和 / 或对大气开放的许多内部空隙。术语 “孔结构” 是指这样的结 构， 其包含内部空隙、 开口和限制性通路， 其全部对大气开放并且在至少一些程度上可以彼 此互联。 在孔结构内存在的内部空隙能够容纳大量的压缩气体， 当颗粒物在液体中溶解时， 其以气泡的形式释放， 从而产生泡沫、 浮沫、 充气质地， 或其它益处。术语 “无定形” 是指玻 璃状结构， 其主要地是非晶的。
术语 “粉末状可溶性发泡组合物” 、 “粉末状发泡组合物” 、 “颗粒物发泡组合物” 或 “发泡组合物” 是指任何颗粒物组合物， 其可溶于或分解在液体中， 特别地在含水液体中， 并 且当与这样的液体接触时， 形成泡沫或浮沫， 或提供充气质地。
术语 “环境温度” 是指室温， 其典型地为约 18-30℃， 但可以更高或更低。环境温度 常常在科学实验中被记录为是 “在 25℃” ， 如本文中所实施的， 尽管实际的室温可能是略微 更高或更低的。术语 “大气压力” 是指环境压力， 其随着天气和海拔高度略微变化， 在海平 面处等于 1 个大气压压力。术语 “压缩气体” 是指被压缩到大于环境压力的压力的气体， 并 且亦称为超大气压压力气体。
根据本发明可以适当地使用的气体可以选自氮气、 二氧化碳、 氧化亚氮 (nitrous oxide)、 空气、 氩气、 氧气、 氦气、 氢气或其混合物。 氮气是优选的， 但可能使用任何其它食品 级气体以便将外部的气体压力施加到粉末。 未被批准用于食品中的气体可以用于制造不被 设计用于消费的本发明的组合物。 此外， 在某些产品应用中， 可期望使用备选气体来加压颗 粒物成分， 如烃气体、 可食用的冷冻剂气体、 卤代烃或其混合物。 相比于常见的大气气体， 这些气体中的一些可以具有高很多的分子量， 并且因此可以提供显著较慢的从组合物中的泻 流速率， 以及其它益处。 备选气体的非限制性实例将包括丙烷、 氟利 昂 115 和氟利昂 318。
本发明的气体泻流组合物优选地由可食用的材料形成， 所述材料能够保留有用体 积的压缩气体达预定的时间周期， 其从数分钟至数年， 这取决于颗粒物成分的物理性能、 其 中容纳的气体的压力和组成、 储存温度和包装方法。 加工和包装方法， 包括任选地在压缩气 体下包装， 能够容易地被控制以便提供本发明的气体泻流组合物或其混合物， 如速溶食物 和饮料混合物 ( 其包含本发明的发泡组合物 )， 其具有特别适用于不同产品应用的货架寿 命。加工能够大规模地进行， 如在生产设备上， 或者较小规模地进行， 如在零售或饮食服务 设备上， 其中产品是待消费、 销售或分配的。
颗粒物成分可以是不同形式的， 包括碳水化合物、 蛋白质和 / 或其混合物。在一种 优选的形式中， 颗粒物成分具有无定形结构并且包括低密度的、 气体注入的喷雾干燥的脱 脂奶粉 (SMP)。如本文中使用的， 术语 “脱脂奶粉” 和 “SMP” 是指这样的颗粒物成分， 其包括 干燥脱脂 ( 脱脂 ) 牛奶 ； 这些术语包括脱脂奶粉、 无脂无水奶 (NFDM) 粉或其组合。SMP 和 NFDM 粉末典型地具有相似的组成， 但可以具有稍有不同的蛋白质含量， 因为前者必须具有 至少 34wt％的蛋白质， 而后者是未经调节的并且典型地具有 34-37wt％的蛋白质。 术语 SMP 和 NFDM 常常可互换地使用并且任一名称可以常常被用于描述相同粉末。 SMP 和 NFDM 粉末， 如用于本发明中的那些， 典型地包含约 1wt％的分散的残留奶脂肪， 但是确切水平不是关键 的并且可以是更高或更低的。 其他适合的气体泻流组合物可以由具有高于 SMP 和 NFDM 粉末的那些的脂肪水平 的、 低密度的、 气体注入的喷雾干燥的奶粉制造。 这样的粉末然而可能更敏感于氧化和形成 异味 (off-flavors)(off-flavors)， 这可能降低香味 (flavor) 品质和减小货架寿命。 进一 步地， 合适的气体泻流组合物可以由低密度的、 气体注入的喷雾干燥的脱脂奶或奶粉制成， 其已经， 在干燥前， 使用由脱脂奶或奶产生的乳蛋白浓缩物和 / 或分离物 ( 具有与在优选的 SMP 和 NFDM 组合物中存在的那些可比的或者更高的乳清和酪蛋白水平或总蛋白水平 ) 进行 配制。
如本文中使用的， 术语 “低密度的” 是指具有优选地低于约 0.35g/ml、 更优选地低 于约 0.30g/ml、 最优选地低于约 0.25g/ml 和任选 地低于约 0.20g/ml 的堆积密度 (bulk density) 的粉末。 在优选的形式中， 低密度的、 气体注入的喷雾干燥的颗粒物成分被配制以 便包括， 基于包括水分的总重量， 优选地至少约 60％、 更优选地至少约 80％、 更加优选地至 少约 90％和最优选地约 100％的 SMP 和 / 或 NFDM。在优选的形式中， 不是 100％的 SMP 和 / 或 NFDM 的颗粒物的任何部分可包括任选的碳水化合物喷雾 - 干燥载体 ( 或填充剂 )、 辅 助蛋白质源、 功能成分、 表面活性剂、 缓冲剂和 / 或其组合。
可用于配制颗粒物组合物的合适的任选的碳水化合物喷雾 - 干燥载体包括， 例如， 但不限于糖类、 多元醇、 糖醇、 寡糖、 多糖、 淀粉水解产物、 胶、 可溶性纤维、 改性淀 粉、 改性纤维素、 和其混合物。合适的糖类包括葡萄糖、 果糖、 蔗糖、 乳糖、 甘露糖、 海藻糖 (trehalose) 和麦芽糖。合适的多元醇包括甘油、 丙二醇、 聚甘油和聚乙二醇。合适的糖醇 包括山梨糖醇、 甘露糖醇、 麦芽糖醇、 拉克替醇 (lactitol)、 赤藓糖醇和木糖醇。 合适的淀粉 水解产物包括麦芽糖糊精、 葡萄糖浆、 玉米糖浆、 高麦芽糖浆和高果糖浆。合适的胶包括黄 原胶 (xanthan)、 藻酸盐、 角叉菜胶、 瓜尔胶、 胞外多糖 (gellan)、 刺槐豆和水解的胶。合适
的可溶性纤维包括菊粉、 水解的瓜尔胶和聚糊精。合适的改性淀粉包括物理或化学改性淀 粉， 其在水中是可溶的或可分散的。 合适的改性纤维素包括甲基纤维素、 羧甲基纤维素和羟 丙基甲基纤维素。
可用于配制颗粒物组合物的合适的任选的辅助的蛋白质源包括， 例如， 乳蛋白、 大 豆蛋白、 卵蛋白、 明胶、 胶原、 小麦蛋白和水解蛋白。合适的水解蛋白质包括水解明胶、 水解 胶原、 水解酪蛋白、 水解乳清蛋白、 水解乳蛋白、 水解大豆蛋白、 水解卵蛋白、 水解小麦蛋白 和氨基酸。
可能提高加工、 营养价值、 香味或外观的任选的功能成分可用于配制颗粒物组合 物， 并且可包括但不限于有机和无机盐、 表面活性剂、 乳化剂、 植物化学品、 营养添加剂、 流 动活性剂、 人工甜味料、 防腐剂、 着色剂和一些香料。 脂质包括但不局限于脂肪、 油、 氢化油、 相互酯化的油、 磷脂、 蜡、 甾醇、 甾烷醇、 萜烯和脂肪酸 ( 源自植物、 乳业或动物源 )。
本发明的颗粒物组合物能够通过任何有效地提供合适的颗粒物结构和孔结构的 方法来制造， 所述合适的颗粒物结构和孔结构具 有多个内部空隙， 直接地或间接地通过限 制性通路连接到大气和颗粒表面， 其能够容纳一定体积的压缩气体达一段时间， 优选地大 于约 1 天、 更优选地大于约 1 星期、 更加优选地大于约 1 月和最优选地大于约 1 年， 当在环 境压力下在非气密性 (non-hermetically) 密封的密闭容器中存储时。 在一个优选的形式中， 使用常规的气体注入的喷雾干燥水溶液来制造颗粒物组合 物。 在无气体喷射的情况下喷雾干燥水溶液典型地产生了具有相对小的内部空隙体积的颗 粒物组合物。 气体注入的喷雾干燥能够通过下述方式进行 ： 使用任何有效的气体分散方法， 或者在被输送到喷雾干燥器前或在喷雾干燥期间， 将气体或压缩气体分散到水溶液中 ( 优 选地提供约 1-6、 更优选地约 2-4 升的气体每千克的溶于水溶液和 / 或从喷雾干燥器中取出 的干燥固体的比值 )。因此， 气体可以被注入到水溶液的批料中， 但优选地连续地在到达喷 雾 - 干燥器之前与混合或均化一起在线注入。或者， 气体和水溶液的两个或更多个独立的 物流可以在喷雾干燥器喷嘴或喷雾器处或中进行合并。 气体注入的喷雾干燥领域技术人员 能够容易地确定合适的气体组成、 气体 - 溶液比值、 气体 - 注入方法、 气体和溶液流速、 气体 和溶液压力、 溶液温度和喷雾干燥器入口和出口温度。 氮气 (N2) 是优选的， 但任何其它食品 级气体能够用于气体注入， 包括空气、 二氧化碳、 氧化亚氮 (nitrous oxide) 或其混合物。
使用常规的气体 - 注入喷雾干燥， 制造用于形成本发明的气体泻流组合物的特别 优选的 SMP 组合物。这些颗粒物组合物不包含任何压缩气体 ( 在喷雾干燥后 ) 并且以其天 然形式仅仅起常规的低密度的发泡剂粉末的作用。有利地， 不需要特别的技术来制造这些 优选的颗粒物组合物， 这是本发明人已经出人意料地发现的， 具有孔结构， 其特别适于容纳 压缩气体和能够制造本发明的气体泻流组合物。
任选地， 使用一种或多种表面活性剂， 可以配制本发明的颗粒物组合物， 以便在喷 雾干燥期间改进气泡形成和产生内部空隙。 使用适当水平的合适的表面活性剂可以影响内 部空隙的相对尺寸、 数目和体积。合适的表面活性剂包括食品 - 核准的乳化剂如聚山梨酸 酯， 蔗糖酯， 硬脂酰乳酸酯 (stearoyl lactylates)， 单 / 二 - 甘油酯， 单 / 二 - 甘油酯的二 乙酰酒石酸酯和磷脂。 另外， 一些碳水化合物是表面活性的， 包 括阿拉伯胶， 海藻酸丙二醇 酯和亲油性食品用改性淀粉如辛烯基琥珀酸酯 (octenyl succinate) 取代的淀粉。
