PL185217B1

PL185217B1 - Środek do smarowania z ciągłą fazą tłuszczową

Info

Publication number: PL185217B1
Application number: PL97329804A
Authority: PL
Inventors: Podutoori R. Reddy; Peter Trzasko; James Kasica; Judith Jackson
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2003-04-30
Also published as: CA2253854C; DE69719752T2; AU2772397A; ZA973933B; DE69719752D1; WO1997042829A1; CZ364498A3; AU710883B2; HU228307B1; HUP9903012A3; PL329804A1; EP0906026B1; SK282023B6; CA2253854A1; EP0906026A1; SK153698A3; US5904949A; DK0906026T3; CZ293723B6; HUP9903012A2

Abstract

1. Srodek do smarowania z ciagla faza tluszczowa zawierajacy od 10 do 65% wago- wych ciaglej fazy tluszczowej i od 90 do 35% wagowych zdyspergowanej fazy wodnej, znamienny tym, ze faza wodna zawiera od 1 do 20% wagowych zelujacej, zawierajacej amyloze skrobi o wlasciwosciach reologicznych scharakteryzowanych przez wartosc rów- nowagi modulu sprezystosci zelu G'e q wynoszaca 400-15000-10-5 N/cm2 i krytyczny sto- pien odksztalcenia ? wynoszacy 12-500, mierzone przy 10°C dla skrobi przygotowanej w stezeniu 10% wagowych stalej bezwodnej skrobi. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek do smarowania z ciągłą fazą tłuszczową zawierający od 10 do 65% wagowych ciągłej fazy tłuszczowej i od 90 do 35% wagowych zdyspergowanej fazy wodnej, charakteryzujący się tym, że faza wodna zawiera od 1 do 20% wagowych żelującej, zawierającej amylozę skrobi o właściwościach reologicznych scharakteryzowanych przez wartość równowagi modułu sprężystości żelu G'eq wynoszącą 400-15000-10'⁵ N/cm²i krytyczny stopień odkształcenia y_cr wynoszący 12-500, mierzone przy 10°C, dla skrobi przygotowanej w stężeniu 10% wagowych stałej bezwodnej skrobi.

Korzystnie żelująca, zawierająca amylozę skrobia ma wartość G'eq wynoszącą od 600 do 15000-10'⁵N/cm2.

Korzystnie zawierająca amylozę skrobia ma wartość krytycznego stopnia odkształcenia wynoszącą 15 do 500.

W korzystnym wykonaniu środek według wynalazku dodatkowo zawiera powyżej 3% wagowych składnika mlecznego wybranego z grupy składającej się z pełnego mleka, pół od4

185 217 tłuszczonego mleka, odtłuszczonego mleka, hodowlanej maślanki, maślanki, proszku maślanki, proszku odtłuszczonego mleka, jogurtu, ziarnistego sera typu quark, sera typu fromage frais, sera twarogowego, proszku serwatki, masła i ich mieszanin.

W innym korzystnym wykonaniu środek dodatkowo zawiera do 10% wagowych środka żelującego wybranego z grupy składającej się z karagenianu, agaru, alginianu, gellanu, pektyny, furcelleranu, żelatyny, żelującej maltodekstryny, szybko żelującej skrobi i ich mieszanin.

Korzystnie środek zawiera do 45% wagowych tłuszczu.

W innym korzystnym wykonaniu środek do smarowania dodatkowo zawiera środek zagęszczający.

Środki do smarowania według wynalazku są dogodnie wytwarzane w konwencjonalnych wymiennikach ciepła takich jak Votator® (jednostki A) i jednostkach C zaopatrzonych w mieszadło i wyposażonych w płaszcz chłodzący. Korzystnie, aby wytworzyć fazę wodną skrobia jest żelowana, a następnie fazę wodną łączy się z fazą tłuszczową i obrabia tak, że powstały produkt ma ciągłą fazę tłuszczową.

Figura 1 przedstawia graficznie charakterystyki żelowania żelujących, zawierających amylozę skrobi według wynalazku w porównaniu z żelującymi skrobiami spoza zakresu wynalazku. Na tym rysunku wartości G' [10‘⁵ N/cm²] wodnych dyspersji o stężeniu 10% wagowych stałej bezwodnej skrobi, mierzono w funkcji opisu określanego w sekundach po dyspergowaniu skrobi w wodzie. Metody badawcze zilustrowane na tym wykresie zostały opisane poniżej.

Figura 2 ilustruje krytyczny stopień odkształcenia żelujących skrobi stosowanych w wynalazku w porównaniu z wartościami dla skrobi spoza zakresu wynalazku. Wartości G'/G'iv zebrano dla określenia wartości krytycznego stopnia odkształcenia ycr, który wskazuje łatwość z jaką żele skrobi są rozrywane. Metody badawcze stosowane do przygotowania tego wykresu opisano poniżej.

