技术领域
本发明涉及位于容器中的冷冻充气产品。本发明尤其涉及通常称 为气溶胶的产品。
背景技术
过去人们提出用气溶胶系统分散充气产品。EP1061006中公开了这 样一种系统，其中容器具有至少两个室(A)和(B)，两个室之间由 一可移动壁间隔开，相互之间不透气，室(A)含有推进剂，室(B) 包括含有发泡剂的充气甜点，所述发泡剂为CO2或N2O或它们的混合 物，也可以结合空气或氮气。优选地，所述壁为活塞或可弯曲/弹性 隔膜。其也可以由所谓的“bag-in”(袋内)罐组成。
上述技术除了严格要求使用发泡剂之外，其不允许气溶胶系统在大 约-18℃至-22℃的温度下分散冷冻充气产品，而上述温度是家庭用冰 箱的温度。
因此，需要有一种在家庭用冰箱的温度下分散充气产品的气溶胶系 统。
经发现，通过细心对冷冻充气产品进行配方，并采用特殊类型的容 器，就有可能达到上述目标。
实验和定义
平均分子量
对于该申请，冰点抑制剂(fpds)混合物的平均分子量定义为数均 分子量<M>n(方程1)。其中Wi是物质i的质量，Mi是物质i的摩尔 质量，Ni是摩尔质量为Mi的物质i的摩尔数。
< M > n = Σ w i Σ ( w i / M i ) = Σ N i M i Σ N i ]]>
冰点抑制剂
本发明中的冰点抑制剂(fpds)包括：
●单糖和双糖
●含有3至10个单糖单位的寡糖，单糖通过配糖键连接起来
●糖化率(DE)大于20，优选大于40，更优选大于60的玉米糖 浆。玉米糖浆为复杂的多组份糖混合物。糖化率是常用的工业 分类方法。由于它们是复杂的混合物，它们的数均分子量<M>n可以由以下方程得到。(Journal of Food Engineering， 33(1997)221-226)
DE = 18016 < M > n ]]>
●赤藓醇、阿拉伯糖醇、甘油、木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、乳 糖醇和麦芽醇(malitol)。
膨胀率(overrun)的定义
膨胀率由以下方程确定：
其是在大气压下测定的。
阀
在实施例中使用的三个阀均是安装在1英寸套内的商业气溶胶 阀。
阀i：
来自于Precision Valve UK有限公司(彼得伯勒，英国)的标准气 溶胶生奶油(whipped-cream)阀。包括具有3个0.050”孔的主杆(零 件号：04-5390-00)，其在具有4个狭槽顶部倒置的外壳(零件号： 07-6954-00)上。该阀配有同样来自于Presision Valve的标准生奶油致 动器(actuator)(Gothic喷嘴02-1591-00)。
阀ii：
通常用于高粘度材料的Precision Valve UK有限公司提供的标准倾 斜(或“Clayton”)阀。所述高粘度材料例如填缝料和气溶胶状软干 酪。
阀iii：
由Firemaster Extinguisher有限公司(伦敦，英国)提供的高排量 灭火器喷雾阀(零件号：BK261)。其为阴性阀，与提供的基础致动器 结合使用。
阀的特征
由于所采用的复杂几何学，流体通过喷雾阀的流量是非常复杂的。 此外，目前使用高排量阀的许多产品，例如填缝料和泡沫灭火器组合 物具有复杂的流变行为。因此，不可能将排出率从一个阀/产品组合 外推至另一个组合，而且要求对排出率进行独立于产品的测量。
对于沿管道或通过孔流动的牛顿流体，流速Q与管道/孔两侧的 压差P成正比，并与流体的粘度□成反比，其余因子为几何函数(参 见，例如，H.A.Barnes，J.F.Hutton以及K.Walters，”An Introduction to rheologh”，1989，Elsevier，Amsterdam)。因此，一种较为方便的对喷 雾阀的排出率进行表征的方法是在给定表压下测量牛顿液体的流速， 并计算其余因子(随阀而变)，本文称为N：