任选地， 使用一种或多种缓冲剂， 可以配制本发明的颗粒物组合物， 以便便于喷雾
干燥和在液体中重构。使用适当水平的合适的缓冲剂可以提供足够的颗粒内部空隙体积， 同时改进粉末溶解和产品浮沫品质。优选的用于本发明中的缓冲剂是有机或无机酸的盐。 除提供了已经提及的益处外， 这些缓冲剂还改进了在某些产品应用如酸性饮料中的对蛋白 凝聚或变性的耐受性。最优选的缓冲剂是有机酸的钠和钾盐。合适的缓冲剂包括但不局限 于柠檬酸、 苹果酸、 富马酸和磷酸的钠、 钾、 钙和镁盐。
在受到外部气体压力作用前， 用于制造本发明的气体泻流组合物的粉末优选地具 有如下性质 ： 堆积密度和振实密度为约 0.1-0.4g/mL， 更优选地约 0.2-0.3g/mL， 表观密度 为优选地约 0.3-1.1g/mL， 更优选地约 0.4-1.0g/mL 和最优选地约 0.5-0.9g/mL， 材料密度 为约 1.2-1.6g/mL， 内部空隙体积为约 0.5-5.0mL/g， 典型地约 1.0-4.0mL/g 和更典型地约 2.0-3.0mL/g， 表观内部空隙体积 (AIVV) 为约 0.2-3.0mL/g， 典型地约 0.3-2.0mL/g， 和更典 型地约 0.4-1.0mL/g， 和 AIVV％为约 30-80％， 典型地约 35-70％， 和更典型地约 40-60％。
内部空隙体积和 AIVV 值源自于两种用于测量颗粒物组合物中存在的孔结构的体 积的不同的方法。 这两种不同的方法， 当在一起使用时， 提供了更多的对颗粒物容纳压缩气 体和释放该压缩气体 ( 通过分子泻流过程 ) 的能力的理解。这些方法描述如下。
具有相对大的内部空隙体积的粉末通常优选地用于制造本发明的气体泻流组合 物， 因为其更大的容量以便容纳气体。与相对大的内部空隙体积和相对大的 AIVV 结合的具 有限制性通路的粉末是特别优选的， 由于其更大的容量以便容纳气体和阻止通过泻流的气 体损失的速率。内部空隙体积是适当地至少约 0.5mL/g， 优选地至少约 1.0mL/g ， 更优选地 至少约 1.5mL/g， 和最优选地至少约 2.0mL/g。AIVV 是适当地至少约 0.2mL/g， 优选地至少 约 0.4mL/g， 更优选地至少约 0.6mL/g， 和最优选地至少约 0.8mL/g。AIVV 百分比 (AIVV％ ) 优选为至少约 30 ％， 更优选地至少约 40 ％， 和最优选地至少约 50 ％。粉末优选地具有约 30-150℃， 优选地约 35-125℃， 和更优选地约 40-100℃的 玻璃化转变温度 (Tg)。 粉末优选 地具有约 0-15％， 优选地约 1-10％， 和更优选地约 2-5％的水分含量， 和约 0-0.5， 优选地约 0.05-0.4， 和更优选地约 0.1-0.3 的水活度。
或者在当用液体重构时使用的时候， 或者在减压后即刻， 在至少约 2atm、 更优选地 至少约 3atm、 最优选地至少约 4atm 和任选地至少约 5atm 或更高的平均绝对气体压力， 本发 明的气体泻流颗粒物组合物优选地在存在于其中存在的孔结构中的开放的内部空隙中容 纳气体。这样的更高的平均绝对气体压力可包括至多约 10atm、 20atm 或甚至更高的如至多 约 50atm 的压力。
百分数基于发泡组合物的重量， 除非另有陈述。堆积密度 (g/ml) 是通过当通过漏 斗倒入量筒时， 测量给定重量 (g) 的粉末占据的体积 (mL) 而测定的。 振实密度 (g/ml) 是通 过下述方式测定的 ： 将粉末倒入量筒中， 振动量筒直到粉末沉积到其最低体积， 记录体积， 对粉末称重， 和用重量除以体积。表观密度 (g/ml) 是通过下述方式测定的 ： 使用氦比重计 (Micromeritics AccuPyc 1330) 测量所称重数量的粉末的体积和用重量除以体积。
表观密度是包括存在于颗粒中的未连接到大气的任何空隙 ( 如密闭的内部空隙 ) 的体积的密度的量度。表观密度还包括存在于颗粒中的任何空隙的体积， 所述空隙连接 到大气， 但对于在相当短的分析时间期间由比重计所使用的相当低压 ( 小于约 20psi 表 压 ) 的氦气渗透来说是难接近的。这样的空隙， 其是开放的并且对在测比重分析期间的渗 透来说是难接近的， 包括限制性通路的至少一部分和通过限制性通路直接地或间接地连接到大气的内部空隙的至少一部分。表观密度不包括颗粒之间的隙间体积 (interstitial volume) 和存在于对大气开放的并且对在测比重分析期间的氦气渗透来说是可接近的颗粒 中的任何空隙的体积。
未连接到大气的和 / 或对在测比重分析期间的氦气渗透来说是难接近的内部空 隙和开口的总体积， 在本文中称为 “阻塞的内部空隙” ， 可以源自于在于水中重构粉末、 冷冻 和冷冻干燥该溶液和用研钵和研杵研磨冷冻干燥的粉末而除去原来存在于粉末中的全部 密闭的或难接近的空隙或使其对大气开放后还测量粉末的表观密度。这类表观密度， 在本 文中称为 “材料密度” (g/ml)， 是仅仅包括粉末的固体物质的 实际密度。
表观内部空隙体积 (AIVV)， 颗粒中所含的阻塞的内部空隙的体积， 可以通过从倒 数的表观密度 (mL/g) 减去倒数的材料密度 (mL/g) 来测定。AIVV 百分比， 颗粒中所含的阻 塞的内部空隙的体积百分比， 通过从倒数的表观密度 (mL/g) 减去倒数的材料密度 (mL/g) 并随后将所得结果乘以表观密度 (g/mL) 和 100％来测定。
内部空隙体积 (mL/g) 可以通过下述方式测定 ： 使用水银孔隙仪 (Micromeritics AutoPore III)， 在从大致 0 提高到 60,000psi( 表压 ) 的施加的水银柱压力下， 测量侵入称 重数量 (g) 的颗粒物的液体水银的体积 (mL)， 并且将侵入的水银体积除以颗粒物重量。该 方法提供了颗粒物孔结构的直径、 面积和体积分布并且证实了存在内部空隙、 开口和限制 性通路 ( 直接地或间接地连接至大气 )。通常使用这种方法以便使用构建到仪器所用的软 件中的标准数学关系式和假设， 使水银侵入压力与粉末孔径和体积相关。随着所施加的压 力提高， 非润湿性水银逐渐地侵入较小的孔中直到可以在 60,000psi 下侵入的最小直径的 孔 (3nm 或 30 埃 ) 被填充。假定圆柱形孔横截面， 计算相应的孔径、 面积和体积。在提高的 压力下输送的水银的每一剂量提供了新的孔径和在相继剂量之间以孔平均直径为中心的 相应递增的孔体积。
使用水银孔隙仪 ( 这提供了更高的压力上限 ) 或者通过使用氮气吸附分析仪 (Micromeritics Gemini) 可以任选地测量较小的孔。 氮气吸附方法可用于测量存在于颗粒 物成分的孔结构中的 “微孔” ( 即， 具有小于约 2nm 直径的孔 ) 和 “中孔” ( 即， 具有约 2-50nm 直径的孔 ) 的孔径、 面积和体积分布并且证实具有在这些范围内的直径的限制性通路的存 在。这种方法通常用于测量粉末的表面面积和关联在从约 0( 真空 ) 提高到约 1 个大气压 ( 绝对 ) 压力的所施加的气体 “分压” 下， 在液氮的沸点 (-196℃ )， 物理吸附到粉末表面上 的氮气的量， 使用构建到仪器所用的软件中的标准数学关系式和假设。随着所施加的气体 压力提高， 氮气逐渐地吸附到较大孔的表面上， 同时在多层氮气分子的吸附时， 填充微孔和 中孔。假定圆柱形孔横截面， 计算相应的孔径、 面积和体积。在提高的分压下输送的氮气的 每一剂量提供了新的孔径和在相继剂量之间以孔平均直径为中心的相应递增的孔面积和 体积。 孔平均直径是相应于在相继剂量中输送的较低和较高氮气分压的较低和较高计算孔 径的数学平均值。用于分析本发明的颗粒物组合物的最低分压是大约 0.001 大气压， 其理 论上相应于大约 4.5 埃孔径。这仅仅略大于广泛接受的较小的氮气的分子尺寸 (3.5 埃 )。 虽然在气体吸附分析从业者之间存在着是否， 使用确立的数学关系式和假设， 这种技术可 用于精确量化小于约 17 埃的孔径的论争， 然而已经发现由这种方法提供的信息可用于表 征本发明的组合物。
玻璃化转变温度标记了二级相变， 其特征在于粉末组合物从硬的玻璃状颗粒物固态转变为软化的有弹性的颗粒物固态。 通常， 在玻璃化转变温度或以上， 在颗粒物组合物的 固相中气体溶解度和扩散速率在材料中典型地仅仅是显著的。 玻璃化转变温度取决于化学 组成和水分含量， 并且通常较低的平均分子量和 / 或较高的水分将降低玻璃化转变温度。 玻璃化转变温度可以有意地通过简单地使用任何为本领域技术人员所知的合适的方法分 别降低或提高粉末的水分含量来提高或降低。使用确立的差示扫描量热法 (DSC) 或热 - 机 分析 (TMA) 技术， 可以测量玻璃化转变温度。