Określenie „wodna dyspersja skrobi” ma oznaczać wodny roztwór zżelowanej skrobi albo koloidalną dyspersję skrobi i wody.

Produkt według wynalazku ma ciągłą fazę tłuszczową i zdyspergowaną fazę wodną. Określenie „ciągła faza tłuszczowa” ma obejmować olej występujący w stanie ciekłym i tworzący fazę ciągłą jak również cząstki stałego tłuszczu zawarte w ciekłym tłuszczu, ciekły olej wydzielony jako odrębna faza z ciekłego oleju przez krystalizację tłuszczu w obróbce klasyfikacyjnej. Określenie „ciągła faza tłuszczowa” nie obejmuje jednak tłuszczu zawartego w zdyspergowanej fazie wodnej jaki występuje w produkcie mającym tak zwaną strukturę olej w wodzie.

Skrobie odpowiednie do stosowania w niniejszym wynalazku są scharakteryzowane przez specyficzne reologiczne właściwości i żelują podczas wytwarzania dyspersji środka do smarowania i podczas przechowywania w temperaturze pokojowej lub w temperaturze poniżej temperatury pokojowej. Ponadto szczególnie korzystne skrobie nie mają właściwości smakowo-zapachowych skrobi zależnych od źródła pochodzenia skrobi i/lub modyfikowania skrobi i zapewniają wytworzenie środka do smarowania o dobrej teksturze i odczuciach smakowych.

G'jest modułem sprężystości żelu mierzonym przy 10⁵ N/cm2. Przed pomiarem wartości G' wybrane skrobie albo mieszanki skrobiowe, o stężeniu 10% wagowych bezwodnej stałej skrobi rozpuszcza się całkowicie w wodzie. Zdyspergowane skrobie umieszcza się na płycie reometru w 10°C wykonując wahadłowe ścinanie w czasie odchylania, otrzymując wartość równowagi (G'eq). Szczegółowy opis badania reologii skrobi zastosowanego w niniejszym wynalazku podano poniżej.

Oceniano krytyczny stopień odkształcenia ycr dla każdej dyspersji skrobi aby określić rozmiar deformacji wymaganych do rozerwania żelu po stabilizacji w temperaturze 10°C. Te wartości pokazują łatwość z jaką struktura żelu jest rozrywana, mniejsze wartości wskazują, że materiał jest łatwo rozrywany.

Właściwości reologiczne skrobi lub mieszanki skrobi, które są użyteczne w niniejszym wynalazku, w fazie wodnej charakteryzują się wartościami G'eq wynoszącymi 400-10- N/cm2 lub więcej a krytyczny stopień odkształcenia ycr wynosi 12 lub więcej mierzone w 10°C, przy

185 217 czym skrobia lub mieszanka skrobi jest przygotowana w stężeniu 10% wagowych stałej bezwodnej skrobi. Korzystnie skrobie charakteryzują się wartościami G'eq od około 600 do około 15000-10'⁵ N/cm² a wartościami y_cr około 15 do około 500.

Skrobie mające odpowiednie właściwości reologiczne do stosowania w środkach do smarowania według wynalazku mogą pochodzić z dowolnego źródła skrobi zawierających amylozę, obejmując skrobie zbożowe, bulwowe, korzeniowe, strączkowe i owocowe oraz skrobie mieszańców. Odpowiednie naturalnie występujące skrobie obejmują skrobie występujące w kukurydzy, tapioce, grochu, ziemniakach, słodkich ziemniakach, sorgo, pszenicy, ryżu, sago i skrobie zawierające więcej niż 40% amylozy (również określane jako skrobie wysokoamylozowe) i podobne.

Również odpowiednie są produkty modyfikacji dowolnych z tych skrobi, obejmujące płynne skrobie albo skrobie wrzące w postaci rzadkiej cieczy wytworzone przez utlenianie, konwersję enzymatyczną, kwasową hydrolizę, dekstrynizację termiczną i/lub kwasową, termiczne lub ścinane produkty.

Reologicznie odpowiednia skrobia(-ie) może być chemicznie lub fizycznie modyfikowana. Odpowiednie pochodne obejmują estry, takie jak octan, oraz półestry, takie jak bursztynian i oktenylobursztynian, wytworzone w reakcji odpowiednio z bezwodnikiem octowym, bezwodnikiem bursztynowym i bezwodnikiem oktenylobursztynowym; pochodne fosforanowe wytworzone w reakcji z ortofosforanem sodu lub potasu albo tripolifosforanem sodu lub potasu; etery takie jak hydroksypropyloeter wytwarzany w reakcji Z tlenkiem propylenu; albo inne dowolne jadalne pochodne skrobi lub ich połączenia dopuszczalne do stosowania w produktach żywnościowych.

Modyfikacja przez sieciowanie również daje skrobie o odpowiednich reologicznych właściwościach. Środki sieciujące odpowiednie dla żywnościowych skrobi obejmują tlenochlorek fosforu, epichlorohydrynę, trimetafosforan sodu i bezwodniki mieszanego kwasu adypinowo-octowego.