N = Qη P ]]>
为了计算在该工作中使用的阀的该因子，我们在已知压力下测量了 通过阀的牛顿液体的排出率。
所使用的液体为42DE葡萄糖浆(C*Sweet01136，批号NK6634， [Cerestar，曼彻斯特，英国])。在20℃下采用AR1000控制压力流 变仪(TA Instruments，Leatherhead，英国)测量该材料的流变学， 所述仪器配备有溶剂收集器，并具有锥形板状几何形状。在5分钟之 内进行的从0至5000Pa的应力扫描显示粘度对应力无显著依赖性，因 此验证了该糖浆的牛顿液体性质。来自3个样品的粘度值平均为 208±23Pas，其中不确定性为来自所述三个独立测量的95％可信区间。
Bag-in-can(罐内有袋的)气溶胶罐(袋容量为200ml的“Sepro” 罐，来自美国Can有限公司)中充满所述糖浆，每个阀类型配备三个 罐。然后，将罐从底部注入压缩空气进行充气，使其压力达到10.2barg。 在20℃下，将糖浆从每个罐中直接分配至天平上，每隔10秒记录一次 质量，持续2分钟或直至分配完20g，不论哪一个先分配完。然后，记 录罐的最终计示压力Pf。分配的质量除以糖浆的密度(1.39g·cm-3) 得到体积，对于所有样品，分配的体积与时间的图形近似直线。计算 该图形的斜率得到Q。然后对分配过程中的平均压力计算每个罐的N 因子，即，P＝(10.2barg-Pf)/2。每个阀类型的N平均值为(三个 罐的95％可信区间)：
阀i：N＝(4±2)×10-12m3
阀ii：N＝(70±40)×10-12m3
阀iii：N＝(121±4)×10-12m3
本发明的简述
本发明的第一个目的是提供一种位于容器中的冷冻充气产品，所述 容器具有至少两个室(A)和(B)，所述室相互之间通过至少部分可 移动的壁气密地间隔开，室(A)中含有推进剂，室(B)中含有所述 冷冻充气产品，室(B)具有阀，其中所述冷冻充气产品含有重量百分 比为20％-40％、优选为25％以上的冰点抑制剂，以及0％-15％，优选 为2-12％，更优选低于8％的脂肪。冰点抑制剂的数均分子量为<M>n， 其遵循以下条件：
<M>n＝＜(330-8FAT)gmol-1
其中FAT是脂肪在产品中的重量百分比。
优选地，所述平均分子量低于250，更优选地，低于230。
优选地，所述冰点抑制剂由至少98％(重量百分比)的单糖、双 糖和寡糖组成。优选地，由于果糖具有非常甜的味道，所述冷冻充气 产品含有重量百分比少于10％的果糖，较优选地，低于5％，更优选 地，低于2.5％。
同样优选地，本发明的冷冻充气产品含有重量百分比低于1％的甘 油，优选低于0.5％，较优选地，低于0.25％，更优选地，低于0.1％。
同样优选地，冷冻充气产品含有重量百分比高于2％并低于8％的 蛋白质，优选地，低于6％，这是因为经发现，过高含量的蛋白质导致 呈现白垩状、干酪样的质地，应当避免这种情况。
在本发明的一个优选实施方式中，所述冷冻充气产品的膨胀率低于 150％，优选低于140％大于80％。
在本发明的另一优选实施方式中，所述冷冻充气产品的膨胀率大于 150％，优选大于170％。
在本发明的特定优选实施方式中，阀的N值(牛顿液体的流量和 粘度与阀两侧压差的比率)大于50×10-12m3，低于10-7m3，优选大于 100×10-12m3。
在本发明的一个优选实施例中，所述容器至少部分被一隔热涂层覆 盖，所述涂层的导热率为0.01-0.1W/mK，更优选地为0.03W/mK左右。 优选地，所述涂层为标签形式，厚度为100-200微米，优选地为150微 米左右。更优选地，所述隔热涂层覆盖容器表面的至少50％。其使得 一旦从冷冻室中取出，用户可以即刻触摸容器并进行操作，不会使用 户的手指产生太冷的感觉。