根据本发明的另一个方面， 本文中所述的气体泻流组合物优选地根据下述方法来 制造， 该方法包括 ： 使包括颗粒的可溶性、 气体注入的、 喷雾干燥的颗粒物成分与可食用气 体在第一高压下接触， 所述颗粒具有外表面、 在颗粒内的多个内部空隙和在颗粒内的多个 限制性直径通路， 使得可食用气体从外表面通过限制性直径通路进入内部空隙， 从而提供 其中内部空隙包含在第二高压下的可食用气体的颗粒， 并随后， 当使颗粒不接触在第一高 压下的气体时， 允许在第二高压下的在内部空隙内的可食用气体慢慢地和可控制地从内部 空隙通过限制性通路逸出， 其中第二高压等于或小于第一高压但大于环境压力。这例如可 以通过下述方式来实现， 在合适的容器中密封具有适当的颗粒结构的气体注入的喷雾干燥 的粉末， 用压缩气体加压容器达一段时间周期而有效地用压缩气体填充颗粒的内部空隙， 和释放容器中的压力来复原气体泻流组合物。 优选的方法是在没有外部加热或冷却的情况 下在环境温度下在压力容器中进行粉末的气体加压和减压。在加压和减压步骤期间， 粉末 的温度保持低于玻璃化转变温度。根据这种方法， 使用任何合适的方法 / 工具 (means) 可 以间歇地或连续地产生气体泻流组合物。
在一种优选的形式中， 颗粒物组合物包括低密度的、 气体注入的喷雾干燥的脱脂 奶粉 (SMP)， 其具有无定形结构。优选地， 压力容器中的压力为 100-5000psi， 更优选地 500-3000psi， 和最优选地 1000-2000psi。使用氮气 (N2) 是优选的， 但任何其它食品级气体 能够用于加压容器， 包括空气， 二氧化碳， 氧化亚氮， 氩气， 氧气， 氦气， 氢气或其混合物。
填充颗粒 ( 包括具有压缩气体的粉末 ) 中的开放的内部空隙所需要的时间数量取 决于所用的气体压力和气体组成并且可以容易地由本领域技术人员确定。典型地， 气体加 压时间为至少约 1 分钟和优选地至少约 5 分钟， 但可以至多是许多小时或天， 特别地当使用 相对低的气体压力时。有时候， 对于颗粒中的开放的内部空隙来说可能花费数周以便完全 地填充压缩气体。 缓慢填充可能有利地被有意地设计到方法中， 如在这样的产品应用中， 其 中粉末， 或含粉末的混合物， 在相对低或适度压缩气体的大气下进行包装， 并随后通过产品 仓库或分配渠道发送， 然后在随后的时间到达消费者。粉末容纳的气体含量和所得的发泡 能力通常随加工时间和气体压力而增加。
有利地， 本发明的气体泻流组合物能够以显著较低的成本和较快的加工速率输送 可与在密闭的孔或密封的内部空隙中含捕集的压缩气体的常规的发泡组合物相比的气体 体积， 因为不必加热和冷却颗粒物。在压缩气体下加热和冷却颗粒物组合物典型地需要使 用更昂贵的专用设备， 延长所需的加工时间， 并且可能引起不需要的粉末结块， 香味和颜 色改变和设备堵塞。本发明的气体泻流组合物还能够提高， 相对于使用商品化的含捕集 的压缩气体的非蛋白发泡组合物而言， 结合所述组合物的产品的消费者 - 感觉的乳状性 (milkiness) 和浮沫稳定性。
本发明的气体泻流组合物能够输送更大的气体体积， 相比于常规的气体注入的喷雾干燥的常压发泡剂粉末。 这样的常规的气体注入的喷雾干燥的常压的发泡剂粉末典型地 具有约 0.1-0.3g/mL 的堆积密度和约 2-5mL/g 的发泡剂粉末的气体含量。 相比之下， 本发明 的气体泻流组合物， 其具有类似于常压的发泡剂粉末的堆积密度， 在当用液体重构时使用 的时候， 具有如下的气体含量 ： 优选地至少约 8mL， 更优选地至少约 12mL， 和最优选地至少 约 16mL， 按每克的气体泻流组合物计。如果期望的话， 气体泻流组合物的气体含量， 在当用 液体 重构时使用的时候， 任选地可以被进一步提高， 例如高达约 30mL， 也许高达约 40mL， 或也许甚至高达约 50mL 或更高， 按每克的气体泻流组合物计。
根据本发明的方法， 可以提供提高的气体含量， 例如通过使用更高的气体压力， 更 长的气体加压时间， 更高分子量的气体， 在更高气体压力或更低温度下存储， 或其任何组 合。然而， 气体含量提高至大于约 30mL/ 每克的气体泻流组合物可以提供比可能期望的更 大的泡沫胞 (foam cells)， 当在一些产品应用中用液体重构时， 这应归于进入液体中的释 放的压缩气体的更大的相对膨胀。 因此， 在一些应用中， 也许优选地使用较大重量的具有较 低气体含量的气体泻流组合物。对于个体产品应用来说， 合适的气体含量、 重量、 气体组成 和存储条件可以容易地通过本领域技术人员已知的方法来测定。
由于其高很多的气体含量， 本发明的气体泻流组合物能够输送大很多的泡沫体 积， 相比于常规的气体注入的喷雾干燥的常压发泡剂粉末。例如， 在热饮料如重构的速溶 卡普奇诺混合物中， 常规的气体注入的喷雾干燥的常压的发泡剂粉末典型地提供约 2-6mL/ 每克发泡剂粉末的泡沫体积。相比之下， 在这样的热饮料应用中， 并且通常， 本发明的气体 泻流组合物优选地提供至少约 12mL， 更优选地至少约 18mL 和最优选地至少约 24mL 的泡沫 体积， 按每克的气体泻流组合物计。如果期望的话， 所提供的泡沫体积， 在当用液体重构时 使用的时候， 任选地可以被进一步提高， 直至高达 70mL 或更多， 按每克的气体泻流组合物 计。通过使用具有更高的气体含量的气体泻流组合物， 可以提供这样的提高的泡沫体积。
气体含量可以通过下述方式测定 ： 将已知重量的常压的发泡剂粉末或气体泻流组 合物， 单独地或者与不产生相当大量的泡沫或者产生已知数量的泡沫的成分一起， 置于具 有 65mm(6.5cm) 内径的 250mL 烧杯中， 在 88 ℃的温度下添加 150mL 水， 搅拌至溶解， 并且 使用毫米尺抵靠烧杯壁测量初始泡沫高度。存在于泡沫中的气体的体积分数可以通过下 述方式测定 ： 将泡沫样品置于量筒中， 用实测重量 (g) 除以实测体积 (mL) 而获得泡沫密度 (g/ml)， 用泡沫密度除以溶液的实测密度 (g/ml)( 在泡沫消散后， 称重已知体积的溶液而 获得 )， 然后从结果中减去 1.0。实际上， 溶液密度非常接近于水的密度， 用泡沫密度除以溶 液密度主要用来使得气体的体积分数无量纲。对于速溶热卡普奇诺产品所提供的泡沫来 说， 气体体积分数典型地是约 0.8， 但是可以略微更高或更低。泡沫体积 (mL 或 cm3) 可以通 过使初始泡沫高度 ( 厘米 ) 乘以烧杯圆柱形横截面面积 (cm2) 来测定。泡沫体积然后乘以 气体体积分数而获得实测初始泡沫高度中的气体体积。该气体体积， 其相应于实测溶液温 度 ( 通常约 75℃， 对于热卡普奇诺来说 )， 然后使用理想气体公式向下校正， 以便相应于在 25℃的当量气体体积。这需要使气体体积乘以较低与较高温度 ( 以开尔文温度 (K) 计 ) 的 比值。例如， 从 75℃校正到 25℃， 气体体积乘以 298K/348K。所得的气体体积 (mL) 然后除 以粉末重量 (g) 而获得粉末的气体含量 (mL/g)。 如果混合物包含显著地提高饮料泡沫高度 的成分， 在报道气体含量前， 其贡献从粉末中扣除。 如果组合物包含任何对泡沫具有显著减 稳作用的成分， 这种公式将提供错误的低值。本发明的气体泻流组合物优选地， 或者在当用液体重构时使用的时候或者在减压 后即刻， 提供至少约三倍和更优选地至少约四倍的原始的颗粒物成分的气体含量和输送泡 沫体积。 任选地， 在根据本发明的方法的条件下可以进行加压， 以便提供气体含量和输送泡 沫体积的甚至进一步的提高， 高达约 5 倍或更高。在本发明之前， 气体含量和输送泡沫体积 的这样的提高只可能使用时间长且费用高的方法获得， 后者需要将颗粒物加热到高于无定 形颗粒物的玻璃化转变温度 (Tg) 的温度 ( 并随后冷却至低于 Tg)， 同时所施加的气体压力 有效地将压缩气体捕集在其中存在的密封的内部空隙或密闭的孔中。
当饮料浮沫高度、 递增的浮沫高度、 组合物气体含量或输送泡沫体积中的任一项 相抵于在减压后开始的气体泻流组合物的存储时间绘制时， 这些性质的下降速率将通常遵 循直线方程， 其具有如下的形式 y ＝ A log x+B， 其中 y 是所提及的性质中的任一项， log x 是存储时间 x 的对数 (log 或 ln)， A( 斜率 ) 和 B(y 轴截距 ) 是实验测定的常数， 其对于用 于制造气体泻流组合物的颗粒物组合物来说是特定的。鉴别和使用这样的公式的一个优 点在于气体泻流的速率可以通过在相对短的存储时间周期 ( 如数小时或数天 ) 内测量所提 及的性质中的任一种的降低速率而实验导出， 并且所获得的信息可以用于预计有用的货架 寿命或者组合物与周围的大气达到平衡的时间， 其可能随后数周、 数月 或数年发生。 例如， 所提及的直线方程可以与 A 和 B 值一起实验导出， 从而在数天周期内提供饮料递增的浮沫 高度的降低速率， 这相应于泻流速率。该方程可以是数学求解的， 例如， 通过设置 y 等于零 ( 无递增的浮沫高度 ) 来预计组合物与周围的大气达到平衡的时间 x， 其相当于泻流的持续 时间。 对于任何其它感兴趣的时间 x， 可以求解方程， 从而预计那时的饮料递增的浮沫高度， 和相应的泻流速率。使用这样的方程可以进行预测， 无论周围的大气是环境大气压力或压 缩气体， 如可以被施加到在加压包装中存储的组合物。
相比于提高无定形颗粒物成分的气体含量和输送泡沫体积的常规方法来说， 本发 明的方法可以提供许多加工优点。 本发明的另一个优点在于气体泻流发泡组合物可以便利 地再填充以压缩气体， 如果期望的话， 在若干时间周期或存储后， 以便增加其气体含量和输 送泡沫体积。 本发明的进一步的优点在于使用不同的气体能够提供具有不同的气体含量和 不同的气体泻流速率的气体泻流组合物。
有利地， 气体泻流组合物可以立即使用， 单独地或者作为配制食物产品的成分， 并 且可能任选地在压力下包装以便提供适用于商业分销的货架寿命。 用于本发明的合适的颗 粒物成分可以是商业来源的、 容易且快速地负载以压缩气体， 然后由饮食服务顾客， 在室温 下使用可得的设备或便携式设备， 按需要分配或负载。