Sposoby modyfikowania skrobi opisano w publikacjach „Starch and Its Modification” M. W. Rutenberg, str. 22-26 do 22-47, Handbook of Water Soluble Gums and Resins, R. L. Davidson, wydawca (McGrawhill, Inc., New York, NY 1980).

Fizycznie modyfikowane skrobie, takie jak termicznie unieczynniane skrobie opisano w publikacji WO 95/04082 (publikowanej 9 lutego, 1995), są również odpowiednie do stosowania w niniejszym wynalazku.

Korzystne są granulowane skrobie, które nie były wstępnie zżelowane. Wstępnie zżelowane i nie granulowane wstępnie zżelowane skrobie są również odpowiednie. Konwencjonalne sposoby wstępnego żelowania skrobi są dobrze znane fachowcom i opisane w takich artykułach jak Rozdział XXII - „Production and Use of Pregelatinized Starch”, Starch: Chemistry and Technology, tom III - Industrial Aspects, R. L. Whistler i E. F. Paschall, wydawca Academic Press, New York 1967. Błyskawiczne gotowanie i suszenie rozpyłowe są również konwencjonalne i opisane w patencie US-3674555 (udzielony 4 lipca 1972 na rzecz G.R. Meyer i in.). Przykładowe sposoby wytwarzania wstępnie zżelowanych skrobi ujawniono w patentach US-4280851 (udzielony 28 lipca 1981 na rzecz E. Pitchon i in.); US-4465702 (udzielony 14 sierpnia 1984 na rzecz J. E. Eastman i in.); US-5037929 (udzielony 6 sierpnia 1991 na rzecz S. Rajagopalan); US-5131953 (udzielony 21 lipca 1992 na rzecz J. J. Kasica i in.) i US-5149799 (udzielony 22 września 1992 na rzecz R. W. Rubens).

Dowolne skrobie lub mieszanki skrobiowe o odpowiednich do stosowania w środkach do smarowania według wynalazku reologicznych właściwościach, mogą być oczyszczane dowolnymi znanymi metodami służącymi do usuwania zapachu i barwy naturalnej skrobi albo skrobi wytworzonych w czasie procesów modyfikowania. Procesy oczyszczania korzystne do obrabiania skrobi stosowanych w środkach do smarowania według wynalazku, ujawniono w zgłoszeniu patentowym US 07/832838 zgłoszonym 7 lutego 1992 przez J. J. Kasica i in.. Również odpowiednie są techniki przemywania skrobi alkaliami, także dla skrobi, które mają być stosowane w postaci granulatu albo w postaci wstępnie zżelowanej, techniki te zostały opisane w rodzinie patentu US-5187272 (udzielonego 16 lutego 1993 na rzecz C. W. Bertalan i in.).

185 217

W niniejszym opisie określenie olej i tłuszcz są stosowane zamiennie. Obejmują triglicerydy zarówno roślinnego jak i zwierzęcego pochodzenia. Takie roślinne triglicerydy obejmują olej sojowy, olej słonecznikowy, olej palmowy, olej z ziam palmowych, zarówno wysoko jak i niskoerukowy olej rzepakowy, olej kokosowy, olej z oliwek, olej sezamowy, olej z orzeszków ziemnych, olej kukurydziany i ich mieszaniny. Alternatywnie, albo w połączeniu z tłuszczami trigilcerydowymi mogą być stosowane niestrawne tłuszcze, takie jak poliolo poliestry sacharozy.

Triglicerydy zwierzęce obejmują tran rybi, łój, olej z sardynek, tłuszcz mleczny i ich mieszaniny.

Oleje mogą być chemicznie, fizycznie i/lub genetycznie modyfikowanymi produktami takimi jak utwardzane, frakcjonowane i/lub interestryfikowane triglicerydowe mieszaniny i mieszaniny dwóch lub więcej niż dwóch z nich, jak również jadalnymi substancjami, które są fizycznie podobne do triglicerydów takimi jak woski, na przykład olej jojoba i poliestry kwasów tłuszczowych mono- lub dwusacharydów, które mogą być stosowane jako zamienniki lub w mieszaninie z triglicerydami. Korzystnie tłuszcz zawarty w środkach do smarowania według wynalazku składa się zasadniczo z triglicerydów roślinnych, korzystnie fizycznie lub chemicznie modyfikowanych lub niemodyfikowanych ciekłych olejów i ich mieszanin.

Dokładny skład kompozycji tłuszczowej nie jest krytyczny. Ze względów organoleptycznych korzystne jest stosowanie tłuszczu o zawartości stałej skrobi w tłuszczu w temperaturze 35°C mniejszej niż 5% wagowych (liczone na wagę tłuszczu), bardziej korzystnie mniejszej niż 3% wagowych. Zawartość stałego tłuszczu w 20°C wynosi dogodnie między 5 a 30% wagowych, korzystnie między 5 a 20% wagowych. W temperaturze 5°C zawartość stałego tłuszczu dogodnie wynosi między 5 a 50% wagowych, korzystnie między 10 a 40% wagowych.