本发明的第二个目的是提供一种将冷冻充气产品充满容器的方 法，所述容器具有至少两个室(A)和(B)，所述室相互之间通过一 至少部分可移动的壁气密地间隔开，室(A)中含有推进剂，室(B) 中含有所述冷冻充气产品，室(B)具有阀，其中首先将推进剂引入室 (A)中，直至压力达到1-10barg，然后将所述冷冻充气产品引入室 (B)，直至压力达到5-12barg，优选8barg以上。
在说明书中，“barg”为标准巴(bar gauge)，并且压力是在-10 ℃下测量的。
与首先将产品引入室(B)然后将推进剂引入室(A)相比，所述 方法允许容器填充地更满，这是因为，与首先将产品引入室(B)然后 将推进剂引入室(A)相比，该方法允许达到的压力比可移动壁的弹性 所允许达到的压力更高。
上述方法还允许在引入冷冻充气产品之前将室(B)中的空气除 去。其极大地简化并加速了所述填充过程，这是由于在引入冷冻充气 产品的时候不需要有排气口将室(B)中的空气去除。
本发明的第三个目的是提供一种冷冻充气甜食，所述甜食的膨胀率 高于80％、低于250％，优选高于100％，所述甜食包括：
·重量百分比低于0.5％的甘油
·重量百分比为25％-37％的冰点抑制剂，以及
·0％-15％的脂肪，优选为2％-12％，更优选低于8％
所述冰点抑制剂的数均分子量<M>n遵循以下条件：
<M>n＝＜(330-8FAT)gmol-1
其中FAT是脂肪在产品中的重量百分比。
优选地，所述冰点抑制剂的数均分子量<M>n低于250，更优选低 于230。
优选地，所述冰点抑制剂由至少98％(重量百分比)的单糖、双 糖和寡糖组成。优选地，由于果糖具有非常甜的味道，所述冷冻充气 产品含有重量百分比少于10％的果糖，较优选地，低于5％，更优选 地，低于2.5％。
同样优选地，本发明的冷冻充气甜点含有重量百分比低于0.25％的 甘油，更优选地，低于0.1％。
同样优选地，冷冻充气产品含有重量百分比高于2％并低于8％的 蛋白质，优选地，低于6％，这是因为经发现，过高含量的蛋白质导致 呈现白垩状、干酪样的质地，应当避免这种情况。
在本发明的一个优选实施方式中，所述冷冻充气产品的膨胀率低于 150％，优选低于140％。
在本发明的另一优选实施方式中，所述冷冻充气产品的膨胀率大于 150％，优选大于170％。
本发明的详细描述
参照以下例子对本发明作进一步地描述。
实施例1
对以下配方进行测试，其中所有浓度均为重量百分比。在配方A- D中，脂肪含量保持恒定，而冰点抑制剂的平均分子量和含量改变。
配方A-E： A B C D E SMP 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 香子兰香精 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 椰子油 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 单酸甘油酯乳化剂 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 LBG 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 葡萄糖 21.50 15.20 8.50 0 11.00 蔗糖 10.75 7.60 4.75 9.80 5.50 42DE葡萄糖浆 0 0 0 19.60 0 水 47.24 56.69 66.24 50.09 52.99 FDP固体 37.3 27.8 18.3 30.6 21.5 Mn(gmol-1) 225 229 241 383 234
配方F
乳脂 11.00
SMP 11.00
果糖 03.00
山梨醇 10.80
40DE葡萄糖浆粉 10.00
MC纤维素(Avicel RC581) 00.25
220Bloom凝胶 00.15