这些气体泻流发泡组合物的优选的用途是在可溶性饮料混合物中， 特别地速溶咖 啡和卡普奇诺混合物。然而， 它们可被用于任何速溶食物产品， 其用液体再水合。虽然这些 发泡组合物典型地在冷的液体中良好溶解而产生浮沫， 通过在热液体中的重构通常改善了 溶解和发泡能力。 应用可包括， 例如， 速溶饮料、 甜食、 干酪粉、 谷物、 汤、 漫顶粉末、 沙司和其 他产品。实施例
本文中的实施例进一步举例说明本发明的不同的特征， 但无论如何也不限制如所 附权利要求中阐述的本发明的范围。除非另作说明， 全部百分数和比值是按重量计的。
以下工作实施例证明了本发明的气体泻流组合物在大大提高浮沫体积或溢出率 中的实用性， 其可以获自食物产品如速溶热卡普奇诺和可可混合物， 速溶冷甜食漫顶混合物 (instant cold dessert topping mix)， 变白的 (whitened) 煮好的咖啡， 发泡汤混合物， 谷物产品， 甜食混合物， 沙司混合物， 奶昔等。实施例 1
气体泻流组合物制备自市售来源的、 低密度的、 气体注入的、 喷雾干燥的脱脂奶粉 (SMP)( 批次 -1)(Diehl Foods ； Defiance， Ohio ； CocoaRiche LD 品牌 NFDM 粉 )， 其具有无 定形结构、 44℃的玻璃化转变温度 (Tg) 和多个内部空隙。6.0g 的 SMP 样品被置于 75mL 不 锈钢压力容器中 (Whitey 气体取样筒 ； 定额为 1800psi 最高压力 )， 其然后在 25℃用氮气加 压至 1000psi。通过关闭连接容器与氮气源的阀来密封容器。容器被搁置 5 分钟并随后通 过排气来减压而获得气体泻流 SMP 组合物。
在加压前， SMP 具有 0.22g/ml 的堆积密度、 0.31g/ml 的振实密度、 1.44g/ml 的材 料密度、 0.63g/ml 的表观密度、 2.88mL/g 的内部空隙体积和 0.89mL/g 的表观内部空隙体 积 (AIVV)(56 体积％的 AIVV)。因此， 在加压前测量的内部空隙体积比 AIVV 大 1.99mL/ g( 即， 3.2 倍 )。在加压后， SMP 具有 0.70g/ml 的表观密度和 0.73mL/g 的 AIVV(51 体积％ 的 AIVV)。
卡普奇诺混合物 ( 样品 1a) 是这样制备的， 添加 5.5g 的这种气体泻流 SMP 组合物 至 2.0g 可溶咖啡粉、 4.0g 糖和 2.5g 50％脂肪的不起泡沫的高密度调咖啡白油粉 (coffee whitener powder)。根据以上配方制备对比卡普奇诺混合物 ( 样品 1b)， 但是用未经处理 的 SMP( 批次 -1) 替代气体泻流 SMP 组合物。在 250mL 的具有 65mm 内径的烧杯中， 在 88℃ 用 150mL 水减压后 5 分钟， 使每一混合物重构。发现添加气体泻流 SMP 组合物， 相比于具有 未经处理的 SMP 的对比卡普奇诺混合物， 大大地提高了初始饮料浮沫高度。更具体地说， 样 品 1a， 含气体泻流 SMP 组合物的卡普奇诺混合物具有 39mm 的浮沫高度， 而样品 1b， 含未经 处理的 SMP 的卡普奇诺混合物， 具有仅仅 10mm 的浮沫高度。
因此， 在重构时， 气体泻流 SMP 组合物的气体含量为约 16mL/g， 而未经处理的 SMP 的气体含量仅仅为约 4mL/g。因此， 在重构时， 气体泻流 SMP 组合物的输送泡沫体积为约 23mL/g， 而未经处理的 SMP 的输送泡沫体积仅仅为约 6mL/g。因此， 能够看出， 在这种应 用 中本发明的方法提供了约四倍的气体含量和输送泡沫体积。
另外的卡普奇诺混合物 ( 样品 1c-1q) 是根据样品 1a 的配方制备的并且在密闭的 玻璃罐中在室温下储存不同的时间周期， 所述玻璃罐用带有垫圈的金属螺帽盖密封 ( 即， 非气密性 (non-hermetically) 密封 )。当如上所述混合物用热水重构时， 初始饮料浮沫高 度作为混合物存储的时间长度的函数而降低。更具体地说， 如图 1 中举例说明的， 在作为混 合物存储时间的函数的初始饮料浮沫高度方面观察到大致对数性 (0.99 相关系数 ) 降低。 试验数据总结在以下表 1 中。
通过从用气体泻流 SMP 组合物配制的被存储的卡普奇诺混合物的初始饮料浮沫高 度中减去用未经处理的 SMP 配制的卡普奇诺混合物 ( 样品 1b) 的初始饮料浮沫高度来计算递 增的初始饮料浮沫高度。如图 2 中可以看出， 作为混合物存储时间的自然对数 (Ln) 的函数 绘制递增的初始浮沫高度提供了一条直线 ( 相关系数为 0.99)， 其倾斜 (A) 为 -2.2323， 和y 轴截距 (B) 为 31.54。将该线外推至零， 递增的浮沫高度 ( 通过将 y 设为零并且求解直线方 程 ) 预测了对于在气体泻流 SMP 组合物的孔结构中容纳的全部压缩气体来说需要约 950 天 的存储时间以便与周围的大气平衡 ( 即， 减小到 1 大气压压力 )。即使在控制本发明的组合 物的性能的气体 - 泻流机理的所获得的理解的情况下， 考虑到在气体负载期间 SMP 与压缩气体接触仅仅五分钟， 这构成了令人惊讶的结果。如果在开发本发明期间工作的基本机理没 有被阐明和数学模型化， 这样的结果将难以置信。在 0.0021 天 ( 第一数据点 ) 和 950 天之 间的存储期间内将从气体泻流 SMP 组合物中泻流的气体的体积可以通过在 0.0021 天从被 处理的 SMP 的气体含量 ( 约 16mL/g) 减去未经处理的 SMP 的气体含量 ( 约 4mL/g) 而获得。 被处理的 SMP 的泻流速率因此将为约 12mL/g/950 天， 或约 0.013mL 气体 /g/ 天。如果为在 950 天存储时间之前的任何时间计算泻流速率， 获得了更高的值， 因为泻流的初始速率是非 常高的并且通常随时间按指数下降。 表1： 卡普奇诺混合存储时间和饮料初始浮沫高度实施例 2 实施例 1 的市售来源的 SMP 的另外的批次 ( 批次 2 和 3) 是使用实施例 1 的方法 加压的。在加压前， 批次 2 的 SMP 具有 0.23g/ml 的堆积密度、 0.32g/ml 的振实密度、 1.44g/ ml 的材料密度、 0.87g/ml 的表观密度、 2.82mL/g 的内部空隙体积和 0.45mL/g 的 AIVV(40 体 积％ )。因此， 在加压前测量的内部空隙体积比 AIVV 大 1.95mL/g( 即， 3.2 倍 )。在加压后， 批次 2 的 SMP 具有 1.06g/ml 的表观密度和 0.25mL/g 的 AIVV(26 体积％ )。在加压前， 批次 3 的 SMP 具有 0.24g/ml 的堆积密度、 0.33g/ml 的振实密度、 1.44g/ml 的材料密度、 0.72g/ml 的表观密度、 2.64mL/g 的内部空隙体积和 0.69mL/g 的 AIVV(50 体积％ )。 因此， 在加压前测 量的内部空隙体积比 AIVV 大 2.57mL/g( 即， 3.8 倍 )。在加压后， 批次 3 的 SMP 具有 0.80g/ ml 的表观密度和 0.56mL/g 的 AIVV(44 体积％ )。
根据样品 1a 的配方， 将由批次 2 和 3 的 SMP 制备的气体泻流组合物并入卡普奇诺 混合物 ( 样品 2a 和 2b， 分别地 ) 来评估 SMP 生产变化性对压力处理和所得的起泡性能的影 响。如实施例 1 中所述， 当用热水重构时， 样品 2a 和 2b 分别提供了 24mm 和 36mm 的初始饮 料浮沫高度。 制备对比卡普奇诺混合物 ( 样品 2c 和 2d)， 其中气体泻流组 合物替换为相同 重量的批次 2 和 3 的未经处理的 SMP。两种对比样品提供了仅仅 10mm 的初始饮料浮沫高
度。 因此， 在样品 2a 和 2b 中， 在重构的时候， 气体泻流 SMP 组合物的气体含量， 分别为 约 10mL/g 和约 15mL/g， 而两种未经处理的 SMP 组合物的气体含量 ( 样品 2c 和 2d) 仅仅是 约 4mL/g。在样品 2a 和 2b 中， 在重构的时候， 气体泻流 SMP 组合物的输送泡沫体积， 分别为 约 14mL/g 和约 22mL/g， 而未经处理的 SMP 组合物的输送泡沫体积 ( 样品 2c 和 2d) 仅仅是 约 6mL/g。因此， 在这种产品应用中， 当用热水重构时， 在使用的时候， 样品 2a 和 2b 的气体 泻流组合物的气体含量和输送泡沫体积分别是未经处理的 SMP 的几乎 3 倍和几乎 4 倍。如 果期望的话， 进一步的提高能够容易地在根据本发明方法的气体负载或其它加工变体期间 通过使用更高的气体压力而获得。