Zawartość stałego tłuszczu może być dogodnie określana przez wartość N mierzoną w widmie NMR, jak opisano w publikacji Fette, Seifen, Anstrichmittel, 80 (1978), 180-186, która to wartość N wskazuje ilość tłuszczu występującego w stanie stałym, w danej temperaturze, wyrażoną w procentach wagi tłuszczu.

Typowa mieszanina triglicerydów które są odpowiednie do stosowania jako tłuszcz w środkach do smarowania według wynalazku zależy od postaci końcowego produktu takiej jak owijana kostka, twarda tuba lub miękka tuba. Na przykład korzystna mieszanina tłuszczowa dla produktów pakowanych do miękkich tub może być mieszaniną 20-90% wagowych ciekłego oleju (na przykład olej sojowy) z 80-5% wagowych twardej osnowy, która jest mieszaniną statystycznie interestryfikowanych i/lub utwardzanych olejów.

Jako źródło tłuszczu, składników smakowo-zapachowych i białka kompozycja może również zawierać mleczne i nie-mleczne składniki. Ilość składników występujących w kompozycji jest dobrana w zależności od wpływu składnika białkowego na smak w ustach i kwasowość.

Składniki mleczne mogą pochodzić z mlecznego źródła takiego jak pełne mleko, pół odtłuszczone mleko, odtłuszczone mleko, hodowlana maślanka, proszek maślanki, proszek odtłuszczonego mleka, jogurt, ser ziarnisty typu quark, ser typu fromage frais, ser twarogowy, proszek serwatki, masło itp.

Dla nadania właściwości smakowo-zapachowych środkom do smarowania według wynalazku, składniki mleczne mogą być ewentualnie włączone do środka do smarowania, przez użycie co najmniej 3% wagowych składnika mlecznego w suchej postaci. Optymalna ilość składników mlecznych będzie zależała od rodzaju i ilości tłuszczu w mlecznym produkcie. Również mogą być stosowane połączenia mlecznych produktów.

Jeżeli są stosowane pełne mleko, pół odtłuszczone mleko albo ich połączenia to ich całkowita ilość korzystnie wynosi od 40 do 85% wagowych kompozycji, bardziej korzystnie 50-80% wagowych, a najkorzystniej 55-80% wagowych.

Jeżeli są stosowane jogurt, ser ziarnisty typu quark, ser twarogowy lub typu fromage frais albo ich połączenia to ich całkowita ilość korzystnie wynosi od 2 do 40% wagowych, bardziej korzystnie 5-30% wagowych. W niektórych okolicznościach może być korzystne stosowanie mieszaniny tych składników, na przykład w stosunkach wagowych między 20:1 a 2:1, przy całkowitej ilości składników jogurt/ser ziarnisty typu quark/ser twarogowy/ser typu fromage frais i mleko, wynoszącej 60-85% wagowych.

Środek do smarowania według wynalazku korzystnie zawiera od około 10% do około 65% wagowych tłuszczu, bardziej korzystnie 12% wagowych do około 50% wagowych, optymalnie około 15% do około 45% wagowych.

Faza wodna i/lub faza tłuszczowa mogą dogodnie zawierać środki emulgujące. Ilość i rodzaj włączanych środków emulgujących nie jest krytyczna. Korzystne jest włączanie środków emulgujących w rodzaju i w ilościach powszechnie stosowanych w środkach do smarowania. Na przykład mogą być dogodnie zastosowane mieszaniny mono- i diglicerydów pochodzących z naturalnego, częściowo utwardzanego lub całkowicie utwardzanego oleju roślinnego, stosuje się je w ilości od około 0,1 do około 3,0% wagowych, liczone na całkowitą ilość fazy wodnej i fazy tłuszczowej. Alternatywnie, mogą też być stosowane inne kompatybilne z olejem środki emulgujące. Mieszaniny takich środków emulgujących z mono- i/lub diglicerydarni i lecytyną również mogą być odpowiednie jako środek emulgujący.

Zazwyczaj średni wymiar kropelek wody zdyspergowanej fazy wodnej wynosi między około 1 a 60 pm, ale może być większy lub mniejszy. Korzystnie wymiar kropelek mieści się w zakresie od około 1 do około 30.

Średni wymiar kropel, w odniesieniu do niniejszego wynalazku oznacza rozkład objętościowej średnicy kropel. Może być określony z widm NMR sposobem opisanym w publikacji J. Colloid and Interface Science 140, (190), strony 105-113, i w patencie US-5302408 włączonym do niniejszego zgłoszenia jako odnośnik temperaturowy.