LBG 00.07
瓜尔胶 00.05
角叉藻胶(L100) 00.02
单酸甘油酯乳化剂 00.40
聚山梨醇酯80(多乙氧基 00.05
醚)
水 53.21
(FDP固体 29.3)
(Mn(gmol-1) 257)
专门材料如下：
-LBG是由法国Degussa Texturant Systems提供的Viscogum FA。
-瓜尔胶是由Meypro，Zaandam，荷兰提供的。
-角叉藻胶是由瑞典CPKelco，LilleSkensved提供的Genulacta L100。
-凝胶(220Bloom)是由英国SystemsBIo-Industries，Newbury提 供的。
-微晶体纤维素是由美国费城的FMC提供的Avicel RC581。
-单酸甘油酯乳化剂是由英国Quset International，Bromborough Port提供的ADMUL MG40-04。
-42DE葡萄糖浆为C*Sweet 01136，其水份含量为20％，由英国 曼彻斯特Cerester提供。
-40DE葡萄糖浆粉为C*Pur 01934，其水份含量低于3％，由英 国曼彻斯特Cerester提供。
生产方法
将除了脂肪和乳化剂之外的所有组分结合并放入搅拌的加热混合 槽中。将脂肪熔化，在倒入混合槽之前，将乳化剂加入所述液态脂肪 中。一旦所有的组分混合在一起，在65℃下采用高剪切力对混合物进 行搅拌2分钟。将混合物在140巴和70℃条件下通过均质器，在83℃ 下进行巴氏灭菌20秒，然后通过板式换热器将其快速冷却至4℃。在4 ℃下，将混合物放置于搅拌器中2小时，然后冷冻。采用典型的冰淇 淋制冷机(Hoyer MF75)冷冻所述配方，该制冷机具有开放式奶油搅 拌器(序列号80)，混合物流速为20升/小时，挤压温度为-6℃至-11 ℃，膨胀率(1巴)为100％。
直接从冰淇淋制冷机中将产品挤压至bag-in-can(罐内有袋的) 气溶胶罐中(袋容量为200毫升的“Sepro”罐，来自美国Can有限公 司[South hall，英国])，每个罐中均充满至边缘。在气流冷冻器(空 气温度为-35℃)将其硬化2小时之前，用铝箔将罐宽松地盖住(防止 微生物污染)。
在充气和测试之前，所述装满的罐在-25℃下存储3天，然后在-18 ℃下存储3天。
分配性测试
将装满的罐从-18℃的存储室中取出，每次一个，将阀悬挂在开口 处(每个配方/阀组合具有3个罐)。然后从底部向罐内注入压缩气 体，使其压力达到10barg，然后在-18℃放置5小时重新达到平衡。然 后从-18℃下每次取出一个罐，并启动阀，立即进行测试，测量在20 秒内分配的产品质量。下表中总结了每个阀/配方组合的被挤出的平 均质量(以克为单位)(以及从三次测量中计算出的95％可信区间)： 配方 A B C D E F 阀i 6±5 6±3 0 0 0 0 阀ii 10±4 2.8± 0.4 0 0 0 0 阀iii 26±3 8±1 0 0 0.1± 0.3 0
从该表中可以看出，配方C，D和F根本没有流动。配方C显示 了需要最少量的冰点抑制剂。配方D和F显示，太高分子量的冰点抑 制剂不起作用。配方E显示，只有具有非常宽的喷嘴，产品才开始流 动，而且过多的脂肪使粘度过高，应避免该情况的出现。
实施例2
在该例中，测试不同的脂肪水平以及冰点抑制剂的不同平均分子 量，从而研究两者与从确定的气溶胶罐中流出的流动性之间的关系。
所有浓度均为重量百分比。
专门材料如下：
-LBG是由法国Degussa Texturant Systems提供的Viscogum FA。
-单酸甘油酯乳化剂是由英国QusetInternational，Bromborough Port提供的ADMUL MG40-04。
-低果糖玉米糖浆为C*TruSweet 017Y4，其水份含量为22％，DE 为63，由英国曼彻斯特Cerester提供。