接下来， 根据实施例 1 的方法加压 6.0g 的市售来源的、 高密度喷雾干燥的脱脂奶 粉 (SMP)(Dairy America ； Fresno， California ； NFDM 粉 ) 样品， 并且将 5.5g 的加压高密 度 SMP 并入根据样品 1a 的配方制备的卡普奇诺混合物 ( 样品 2e)。在加压前， 这种高密度 SMP 具有 0.46g/ml 的堆积密度、 0.74g/ml 的振实密度、 1.25g/ml 的表观密度和 0.11mL/g 的 AIVV(13 体积％ )。在加压后， 它具有 1.27g/ml 的表观密度和 0.09mL/g 的 AIVV(12 体 积％ )。 如实施例 1 中所述， 当用热水重构时， 加压粉提供了仅仅 5mm 的初始饮料浮沫高度， 没有完全覆盖饮料表面。制备了另一对比卡普奇诺混合物， 其中上述加压高密度 SMP 替换 为相同重量的未经处理的高密度 SMP。当在与以上相同条件下重构时， 这种样品也提供了 5mm 的初始饮料浮沫高度， 没有完全覆盖饮料表面。 这种结果指出高密度 SMP 的压力处理没 有生产气体泻流组合物。 处理过的和未经处理的高密度 SMP 的气体含量仅仅是约 1mL/g， 输 送泡沫体积小于 2mL/g。这些结果可能直接地与不足的高密度 SMP 颗粒物成分结构和孔结 构有关。这种不足包括过高的堆积密度和表观密度， 过低的 AIVV 和％ AIVV， 使得对于在开 放的内部空隙中容纳压缩气体来说， 高密度 SMP 颗粒物成分结构和孔结构不合适。实施例 3
以下实施例证明了， 当并入如上所述的卡普奇诺混合物时， 气体压力和增压时间 对本发明的气体泻流组合物的发泡能力的影响。 使用实施例 1 的方法， 在 125psi、 250psi、 375psi、 500psi、 750psi、 1000psi 和 1250psi 下使用氮气加压实施例 2 的批次 3 的 SMP 的 另外的 6.0g 样品， 获得一系列的气体泻流组合物。根据样品 1a 的配方， 在不同压力制备的 5.5g 这些气体泻流组合物的样品被单独地用于配制卡普奇诺混合物 ( 样品 3a-3g) 并且根 据实施例 1 的方法在 SMP 减压后 5 分钟进行重构。
测量初始饮料浮沫高度并且结果示于下表 2 和图 3 中。如图 3 中可以看出的， 初 始浮沫高度， 作为制备气体泻流组合物所用的压力的函数绘制的， 最初在 0-500psi 之间随 着递增的压力不成比例地提高并且随后在 500-1250psi 之间线性地提高。这种性能指出 5 分钟的加压不足以在较低的压力范围内到达平衡。进行若干另外的实验来证实这种假设。 批次 3 的 SMP 的另一样品在 500psi 加压 30 分钟没有导致初始浮沫高度的增加， 这表明在 5 分钟时达到了类似的平衡。然而， 批次 3 的 SMP 的另一样品在 250psi 加压 30 分钟稍微提 高了初始浮沫高度， 这表明在 5 分钟时没有达到类似的平衡。在 250psi 加压 20 小时 ( 时 间周期预计超过可比的平衡 ) 的批次 3 的 SMP 的另一样品大大地提高了初始浮沫高度并且 新的点直接落在将曲线的 500-1250psi 直线部分外推至较低和较高压力而形成的直的趋 势线上。这种结果指出 5 分钟加压时间可能也许在大于约 500psi 的压力下显著地和渐进
地缩小。 虽然未经处理的批次 3 的 SMP 原材料在卡普奇诺饮料中提供了仅仅约 4mL 气体 / 克， 但是在所测试的范围内， 气体泻流 SMP 组合物提供了至多约 16mL 气体 /g。 此外， 显见的 是在较高气体负载压力下到达表观平衡的 SMP 样品中容纳的大多数气体在减压和卡普奇 诺混合物重构之间的时间周期内损失。 虽然不希望受到理论的束缚， 但在所测试的范围内， 据信在 SMP 样品的开放的内部空隙内的平均气体压力， 在重构的时候， 可能仅仅为约 1-6 个 大气压 (atm)， 尽管使用至多约 85 个大气压 (1250psi) 的气体压力进行处理。
因此， 尽管需要较高的气体压力以便非常快速地用压缩气体来负载 SMP， 但是保持 仅仅少量剩余的气体能够大大地提高结合本发明的气体泻流组合物的产品的气体含量和 发泡能力。 此外， 因为少量剩余的气体以较慢速率泻流， 在没有特别紧急的情况下可以处理 气体泻流组合物。这提供一种时机以便使用较高的气体压力来迅速地负载 粉末以便获得 气体泻流组合物， 将气体泻流组合物合并到食物产品中， 以及然后在显著较低的压力下包 装食物产品以便保留剩余的气体泻流组合物中的气体， 从而有效地大大地提高被重构的食 物产品的发泡能力。或者， 用气体泻流组合物配制的食物产品能够负载以压缩气体从而通 过将全部成分合并、 在相对低或适度的气体压力下包装， 和允许气体有足够的时间来进入 组合物的开放的内部空隙 ( 在打开包装并且重构食物产品之前 ) 来增加发泡能力。
应当注意的是， 除非在本文中提供的实施例中另有说明， 在加压后立即关闭压力 容器。因此， 图 1、 2 和 3 中所示的压力为初始压力。因为一些组合物， 如实施例 1 和 2 中的 SMP 成分， 具有大的开放内部空隙体积， 当压缩气体从压力容器流动到颗粒空隙中时， 容器 中的初始压力可以显著地下降。虽然不希望受理论的束缚， 这据信解释了为什么图 3 中的 外推至零压力 ( 表压 ； 等于 1atm 绝对压力和环境压力 ) 的虚趋势线不与用相同重量的未加 压 SMP 代替加压的 SMP 的 10mm 浮沫高度的对比卡普奇诺混合物相交。
假设在有效保持恒压的保持周期期间内向容器中辅助添加压缩气体能够进一步 地增加饮料浮沫高度并且产生更陡的外推的数据趋势线。为测试这种假设， 将另外的 6.0g 的批次 3 的 SMP 样品置于 75mL 容器中， 其然后在 25℃用氮气加压至 1000psi， 通过保持容 器对氮气源开放在恒定的 1000psi 压力下保持 5 分钟， 和通过排气来减压而获得气体泻流 组合物。5.5g 的这种气体泻流 SMP 的样品被结合到卡普奇诺混合物， 根据实施例 1a( 样品 3h) 的配方。当在减压后 5 分钟重构混合物时， 获得 42mm 的初始饮料浮沫高度。相比于在 保持周期期间内密封容器时获得的 36mm 初始饮料浮沫高度来说， 这是显著更大的 ( 达约 17％ )， 因此证明了本发明是进一步提高气体泻流组合物的发泡能力的有效方法。
在用热水重构的时候， 提供 42mm 和 36mm 初始浮沫高度的气体泻流 SMP 组合物的 气体含量分别为约 17mL/g 和约 15mL/g。 在用热水重构的时候， 气体泻流 SMP 组合物的输送 泡沫体积， 分别为约 25mL/g 和约 22mL/g， 而未经处理的 SMP 的输送泡沫体积仅仅是约 6mL/ g。 因此， 能够看出， 在这种应用中本发明的方法提供了约四倍的气体含量和输送泡沫体积， 并且这些值可以进一步提高， 如果期望的 话。
虽然不希望受理论的约束， 但预期的是使用高于 1250psi 的气体压力来加压 SMP 粉末将提供甚至更高的初始饮料浮沫高度和组合物气体含量。例如， 外推批次 3 的 SMP 的 图 3 趋势线 ( 倾斜等于 0.016 ； y 轴截距等于 20) 至 1500psi、 2000psi、 3000psi、 4000psi 或 5000psi 初始气体压力将预计分别约 44mm、 52mm、 68mm、 84mm 和 100mm 的初始浮沫高度和分
别约 18mL/g、 21mL/g、 28mL/g、 35mL/g 和 41mL/g 的气体含量。加压批次 3 的 SMP 粉末样品 至 1500psi、 2000psi、 3000psi、 4000psi 或 5000psi 恒压， 同时保持容器对氮气源开放， 将期 待提供更高的值， 如分别约 51mm、 61mm、 79mm、 98mm 或 117mm 的潜在的初始浮沫高度和分别 约 21mL/g、 25mL/g、 33mL/g、 40mL/g 或 48mL/g 的潜在的气体含量。
利用远大于约 1500psi 的气体压力将需要使用具有比本文中公开的实验中使用 的 75mL 容器更高的压力定额的更厚壁的压力容器。然而， 这样的压力容器是容易可得的并 且不必特别建造以便经受在所施加的高气体压力下加热和冷却的应力。进一步地， 使用提 供远大于约 40mm 的初始浮沫高度的气体泻流组合物将需要使用大于 250mL 的烧杯， 或降低 数量的水和 / 或组合物重量， 以便防止烧杯溢流和允许测量用于测定组合物气体含量和输 送泡沫体积的浮沫高度。 表2： 饮料初始浮沫体积和 SMP 加压条件实施例 4 以下实施例证明本发明的气体泻流组合物用于提高获自速溶冷甜食漫顶混合物 (instant cold dessert topping mix) 的溢出体积的实 用性。将另外的 8.5g 的实施例 2 的批次 3 的 SMP 样品置于 75mL 容器中， 其然后在 25℃用氮气加压至 1000psi， 密封， 保持 5 分钟， 和通过排气来减压而获得气体泻流组合物。
在具有 53mm 内径的 150mL 烧杯中， 通过添加 8.0g 的这种气体泻流组合物至 5.0g 的糖来制备速溶甜食漫顶混合物 ( 样品 4a)。根据相同的配方， 制备对比甜食漫顶混合物 ( 样品 4b)， 区别在于通过相同重量的未经处理的 SMP 替代气体泻流组合物。相比于具有未 经处理的 SMP 的对比甜食混合物 ( 样品 4b)， 含气体泻流组合物的速溶甜食混合物 ( 样品 4a)， 当各自用 8mL 冷水 (5℃ ) 重构并且搅拌至溶解时， 提供了大大提高的体积和粘度。在 具有气体泻流组合物的烧杯中的漫顶高度为约 60mm， 约 140％溢出率， 而在对比甜食混合