Przy takim wymiarze kropel wody można osiągnąć, z jednej strony odpowiednie uwalnianie właściwości smakowo - zapachowych w ustach, a z drugiej strony produkt ma odpowiednią trwałość mikrobiologiczną.

Średni wymiar kropel w środkach do smarowania według wynalazku może być łatwo zmieniany, przez stosowanie różnych warunków w czasie wytwarzania. Jeżeli, na przykład wytwarza się środek do smarowania przy użyciu Votatora® to średni wymiar kropel może być zmniejszony, na przykład przez zwiększenie szybkości mieszadła w jednostce A sił ścinających, np. przez zwiększenie szybkości mieszadła lub liczby ostrzy, albo przez zmniejszenie liczby pierścieni.

Obok wyżej wymienionych składników, środki do smarowania według wynalazku mogą zawierać składniki ewentualne takie jak środki smakowo-zapachowe, cukry smakowo-zapachowe (np. laktoza), sól, środki konserwujące, środki zakwaszające, witaminy, materiały barwiące itp.

Korzystnie ilość materiałów smakowo-zapachowych (innych niż te, które są włączone w składnikach mlecznych) jest mniejsza niż 0,5% wagowych, na przykład 0,01 do 0,2% wagowych. Korzystnie ilość soli (chlorku sodu) wynosi od 0-4% wagowych, bardziej korzystnie 0,1 do 3% wagowych, najkorzystniej 0,3 do 1,7% wagowych.

Korzystnie środki konserwujące są włączane w ilości 0-4% wagowych, bardziej korzystnie 0,01 do 1% wagowego, najkorzystniej 0,05 do 0,3% wagowego. Szczególnie korzystne jest stosowanie sorbinianu potasu. Korzystnym materiałem barwiącym jest beta-karoten; korzystnie ilość materiału barwiącego wynosi od 0-1% wagowego, bardziej korzystnie 0,01 do 0,2% wagowego. Dla ustawienia pH produktu na odpowiednią wartość mogą być włączane środki zakwaszające, korzystne pH produktu wynosi od 3 do 10, bardziej korzystnie 3,5 do 7. Odpowiednim środkiem zakwaszającym jest na przykład kwas mlekowy lub kwas cytrynowy.

Innym ewentualnym składnikiem, który może występować w kompozycjach według wynalazku to białka. Korzystnie ilość białka w środkach do smarowania według wynalazku wynosi 0-15% wagowych, bardziej korzystnie do 6% wagowych, najkorzystniej do 4% wagowych. W szczególnie korzystnym wykonaniu wynalazku białko jest częściowo albo całkowicie otrzymywane z mlecznych źródeł. W innym korzystnym wykonaniu wynalazku białko jest częściowo lub całkowicie białkiem roślinnym, zwłaszcza białkiem sojowym. Na przykład, jeżeli mieszaniny takich składników są stosowane, dogodnie w stosunku białka mlecznego do roślinnego na przykład od 10:1 do 1:10.

185 217

Środek do smarowania może ewentualnie zawierać środek zagęszczający albo połączenie środków zagęszczających. Występowanie środka zagęszczającego może polepszyć wrażenia smakowe dyspersji. Szczególnie korzystnym środkiem zagęszczającym jest guma ksantanowa. W czasie przeżuwania i rozgniatania dyspersji, struktura wytwarzana przez taki środek zagęszczający wymaga zwiększonej siły do jej zniszczenia, ale zapobiega szybkiemu rozrzedzaniu produktu i powoduje resztkowe utrzymywanie lepkości dające pożądane przez konsumenta właściwości. Inne środki żelujące, które mogą być włączane to żelatyna, karagenian, agar, alginian, gelan, pektyna, furceleran i mieszaniny żelujących skrobi zawierających amylozę i amylopektynę, żelujące maltodekstryny i szybko żelujące skrobie takie jak opisane w patencie US-5338560, włączonym do niniejszego zgłoszenia jako odnośnik literaturowy. Środki zagęszczające i żelujące mogą występować w ilości do 10% wagowych, korzystnie 0,01 do 5% wagowych, najkorzystniej 0,01 do 3% wagowych.

Dla otrzymania optymalnej charakterystyki organoleptycznej, korzystne jest aby środki do smarowania zawierały ciągłą fazę, która topi się w temperaturze pomiędzy około 20°C a około 45 °C, bardziej korzystnie pomiędzy około 30°C a około 37°C. Ułatwia to ich rozpływanie się w ustach i zapobiega odbieraniu dyspersji jako woskowej.

Dyspersja może zawierać inne składniki, które są uważane za pożądane przez konsumenta, dla rozważanego tutaj zastosowania w końcowym produkcie. Na przykład dyspersja może zawierać środek koloryzujący, na przykład beta-karoten, związki smakowo-zapachowe na przykład chlorek sodu lub nieżelujące białko mleka, środki konserwujące, na przykład sorbinian potasu i środki zagęszczające na przykład nie-żelującą skrobię i/lub białko i żywice na przykład gumę ksantanową.