含有10％脂肪的配方： H1 H2 H3 SMP 10.0 10.0 10.0 椰子油 10.0 10.0 10.0 LBG 0.2 0.2 0.2 单酸甘油酯乳 化剂 0.2 0.2 0.2 低果糖玉米糖 浆 10.0 17.0 23.0 葡萄糖 16.0 11.0 6.0 水 53.6 51.6 50.6 FDP固体 28.8 29.3 28.9 Mn(gmol-1) 220 240 262
含有7％脂肪的配方 M1 M2 M3 SMP 10.0 10.0 10.0 椰子油 7.0 7.0 7.0 LBG 0.20 0.2 0.2 单酸甘油酯乳 化剂 0.20 0.2 0.2 低果糖玉米糖 浆 18.5 26.0 31.0 葡萄糖 11.5 6.5 2.0 水 52.6 50.1 49.6 FDP固体 30.9 31.8 31.2 Mn(gmol-1) 240 261 283
含有5％脂肪的配方 L1 L2 L3 SMP 10.0 10.0 10.0 椰子油 5.0 5.0 5.0 LBG 0.20 0.2 0.2 单酸甘油酯乳化 剂 0.20 0.2 0.2 低果糖玉米糖浆 24.0 32.0 30.0 葡萄糖 9.0 3.0 - 蔗糖 - - 5.0 水 51.6 49.6 49.6 FDP固体 32.7 33.0 33.4 Mn(gmol-1) 252 278 301
方法
将除了脂肪和乳化剂之外的所有组分结合并放入搅拌的加热混合 槽中。将脂肪熔化，在倒入混合槽之前，将乳化剂加入所述液态脂肪 中。一旦所有的组分混合在一起，在65℃下采用高剪切力对混合物进 行搅拌2分钟。
将混合物在140巴和70℃条件下通过均质器，在83℃下进行巴氏 灭菌20秒，然后通过板式换热器将其快速冷却至4℃。
在4℃下，将混合物放置于搅拌器中24小时，然后冷冻。
采用典型的冰淇淋制冷机(Hoyer MF75)冷冻所述配方，该制冷 机具有开放式奶油搅拌器(序列号80)，混合物流速为25升/小时， 挤压温度为-8℃至-11℃，膨胀率(1巴)为100％。
直接从冰淇淋制冷机中将产品挤压至bag-in-can(罐内有袋的)气 溶胶罐中(来自美国Can有限公司[Southhall，英国])，每个罐中 均充满至边缘。在气流冷冻器(空气温度为-35℃)将其硬化2小时之 前，用铝箔将罐宽松地盖住(防止微生物污染)。
在充气和测试之前，所述装满的罐在-25℃下存储3天，然后在-18 ℃下存储3天。
分配性测试
使用阀iii(N值为(121±4)×10-12m3)。
将装满的罐从-18℃的存储室中取出，每次一个，将阀悬挂在开口 处(每个配方具有3个罐)。然后从底部向罐内注入压缩气体，使其 压力达到6barg，在-18℃放置5小时重新达到平衡。然后从-18℃下每 次取出一个罐，并启动阀，立即进行测试，测量在20秒内分配的产品 质量。下表中总结了每个配方的被挤出的平均质量(以克为单位，以 及从三次测量中计算出的95％可信区间)： 配方 ％脂肪 Mn(gmol-1) 挤出的质量(g) H1 10 220 1.2±0.2 H2 10 240 0.6±0.2 H3 10 262 0.03±0.06 M1 7 240 1.9±0.3 M2 7 261 1.8±0.2 M3 7 283 0.4±0.5 L1 5 252 2.5±0.5 L2 5 278 0.7±0.3 L3 5 301 0.5±0.6
从这些数据可以推导出，流动性的限值为10％脂肪时Mn～250g mol-1，7％脂肪时Mn～270gmol-1，5％脂肪时Mn～290gmol-1。
其意味着，脂肪含量f(重量百分比)与冰点抑制剂的Mn存在线 性关系，在该Mn以下，产品以适当流速流动：
Mn＜(-8f+330)gmol-1。
实施例3
该例中描述了根据本发明的一个配方的使用，其中所述容器在压力 下被装满。