物的烧杯中的漫顶高度为约 40mm， 约 60％溢出率。另外， 140％溢出率甜食漫顶提供了具有 优于 60％溢出率产品 ( 其具有稍微松软的质地， 不理想地适合用作甜食漫顶 ) 的口感的随 意 (indulgent) 鞭打乳膏状可匙食的质地。 如上所述， 制备了另一对比甜食漫顶 ( 样品 4c)， 区别在于气体泻流组合物替换为相同重量的未经处理的高密度喷雾干燥的 SMP。当混合物 用 8mL 冷水 (5℃ ) 重构并且搅拌至溶解时， 其产生了仅仅 25mm 的漫顶高度， 基本上 0％溢 出率， 具有稍微似水的质地， 其不适合于用作甜食漫顶。因此， 仅仅使用气体泻流 SMP 组合 物有效地提供了具有可接受的体积、 溢出率、 质地和粘度的速溶甜食漫顶。 使用具有甚至更 高的气体含量的气体泻流 SMP 组合物将期待提供了具有甚至更高的体积和溢出率的速溶甜食漫顶。组合物 5
以下实施例证明了在较低压力下负载本发明的气体泻流组合物较长时间的效果 和提高获自无脂肪或含脂肪的速溶卡普奇诺混合物的浮沫体积的能力。将另外的 6.0g 的 实施例 2 的批次 3 的 SMP 样品置于 75mL 容器中， 其然后在 25℃用氮气加压至 300psi， 立即 排气至 150psi， 密封， 保持 16 天， 和然后通过排气减压而获得气体泻流组合物。 在保持周期 期间内， 容器内的压力从 150psi 下降到约 90psi。 虽然不希望受到理论的束缚， 这据信主要 地由于较大部分的气体通过存在于 SMP 材料中的限制性通路相对慢地转移到内部颗粒空 隙中。5.5g 的 这种气体泻流 SMP 的样品与 2.0g 可溶咖啡粉末和 4.0g 糖在 250mL 烧杯中 混合 ( 样品 5a)。在 88℃的温度下用 150mL 水重构提供了具有小起泡的浮沫的速溶无脂肪 的卡普奇诺饮料， 其初始浮沫高度为 30mm。这表明实施例 2 中获得的表观平衡数据点 ( 示 于图 3 中 ) 没有指出真实的最终平衡， 并且较长的保持时间可能进一步增加转移到开放的 内部颗粒空隙中的压缩气体的量。气体填充和气体损失都应当是对数 - 速率现象并且在最 终的平衡前表观平衡将是明显的。
因此， 可能有利地使用这种在相对低的气体压力下负载颗粒物成分相对长的时间 的方法以便通过在小的密封容器如塑料瓶或金属罐中包装卡普奇诺混合物， 在约 10atm( 约 150psi) 气体压力下密封容器， 和保持类似的时间 (a like)( 即约 16 天 )， 或也许甚至更短的 时间段， 然后减压和重构， 产生浮沫高度的相似改进。SMP 可能任选地被加压到相同或更高的 压力， 然后在卡普奇诺混合物中与其它成分混合和 / 或在压力下包装。产品可以在单或多份 (serving) 部分中包装。一旦打开， 多份包装将可能保持极好的发泡性能达若干天， 并且可能 提供令人满意的性能达一或两周。 在压力下包装可以通过在密封前施加气体压力或者通过按 计量添加少量的液化气体如液氮， 例如， 或者固化气体如干冰， 例如， 到包装中来完成。
制备对比混合物 ( 样品 5b)， 其中气体泻流 SMP 替换为在相同无脂肪的卡普奇诺 混合物中的相同重量的未经处理的 SMP 原材料。如上所述的重构提供了初始浮沫高度仅仅 10mm 的饮料。因此， 未经处理的 SMP 原材料的气体含量和输送泡沫体积分别仅仅为约 4mL/ g 和仅仅约 6mL/g。因此， 观察到在所公开的条件下使 SMP 原材料与压缩气体接触来提供气 体泻流组合物有效地， 在使用热水重构的时候， 相对于未经处理的 SMP 原材料， 提供了约三 倍的气体含量 ( 约 12mL/g) 和输送泡沫体积 (18mL/g)， 尽管在 SMP 气体负载以便产生气体 泻流组合物期间使用相对低的气体压力。
本领域已知的饮食服务瓶子可以用作加压系统以生产和存储大量的本发明的气 广泛地被汽水 (soda) 制造商使用进 体泻流粉末。 Cornelius 桶 ( 具有 2.5 或 5 加仑体积 )， 行糖浆分配和分发， 然后被引入箱中袋系统， 据报道额定耐受 100psi 压力。具有略微更高 压力定额的相似的桶将更加有效地负载颗粒物成分以生产本发明的气体泻流组合物。 颗 粒物成分能够在生产设备上用气体加压并随后在饮食服务瓶子中被分配给顾客， 或者含未 加压的颗粒物成分的瓶子可以被分配给顾客并随后根据需要就地加压。
其中本发明的气体泻流组合物可能是特别有利的一种应用是提供用于咖啡店和餐 馆的有效的脱脂奶粉发泡剂来替代煮过的牛奶 (steamed milk)。 一批粉末可以迅速地在早上 就地加压并随后整天使用。一天或几天以后， 未使用的粉末可以再次加压 ( 和由此用气体再 次填充 )， 以便恢复发泡能力。廉价的便携式装置， 包括例如手动泵、 压缩机或气瓶 ( 用于加 压合适容器中的粉末 )， 将能够进行就地加工。另外， 一些按需咖啡制造器能够输送足够的压力以便用有用数量的气体填充这些材料， 但是将需要改造 (adapted) 来提供加压粉末供给。
本发明还可以能够形成完全新品种的被包装的消费产品， 其由在中等压力下装瓶 或装罐的粉末组成。例如， 单份 (single serving) 的速溶卡普奇诺混合物或热可可混合 物 ( 其包括气体泻流成分 ) 可以被包装在小的塑料或金属瓶中并且在压缩气体的顶部空 间 (headspace) 下密封。在分配和存储期间， 压缩气体将渗透到开放的内部空隙中并且随 后的重构将提供具有大的浮沫体积的饮料。两升塑料汽水瓶据说可以经受至多约 10atm 或更高的压力并且较小的瓶子将能够经受甚至更高的压力。具有塑料螺帽盖 (screw-cap closures) 的铝瓶也正变得更普遍并且能够被制成以经受高压。
包装产品如速溶卡普奇诺混合物， 其是在现有的压力限度内在可得的容器中使用 本发明的气体泻流组合物配制的， 能够被使用达至少两倍、 优选地至少约三倍、 更优选地至 少约四倍、 和潜在地甚至约五倍的发泡剂粉末气体含量和输送泡沫体积， 相对于使用未经 处理的常规的常压发泡剂粉末配制的对照产品， 其足以满足消费者优选的正流行的提高的 浮沫质量目标。此外， 加压达不同时间和 / 或至不同压力和 / 或使用不同气体的气体泻流 组合物的混合物也能够被制造以便更好地控制气体损失的总速率、 在使用时候的保留的气 体含量和有用的货架寿命。 例如， 能够采取这样的行动以便提供气体泻流发泡剂组合物， 或 使用它们配制的产品， 其在减压后即刻具有更高的气体含量， 在存储期间和在使用前的较 慢速率的气体损失， 和 / 或较长地有用的货架寿命。 实施例 6
将另外的 6.0g 的实施例 2 的批次 3 的 SMP 样品置于 75mL 容器中， 其然后在 25℃ 用氮气加压至 150psi， 通过使容器保持对氮气源开放， 在 150psi 在恒压下保持 7 天， 和通过 排气减压而获得气体泻流组合物。在内径为 65mm 的 250mL 烧杯中， 将 5.5g 的这种气体泻 流组合物的样品添加到卡普奇诺混合物 ( 样品 6a)， 后者由 2.0g 可溶咖啡粉末、 4.0g 糖和 2.5g 不起泡沫的高密度调咖啡白油粉 (50％脂肪 ) 组成。制备对比卡普奇诺混合物 ( 样品 6b)， 其用相同重量的未经处理的批次 3 的 SMP 原材料替代气体泻流 SMP。在 SMP 减压后 3 分钟， 在 250mL 烧杯中用 150mL 的 88℃水单独重构混合物。具有气体泻流组合物 ( 具有约 12mL/g 气体含量 ) 的卡普奇诺混合物产生 28mm 的初始浮沫高度。相比于具有未经处理的 SMP 的对比卡普奇诺混合物 ( 具有仅仅约 4mL/g 气体含量 )， 其产生了仅仅 10mm 的初始浮 沫高度， 这大大增加。由此， 在这种应用中， 在这些条件下使 SMP 原材料与压缩气体接触有 效地提供了约 3 倍的气体含量和输送泡沫体积。
由此， 这种实施例证明了使用可得的成分和气体加压设备能够匹配或超过提高的 速溶卡普奇诺饮料浮沫高度， 如商品化的卡普奇诺混合物典型地提供约 25mm 饮料浮沫高 度， 其使用非蛋白加压 - 气体发泡剂粉末 ( 如描述于美国专利申请公开号 2006/0040034 的 实施例 2 中含捕集的压缩气体的组合物 ) 和常规的低密度的气体注入的喷雾干燥的含蛋白 发泡奶精粉 (creamer powder) 的组合已经被获得。含气体泻流 SMP 的卡普奇诺混合物具 有略微较低的配方 (lower recipe) 和粉末体积， 相比于含组合发泡剂系统的混合物 ( 通过 用 3.0g 非蛋白加压 - 气体发泡剂粉末和 3.0g 发泡奶精粉 (creamer powder) 替代 5.5g 气 体泻流组合物配制 ) 的话， 并且如果按比例增加而匹配含组合发泡剂系统的混合物的粉末 配方或体积的话， 将提供甚至稍微较大的浮沫体积。
对照非蛋白加压 - 气体发泡剂粉末是气体注入的喷雾干燥的碳水化合物粉末， 其 随后进行处理以便捕集其中存在的在密封的内部空隙中的压缩气体， 后者是通过下述方式制得的 ： 在压力容器中密封粉末， 用氮气或其他适合的气体加压至高压如至多约 1000psi， 加热至高于粉末玻璃化转变温度， 保持延长的时间周期以便允许空隙被填充以压缩气体， 和然后冷却至低于粉末玻璃化转变温度 ( 在使容器减压 前 )， 以便在密封的内部颗粒空隙 中捕集压缩气体。这样的非蛋白加压 - 气体发泡剂粉末典型地具有约 20mL/g 的气体含量， 但是可以更高或更低， 并且典型地为约 15-25mL/g。实施例 7