Dodatkowo środek do smarowania może zawierać materiał tworzący (dodatkową) zdyspergowaną fazę w środku do smarowania. Na przykład środek do smarowania może zawierać małe cząsteczki ziół i warzyw. Środek do smarowania może być na przykład stosowany jako warzywny środek do smarowania. Podobnie, mogą być włączane drobno zmielone orzechy lub kawałki sera aby otrzymać odpowiednio orzechowe lub serowe środki do smarowania. Włączanie takich cząstek orzechów lub sera w dyspersję, powoduje wprowadzanie pewnych ilości tłuszczu do środków do smarowania.

Badanie reologii dyspersji skrobi prowadzono na urządzeniach Rheometrics Fluids Spectrometer II i Rheometrics Dynamie Stress Rheometer (otrzymane z Rheometrics Scientific, Piscataway, New Jersey). We wszystkich przypadkach stosowano geometrię płytki przymiarowej.

Z próbek sproszkowanej skrobi i destylowanej wody przygotowywano dyspersje skrobi w stężeniu 10% bezwodnej stałej skrobi. Specyficzne sposoby rozpuszczania zależą od rodzaju rozpuszczanej skrobi. Dla granulatów skrobi rozpuszczalnych w zimnej wodzie, dyspersję mieszano mieszadłem magnetycznym stosując 700 obrotów na minutę w25°C przez 30 minut i następnie ogrzewano do 90°C z łagodnym mieszaniem w ciągu pięciu minut, po czym utrzymywano w temperaturze 95°C przez dodatkowe 10 minut zmieszaniem 400 obrotów na minutę. Dla skrobi rozpuszczalnych w gorącej wodzie (np. przetworzonych wysoko amylozowych), sposób rozpuszczania obejmował mieszanie skrobi z wodą przez 2 minuty w mieszalniku w temperaturze 95°C, następnie przeniesienie dyspersji na gorącą płytę ustawioną na temperaturę 95°C, z mieszadłem magnetycznym pracującym przy 400 obrotach na minutę przez 30 minut. Po dokładnym zdyspergowaniu skrobi, gorący roztwór był umieszczany na płytkach reometru, na których był wstępnie chłodzony do 10°C i natychmiast rozpoczynano badanie reologii.

Pierwszy reologiczny test wykonany na dyspersjach skrobi był zaplanowany dla mierzenia stopnia tworzenia struktury w próbce w 10°C. Wahadłowe ścinanie w czasie odchylania rozpoczynano natychmiast po umieszczeniu gorącej próbki na zimnym reometrze (10°C) i kontynuowano do wartości G', którą mierzono co 60 sekund osiągając wartość równowagi G'eq. Równowagę określono jako zmianę G' mniejszą niż 10% wciągu 600 sekund. Odchylanie prowadzono z częstotliwością (ω) 0,5 rad/s z naprężeniem (γ) w liniowym lepkosprężystym prześwicie próbki. Liniowe naprężenie lepkosprężyste G jest definiowane jako naprężenie, które jest wystarczająco małe aby nie rozrywało struktury badanego materiału. Otrzymany

185 217 profil G' 10’⁵ N/cm2 dla badanych dyspersji skrobi w funkcji czasu (sekundy) przedstawiono na figurze 1.

Drugi z reologicznych testów wykonany dla każdej dyspersji skrobi zaprojektowano dla mierzenia rozmiaru deformacji wymaganej do rozerwania struktury materiału po osiągnięciu równowagi w 10°C. Ponownie gorącą próbkę umieszczano na wstępnie ogrzanej do 10°C płytce reometru. Po 7500 sekundach odczekiwania w 10°C, wykonywano wahadłowe ścinanie w czasie odchylania z częstotliwością (ω) 1 rad/s. Naprężenie odchylania zwiększano od naprężenia = 0,1 do = 100. Krytyczny stopień odkształcenia dla każdej dyspersji skrobi określano w tym doświadczeniu jako minimum przy którym stosunek G'/G'lv staje się mniejszy niż 0,8 albo większy niż 1,2. Wartość G'lv określano jako wartość ograniczającą gdy G' osiąga wartość zero. Wykazywane wartości określają łatwość, z jaką struktura żelu skrobiowego jest rozrywana, im mniejsze wartości tym materiał jest łatwiej rozrywany.

Profil G7G'_Lv jako funkcja dla badanych dyspersji skrobi została przedstawiona na figurze 2.

Środek do smarowania według wynalazku może być wytwarzany różnymi znanymi sposobami. Aby otrzymać produkt o optymalnej strukturze, może być pożądane ogrzewanie kompozycji (co jest korzystne gdyż ułatwia rozpuszczanie składników i daje zasadniczo jednorodną mieszaninę, która może być gdy to pożądane pasteryzowana) a następnie chłodzenie podczas poddawania obróbce. Może to być na przykład osiągnięte przez przepuszczanie mieszaniny przez dwie jednostki chłodzące z mieszalnikiem między nimi.