配方
所有浓度均为重量百分比。
专门材料如下：
-LBG是由法国Degussa Texturant Systems提供的Viscogum FA。
-单酸甘油酯乳化剂是由英国Quest International，Bromborough Port提供的ADMUL MG40-04。
-单酸甘油酯的醋酸酯是由英国Danisco Cultor，Wellingborough 提供的Grinsted ACETEM 50-00A。
-低果糖玉米糖浆为C*TruSweet 017Y4，其水份含量为22％，DE 为63，由英国曼彻斯特Cerester提供。
SMP 10.00
椰子油 05.00
葡萄糖 08.80
低果糖玉米糖浆 22.60
单酸甘油酯乳化剂 00.70
醋酸酯 00.40
LBG 00.20
香子兰香精 00.01
水 52.29
(FDP固体 31.4)
(Mn(gmol-1) 251)
包装
采用活塞式的铝气溶胶罐(CCL Container，Ontario，加拿大)(充 满至边缘的容量为675ml，18巴破裂压力)。这些罐具有擦壁式活塞 (175ml体积，最大产品容量为500ml)，并且有洞，用于容纳底塞。 在使用之前，在每个罐体上贴上绝缘胶粘标签。所使用的标签为膨胀 聚苯乙烯[FoamTac II S2000(Avery Dennison Group，帕萨迪纳，加 州，美国)]，厚度为150um左右，在273K条件下导热率为 0.03Wm-1K-1。
使用的阀为高排量阀(Precision Valve，Peterborough，英国)， 其主杆部的内径为4.8mm，其上具有两个3.2×4.6mm的孔(零件号： 04-2116-XE)，所述主杆位于标准1英寸的套内，所述主杆的外壳上 具有4个狭槽，以及具有一尾部小孔(零件号：07-2662-XE)。当与 致动器结合使用时，所述阀的N值为(500±100)×10-12m3。
方法
混合
将除了脂肪和乳化剂之外的所有组分结合并放入搅拌的加热混合 槽中。将脂肪熔化，在倒入混合槽之前，将乳化剂加入所述液态脂肪 中。一旦所有的组分混合在一起，在65℃下采用高剪切力对混合物进 行搅拌2分钟。
均质化以及巴氏消毒
将混合物在150巴和70℃条件下通过均质器，在83℃下进行巴氏 灭菌20秒，然后通过板式换热器将其快速冷却至4℃。
老化
在冷冻之前，在4℃下，将混合物放置于搅拌器中5小时。
充气
在连接阀之前，在每个罐的底部孔施加正的气压，从而将活塞推至 顶部。之后，以常用方式将阀套牢在罐上，从而密封起来。然后从底 部向罐内充入压缩气体，直至达到2.5barg，同时用Pamasol P593X两 室推进剂填料充填(DH Industries，Laindon，Essex，英国)。
冷冻
采用典型的冰淇淋制冷机(刮板式表面换热器，SSHE)冷冻所述 配方，该制冷机具有开放式奶油搅拌器(序列号80)，混合物流速为 150升/小时，挤压温度为-9℃，膨胀率(大气压)为135％。
装填
在管路压力为12barg下，直接从制冷机中将产品挤压至气溶胶配 量室中(DH Industires，Laindon，Essex，英国)。当充满时，将所 述配量室的压力增加至60barg(通过增强剂)，将已知体积的冰淇淋 通过阀注入罐内。注入的体积大约为475ml，在-10℃下最终的罐压力 大约为9.5barg。然后，将每个罐配备致动器，转移至-25℃储存室中进 行硬化和存储。
存储
在-25℃储存上述罐1星期，将温度调整至-18℃或-12℃，保存24 小时，然后使用。
终产品
通过记录-18℃下在10秒内分配的质量，得到平均流速为4.7±0.3g s-1。当在-12℃和-18℃下，产品均具有良好的直立性。同时，由于使 用了绝缘标签，在从冷库中拿出时，可以较为舒适地直接拿着罐。