以下实施例证明本发明的气体泻流组合物用于提高获自速溶热可可混合物的浮 沫体积的能力。将 6.0g 的实施例 2 的批次 3 的 SMP 样品置于 75mL 容器中， 其然后在 25℃ 用氮气加压至 1000psi， 密封， 保持 20 分钟， 和通过排气来减压而获得气体泻流组合物。在 250mL 烧杯中， 全部 6.0g 的这种气体泻流组合物与 29g Baker′ sTM Hot Cocoa 混合物结合 ( 样品 7a)。该混合物在 SMP 减压后 4 分钟在 88℃的温度下用 150mL 水重构并且提供了具 有 30mm 初始浮沫高度的热可可饮料。浮沫具有奶油状粘稠性并且主要地细 - 气泡 - 尺寸 的外观。制备对比混合物 ( 样品 7b)， 其中气体泻流 SMP 替换为相同重量的未经处理的 SMP 原材料。如上的重构产生了初始浮沫高度仅仅为 10mm 和不太令人期望的较粗糙的浮沫外 观的饮料。 在不添加气体泻流 SMP 或未经处理的 SMP 的情况下， 制备了另一对比混合物 ( 样 品 7c)。这种混合物的重构提供了初始浮沫高度仅仅为 7mm 和不太令人期望的较粗糙的浮 沫外观的饮料。由此， 在这种应用中， 在所公开的条件下使 SMP 原材料与压缩气体接触有效 地提供了约 3 倍的气体含量和输送泡沫体积。此外， 用气体泻流 SMP 和未经处理的 SMP 配 制的饮料， 相比于没有这些成分配制的饮料， 具有改进的香味和口感。实施例 8
以下实施例证明本发明的气体泻流组合物用于在煮好的咖啡饮料上产生浮沫状 漫顶 (frothy topping) 的能力。将 9.0g 的实施例 2 的批次 3 的 SMP 样品置于 75mL 容器 中， 其然后在 25℃用氮气加压至 500psi， 通过使容器保持对氮气源开放， 在 500psi 的恒压 下保持 10 分钟， 和通过排气减压而获得气体泻流组合物。在内径为 72mm 的 400mL 烧杯中， 混合 8.0g 的这种气体泻流组合物的样品与 4.0g 不起泡沫的高密度调咖啡白油粉 (50％脂 肪 )( 样品 8a)。在 SMP 减压后 3 分钟， 在 65℃的温度下用 150mL 新煮的 Colombian 咖啡重 构提供了具有 24mm 初始浮沫高度的变白的卡普奇诺饮料。浮沫具有奶油状粘稠性并且主 要地浅色的细 - 气泡 - 尺寸的外观。 对比样品 ( 样品 8b)， 其中气体泻流 SMP 替换为相同重 量的未经处理的 SMP 原材料， 结合以相同重量的调咖啡白油粉， 并且使用相同体积的煮好 的咖啡进行类似重构， 产生了具有仅仅 8mm 的初始浮沫高度与相似的浅色的细 - 气泡 - 尺 寸的浮沫外观的饮料。使用或者气体泻流 SMP 组合物或者未经处理的 SMP 原材料配制的饮 料显示出改进的香味和口感， 当相比于单独的煮好的咖啡时， 并且有利地提供了等量的三 分之一份的脱脂乳以及蛋白质和钙的优良来源。
由此， 在这种产品应用中， 在重构的时候， 在所指出的条件下用加压氮气负载 SMP 提供了 3 倍的有效的气体含量和发泡能力。如果期望的话， 通过提高用于以加压氮气或其 它气体负载气体泻流 SMP 组合物的气体压力， 可以获得较大的浮沫体积。或者， 少量的水、 煮好的咖啡、 牛奶、 其它液体可以用于重构气体泻流 SMP 组合物， 或具有调咖啡白油粉的混 合物， 以便产生单独的浮沫状漫顶 (frothytopping)， 其可以被倒入煮好的咖啡饮料中或用 匙舀到煮好的咖啡饮料上。实施例 9
类似地评估包括含内部空隙的颗粒的若干备选的无定形粉末的用于提供有效的 气体泻流组合物的能力， 这是通过下述方式进行的 ： 分别将 6.0g 的粉末样品置于 75mL 容器中， 后者然后在 25℃用氮气加压至 1000psi， 密封， 保持 5 分钟， 和通过排气来减压。这些包 括市售来自不同供应商的高密度 (0.40g/ml 堆积密度 )、 喷雾干燥的 SMP( 样品 9a)、 具有非 2 常高表面面积 (108m /g) 和微孔结构的低密度的 (0.24g/ml 振实密度 )、 冷冻干燥麦芽糖糊 精粉末 ( 样品 9b) 和低密度的 (0.09g/ml)、 喷雾干燥的速溶茶粉末 ( 样品 9c)。类似评估 的其它备选的含内部空隙的无定形粉末包括美国专利申请公开号 2006/0040034 的实施例 1、 2、 3、 和 11 的低密度的、 气体注入的喷雾干燥的非蛋白粉末 ( 样品 9d)、 美国专利申请公开 号 2006/0040033 的实施例 1 和 2 的喷雾干燥的非碳水化合物粉末 ( 样品 9e) 和美国专利 申请公开号 2006/0040038 的实施例 1、 4、 6、 7 和 8 的咖啡粉末 ( 样品 9f)。
发现， 当根据所公开的方法与加压氮气接触时， 这些备选的颗粒物成分都不支持 气体泻流组合物的制造。它们分别通过下述方式评估 ： 将 5.5g 的加压颗粒物成分的样品 与 4.0g 糖和 2.5g 50％脂肪、 不起泡沫的、 高密度调咖啡白油粉混合， 在减压不久以后在 内径为 65mm 的 250mL 烧杯中在 88℃用 150mL 水重构该混合物， 并且比较初始浮沫高度和相 应对照混合物 ( 将加压颗粒物成分替换相等重量的未经处理的颗粒物成分 ) 的那些。在全 部情况中， 测量到初始浮沫高度没有明显提高， 其超过由相应的对照混合物提供的约两倍 的初始浮沫高度， 并且没有观察到气体泻流的证据。这些加压的颗粒物成分没有提供可测 量的优点， 除由空的内部颗粒空隙的开口所提供的优点以外。
然而， 低密度的 (0.34g/ml 堆积密度 ) 气体注入的喷雾干燥的无定形粉末 ( 由不 同的供应商制造 )(Friesland Foods ； 荷兰 )， 由脱脂奶固体 (47％ )、 葡萄糖浆固体和乳糖 (52％ ) 和磷酸二钠缓冲液 (1％ ) 组成， 证明了， 当适当地重新配制至显著提高的 SMP 含量时， 提供有效的气体泻流组合物的潜能。不希望受理论的束缚， 据信这种含无定形 SMP 的颗粒物 成分， 其具有 0.34g/ml 堆积密度、 1.49g/ml 材料密度、 0.71g/ml 表观密度和 0.73mLAIVV(52％ AIVV)， 使用本发明的方法， 应当被重新配制以便， 包括至少约 60wt％、 优选地至少约 80wt％、 并且更优选地至少约 90wt％的 SMP 和 / 或 NFDM， 从而潜在地提供了有效的气体泻流组合物。
通过使 6.0g 样品经受压缩气体负载过程和泡沫测量方法 ( 本文中实施例 1 中所 述的 )， 在本发明的开发期间测试了这种含 SMP 的粉末。在这种产品应用中， 观察未经处理 的粉末的气体含量而在重构的时候从约 4mL/g 增加到处理后的小于 8mL/g。类似地对另一 6.0g 的样品加压并且在保持该处理过的粉末 4 天后进行评估。 被存储的处理过的粉末的气 体含量看起来也许仅仅略微降低至小于 7mL/g 的值。相比于本发明的优选的 SMP 或 NFDM 粉末， 这种含加压的 SMP 的颗粒物成分提供了显著较低的气体含量和输送泡沫体积， 并且 除由空的内部颗粒空隙的开口所提供的以外， 没有提供可测量的优点。实施例 10
以下实施例证明能够提高， 相对于使用含捕集的压缩气体的非蛋白发泡组合物而 言， 用本发明的气体泻流组合物配制的速溶卡普奇诺饮料的感觉的乳状性 (milkiness) 和 泡沫稳定性。将 6.0g 的实施例 2 的批次 3 的 SMP 样品置于 75mL 容器中， 其然后在 25℃用 氮气加压至 1000psi， 在 1000psi 的恒压下保持 2.5 分钟， 和通过排气来减压而获 得气体泻 流组合物。卡普奇诺混合物 ( 样品 10a) 是这样的制备的 ： 将 5.0g 的这种气体泻流组合物 添加到 2.0g 可溶咖啡粉末、 4.0g 糖和 4.0g 不起泡沫的高密度调咖啡白油粉 (50％脂肪 )。 根据相同配方制备对比卡普奇诺混合物 ( 样品 10b)， 区别在于气体泻流组合物替换为相等 重量的非蛋白发泡组合物， 其包括氮气注入的喷雾干燥的粉末 ( 含 92％麦芽糖糊精和 8％ 辛烯基琥珀酸钠 (sodium octenylsuccinate) 取代的改性淀粉 ( 干基 ))， 随后使用一般描述于美国专利申请公开号 2006/0040034A1 的实施例 2 中的方法， 负载以捕集的压缩气体 ( 即， 在压力容器中在室温下用氮气将 6.0g 粉末样品加压至 1000psi， 加热粉末至高于其玻 璃化转变温度， 包括在 120℃的温度下加热容器超过 60 分钟， 冷却容器至室温， 通过打开来 释放压缩空气而使容器减压 )。 每一混合物置于内径为 65mm 的 250mL 烧杯中并且在减压后 5 分钟， 在 88℃的温度下用 150mL 水重构。样品 10a， 含气体泻流组合物的卡普奇诺混合物 产生了 32mm 的初始饮料浮沫高度， 当重构时。样品 10b， 对比混合物也产生了 32mm 的初始 饮料浮沫高度， 当重构时。对比饮料和含本发明的气体泻流组合物的饮料的初始浮沫高度 一式两份测量， 在重构后随时间还测量了浮沫高度达至多 10 分钟以便比较泡沫稳定性。如 以下表 3 中所示的结果所举例说明的， 通过本发明的气体泻流组合物产生的浮沫， 相比于 由对比非蛋白发泡组合物所产生的浮沫， 是有利地更稳定的， 并且提供了显著更长的半衰 期 ( 即， 浮沫衰减至其初始高度的一半 (16mm， 在本实施例中 ) 的时间 )。