Alternatywnie, może być zastosowana jedna lub więcej niż jedna jednostka mieszająca albo jednostka chłodząca ze skrobakami powierzchni. Również połączenie takich jednostek może być stosowane. Taki proces może być na przykład dogodnie prowadzony w linii Votatora® z jednym lub więcej niż jednym wymiennikiem ciepła ze skrobakami powierzchni, ewentualnie połączonym z mieszadłem palczastym, tak zwanym krystalizatorem, a przy wysokim ścinaniu określanym jako krystalizator pomagający w inwersji emulsji olej w wodzie w emulsję woda w oleju. Zgodnie ze sposobem według wynalazku krystalizacyjna jednostka inwertująca (tj. jednostka C*) jest umieszczona między dwoma jednostkami wymiennika ciepła ze skrobakami powierzchni (jednostki A) mającymi wybrane zakresy temperatur i szybkości ścinania albo szybkości obrotowe wału, jak to jest znane w technice.

W korzystnym wykonaniu wynalazku fazy wodna i tłuszczowa są wprowadzane do pierwszej jednostki wymiennika ciepła (jednostka A) i rozpoczyna się proces krystalizacji do wytworzenia ochłodzonej emulsji.

Ochłodzona emulsja, która również zawiera skrobię zawierającą żelującą amylozę, przechodzi zjednostki A do jednostki C*. W pierwszej jednostce C ochłodzona emulsja z ciągłą fazą wodną jest inwertowana do emulsji z ciągłą fazą tłuszczową przez zwiększenie szybkości obrotowej wału.

Skrystalizowana emulsja z ciągłą fazą tłuszczową przechodzi zjednostki C* do drugiego wymiennika ciepła ze skrobakami powierzchni (jednostka A) zostaje powtórnie ochłodzona do wytworzenia produktu z ciągłą fazą tłuszczową i wybranym wymiarem kropelek zdyspergowanej fazy wodnej. Aby zapewnić odpowiedni czas przebywania dla krystalizacji in-line mogą być konieczne dodatkowe krystalizatory (jednostki C lub jednostki B), dzięki czemu powstaje prawidłowa konsystencja środka do smarowania, odpowiednia dla pakowania w tuby albo w postaci kostek.

Przykład 1

Wyższość środków do smarowania opartych na zawierających amylozę skrobiach o specyficznych właściwościach reologicznych według wynalazku, pod względem rozsmarowywalności, stabilności i dawania wrażeń w ustach wykazano następująco:

Wytworzono formulacje opisane w tabeli 1.

185 217

Tabela 1

Składniki	% wag. w produkcie
skrobia	5,0*
lecytyna	1,2
Kwas mlekowy (pH 5,0)	0,1
beztłuszczowe mleko w proszku	0,9
Sól	1,0
sorbinian potasu	0,13
nasycone monoglicerydy	0,25
mieszanina triglicerydów Hardstock/ciecz, N10=18	39,5
uzupełnienie wodą do	100,0

Skrobię zdyspergowano w zimnej wodzie i ogrzewano do 90°C stosując mieszanie w zbiorniku do pełnego zdyspergowania i zżelowania skrobi. Do roztworu dodano odtłuszczone mleko, proszek maślanki, sorbinian potasu i beta-karoten. Następnie roztwór ochłodzono do 60°C.

* Następujące skrobie badano w ilości 5% wagowych:

7990-119; R6110-129-3; R8624-95; Purity LFS, R6110:129-5.

Ilości poniższych skrobi były następujące:

R6110: 129-2 (5-9%) aR610: 129-7 (2,5-3,5%) aNLITED, I.N. Oil II i 6110: 97-2 były badane w ilości 10% wagowych.

Dodano kwas mlekowy aby otrzymać pH 5,0 następnie do mieszaniny utrzymywanej w temperaturze 60°C dodano olej. Kompozycję przepuszczono przez wymiennik ciepła ze skrobakami powierzchni w celu pasteryzacji. Kompozycje pasteryzowano przez 15 sekund w temperaturze 85°C. Pasteryzowaną kompozycję przepuszczono przez wymiennik ciepła ze skrobakami powierzchni i ochłodzono do 5-15°C. Kompozycję inwertowano do postaci emulsji z ciągłą fazą tłuszczową przy użyciu wysokoobrotowego krystalizatora. Kompozycją napełniano tuby i przechowywano w temperaturze 5°C.

Wybrano dziesięć skrobi o właściwościach reologicznych zarówno w zakresie jak i poza zakresem wynalazku, do oceny środków do smarowania opisanych w poniższej tabeli 2.

Kompozycje środków do smarowania były oceniane przez grupę specjalistów, którzy oceniali rozsmarowywalność, stabilności i właściwości organoleptyczne. Rozsmarowywalność oceniano w skali od 0 (nie rozsmarowywalne) do 5 (bardzo dobrze rozsmarowywalne). Wyniki oceny również przedstawiono w poniższej tabeli 2.