通过特训的感觉小组来评估复制的卡普奇诺饮料以便测定每一饮料的感觉乳状 性。小组首先通过使成员观察在 250mL 烧杯中在 88℃的温度下用 50mL 微温的液体全奶和 100mL 水重构的包括 2.0g 可溶咖啡粉末和 4.0g 糖的对照饮料的外观和品尝其味道来校准。 使用全奶向对照饮料赋予了相比通过用于配制含本发明的气体泻流组合物的饮料和对比 饮料的调咖啡白油粉所赋予的脂肪水平 (2.0g) 高大约 15％的脂肪水平 (2.3g)。全奶脂肪 包含乳脂 (butterfat) 而非氢化的椰子脂 ( 如调咖啡白油粉中所含的 )， 并且如通过使本发 明的气体泻流组合物 (5.0g) 和调咖啡白油 (0.2g) 结合而赋予的， 赋予了相同近似总水平 的非脂乳固体 (5.2g)。对比饮料包含低得多水平的非脂乳固体 (0.2g)， 其仅仅由用于在制 造以便稳定分散的脂肪滴期间配制调咖啡白油的酪蛋白酸钠 ( 蛋 白质 ) 所赋予。
使用对照饮料来训练五成员感觉小组如何在含可溶咖啡和糖的热饮料中感觉牛 奶。在校准后， 小组成员评估和直接地比较含本发明的气体泻流组合物的饮料和含非蛋白 发泡组合物的对比饮料。 在小组面前制备饮料， 而不知道哪种饮料包含哪种发泡组合物。 分 别询问小组的每一成员以便表明两种饮料中的哪一个具有乳状外观、 质地、 香味、 余味和口 感， 并且然后询问小组的每一成员哪种饮料是乳状的。 在进行这些感觉评估后， 询问小组成 员以便表明作为潜在的消费者他们喜欢饮用哪种饮料， 仅仅基于个人喜好而非基于感觉训 练或校准， 以及其喜好的相关程度 ( 轻微的， 适度的或强烈的 )。如表 4 中所示结果举例说 明的， 小组成员， 分别地和集体地， 都认为相比于含非蛋白质发泡剂的对比饮料， 含本发明 的气体泻流组合物的饮料明显是乳状的。两位小组成员表示对于对比饮料的轻微偏爱， 因 为他们感觉其具有更强的咖啡效果 (impact)， 相比于结合本发明的组合物的饮料来说。其 它三位小组成员表示适度 ( 两成员 ) 或者强烈 ( 一成员 ) 偏爱含本发明的气体泻流组合物 的饮料， 由于其乳状品质。使用数学因子， 加权这些偏爱得分 ( 轻微的＝ x1 ； 适度的＝ x2 ； 强烈的＝ x3)， 表明相比于对比饮料， 显然总的来说偏爱 (3.5-1) 含本发明的气体泻流组合 物的饮料。 表3： 饮料浮沫评估和附加信息26CN 101911977 A时间 (min) 初始 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 饮料浮沫半衰期 气体负载时间 气体负载温度 需要的加热和冷却 组合物气体含量 输送的泡沫体积 加压气体的位置 气体泻流组合物 浮沫高度 (mm) 32 28 24 20 19 18 18 17 17 16 16 16 8-10min 小于 3min 25℃ 否 14mL/g 21mL/g 在开放的内部空隙中说明书对比组合物 浮沫高度 (mm) 32 28 24 20 18 17 16 15 15 14 14 13 5min 大于 60min 120℃ 是 14mL/g 21mL/g 在密封的内部空隙中24/28 页容纳的加压气体捕集的加压气体表4： 重构饮料产品感觉评估结果实施例 11
以下实施例证明能够表征本发明的颗粒物成分和气体泻流组合物的物理和结构 性能。使实施例 2 的批次 3 的 SMP 的单独样品， 在与压缩气体接触前， 通过扫描电子显微 术 (SEM)、 水银孔率法侵入和氮气吸附进行分析， 以便获得与颗粒物成分的孔结构相关的信 息。
图 4A-F 是显示外和内表面和孔结构的编辑的 SEM 显微照片。这些图像清楚地证 实颗粒物成分具有多孔结构， 其包括通过内外开口和限制性通路直接地或间接地连接到周 围的大气的内部空隙。还可以看出许多内部空隙通过多个开口和限制性通路互联到其它 内部空隙。当较近检查时， 能够看出存在许多清楚的薄壁表面， 其将毗连的内部空隙分开。不希望受理论的束缚， 据信这样的表面很可能被一个或多个不可见的 - 小的限制性通路穿 透， 其通过分子泻流， 在内部空隙之间以及进出颗粒， 减缓压缩气体的转移。
图 5 是水银侵入孔隙率测定法曲线图， 其绘制了随孔平均直径的对数而变的递增 的孔体积。分析数据提供于以下表 5 中。数据清楚地证实存在限制性通路和开放的内部空 隙。 图 5 清楚地表明了三种不同范围的平均孔径， 最大直径范围为约 3-300μm， 最小的直径 范围为约 3-20nm， 和中间的直径范围为约 30-2000nm。不希望受理论的束缚， 据信最大的直 径范围几乎完全包括内部空隙而且还包括一些开口， 最小的直径范围实际上完全包括限制 性通路， 而中间的直径范围主要地包括开口和限制性通路， 而且还包括小的内部空隙。 实施 例 1 的 SMP 的批次 1 和实施例 2 的 SMP 的批次 2 的样品的相似的分析产生大致与 SMP 的批 次 3 所提供的相同趋势， 即存在三种不同的孔平均直径范围， 但具有略微至稍微不同的范 围跨度和相关的递增孔体积。
图 6 是氮气吸附曲线图， 其绘制了随孔平均直径的对数而变的递增的孔表面面积 ( 其可能与使用与这种分析方法有关的确立的关系的孔体积相关 )。分析数据提供于以下 表 6 中。数据清楚地证实存在极小的限制性通路。图 6 清楚地表明存在孔平均直径的不同 的第四范围， 为约 0.5-2.8nm( 约 5-28 埃 )， 从而补充使用水银孔率法识别的三个范围。 SMP 的批次 1 和 2 没有使用这种方法来分析， 但是将被期待来证明大致相同的趋势。相同分析 2 表明 SMP 具有约 0.4m /g 的单层表面面积， 这太低而不能在环境温度下提供任何相当大量 的物理气体吸附， 或者 显著地提高通过物理吸附粉末容纳压缩气体的能力。表 5 ： 水银孔 率法分析数据28CN 101911977 A液体水银侵入压力(psi)SMP 孔平均直径(nm)Log 孔平均直径(Log nm)递增孔体积(mL/g)说明29书0.59 1.97 2.98 3.96 5.46 5.97 7.48 8.47 10.47 12.96 15.97 19.96 24.96 29.96 40.07 49.98 60.03 75.82 90.45 114.94 140.16 175.90 221.18 275.00 329.52 423.08306075.4 198915.1 76259.8 53219.1 39396.6 31702.2 27238.7 22779.2 19321.1 15615.8 12640.0 10193.2 8154.0 6642.2 5275.9 4066.5 3315.8 2699.1 2192.4 1786.5 1432.0 1159.3 923.0 737.7 603.3 488.25.486 5.299 4.882 4.726 4.595 4.501 4.435 4.358 4.286 4.194 4.102 4.008 3.911 3.822 3.722 3.609 3.521 3.431 3.341 3.252 3.156 3.064 2.965 2.868 2.781 2.6890.0000 0.0409 0.0261 0.0545 0.1932 0.2346 0.2785 0.1024 0.2184 0.0761 0.0463 0.0276 0.0170 0.0095 0.0075 0.0049 0.0036 0.0046 0.0037 0.0085 0.0104 0.0203 0.0420 0.0735 0.0980 0.184726/28 页CN 101911977 A(psi)(nm)(Log nm)(mL/g)说明30书液体水银侵入压力 561.59 660.74 907.42 999.45 1244.56 1539.59 1943.89 2353.82 2899.40 3632.61 4585.53 5591.34 6890.66 8605.49 10611.85 13282.17 16360.26 20047.90 24965.22 29942.27 35131.33 40071.98 45072.71 50054.00 54978.04 60005.98SMP 孔平均直径 374.8 297.9 236.5 190.1 163.1 131.4 105.3 84.9 69.6 56.1 44.6 35.9 29.3 23.6 19.0 15.3 12.3 10.1 8.1 6.6 5.6 4.8 4.3 3.8 3.5 3.2Log 孔平均直径 2.574 2.474 2.374 2.279 2.212 2.119 2.022 1.929 1.843 1.749 1.649 1.555 1.467 1.373 1.279 1.185 1.090 1.004 0.908 0.820 0.748 0.681 0.633 0.58 0.544 0.505递增孔体积 0.2077 0.1100 0.1728 0.0448 0.0596 0.0494 0.0397 0.0259 0.0204 0.0184 0.0145 0.0095 0.0000 0.0000 0.0061 0.0106 0.0100 0.0104 0.0114 0.0087 0.0073 0.0054 0.0048 0.0041 0.0027 0.002227/28 页CN 101911977 A说明书28/28 页表6： 氮气吸附分析数据尽管本发明已经参考优选的实施方案进行了描述， 但显然本发明能够有许多变体 和变化， 这些对本领域技术人员是显见的， 而没有背离本发明的精神和范围。