185 217 •Η tP (0 £

1	O
o	40
54	O
ffl	β
fi	H
W	ffl
N	£
O	PI
G

e e>

o

Tabela 2 e

υ

O \ 7» 55 tj?«

I

O «1

X

X)

Ό

G ft x > -H 5 3 O 4Ώ r-I O T) β β Ό ffl O X

(0		(0	(0	i0	td	(d	id	td
rd		rd	β	β	β	β	rd	rd
ω	>1	Φ	rd	rd	rd	rd	Φ	Φ
-rd	N	Ή	-rd	-rd	-H	-rd	-rd	•rd
n a>	G 3	N d>	Λ	X	X)	Λ	n a>	EM Q>
TJ TJ	Φ O r4	TJ TJ	(0	id	<d	(d	TJ TJ	T> TJ
>1 O	•H 5 Φ	>t o	-M	-l_>	-P	4->	>1 O	>1 O
£ 5	β P -N		W	co	co	W	s s	s s
		LO	ŁO	io	LO	LO
O	CM	X	s.	X»	X	X	CM	CM
		n	TJ*	TJ1	Tjl	Tł<
		o	LO	o	LO	O
o	rij	LO	CM	lO	r-	LO	LO
LO	\	x	X	X	X	X	X
V	!3	o	n	m	p-	Γ0	CM	s
		rd	CM	CM	CM	CM
lO		TJ<	TJ¹	co	CM	ro	rd
O		O	O	o	o	o	o
4-		d-	+	+	+	4-	4-	£f*
w		«	ω	ω	ω	ω	U
o		Γ-		o	CO	r-	O
00		co	rd	CD	co	τΤ	tJI
X		X	- x	X	X	X	X
CM		CM	rd		r-	CD	r*
lO	TT		TJ<	n	CM	ro	rd
O	o	o	o	o	O	O	O
d-	+	+	+	+	4-	4-	+
ω	ω	ω	ω	ω	W	ω	Φ	rd
CD	m	CO	CO	τ3<	rd	00	o	V
CO	rd	kD	CM	CD	rd	o	co
X	x	X	x	X	X	X	X
CM	rd	CM	rd		Γ-	if)	rd
CO	o	CD	O	o	o	o	o	o
σι	rd	cd	o	O	o	o	o	o
o	rd	o	o	o	o	o	o	X
X	V.	X	X	X	X	X	X	o
o	o	o	rd	rd	rd	rd	rd	to
	(0
(0	β		ffl ffl	td	(d	id
β	<0		β β	β	β	β		hd
<0	ffl £		ffl ffl	td	(d rd	ffl CM		Hd
£ «5	β O ffl		5 N	S φ	Z *	S 4fc	CM
O S	ffl N tM		O O	O N	o	O	1	rd
X O	S -H TJ ffl	n	X ffl	X TJ	X ffl	X ffl	r-	-r-ł
-Η O N	O H >i U	CM	•rd -rd	-rd	-Η X	-Η X	CD	o
44 X O	H -H M Ó	m	4-1 β	44 G	44 O	44 O	··
>1 O H	O A p X	O	>i fi	>1 p	kD -H	>i -H	o	•
T) W >i	Φ ffl X to	1	TJ Φ	TJ X	τι a	TJ ft	rd
o > ε	-Η -P p O	00	O -H	O 3	O ffl	O ffl	rd
fi 2 ffl	OJ OT X	r-	fi N	fi X	fi -P	fi -p	CD	Hd
CM	r-			CO				Hd
I	1			1		co		Hd
CD	CD			CD		fH
CM	CM	Q	CD	CM	LD	X	CM	i—1
	t—1		rd	,—i	CD		1	-rd
··	··	Φ	rd	»·	1	>1	P-	O
O	o	4->	1	O		-P	CD
	ł-1	-rd	o	5—ł	CM	-rd	• ·	•
r-1	t—1	i—I	CD	rd	k0	G	O	s
CD	kO	1	CD	kO	00	3	t—I
ffi	tó	z;	Γ-	ffj	en	04	kD	Hd

>1 N

G 3! O .

S φ I

P *N

CM rii ffl

N

TJ ffl >1 S

M Ol >pX Ti X to 0 3 0 e x s lO

I σι

CM

L£>

I oS próbki skrobi dostarczone przez National Starch and Chemical Co. Of Bridgewater, NJ.

185 217

Środki do smarowania oparte na skrobiach w zakresie wynalazku (tj. 7990-119; R61 10:129-3; R8624-95 i Purity LFS) oceniano jako mające dobrą rozsmarowywalność, były stabilne i nie wydzielały wody. Ponadto środki oceniono jako mające dobre właściwości organoleptyczne. Wszystkie skrobie w zakresie wynalazku wykazują reologiczne wartości G'eq 400 lub więcej i wartość krytycznego stopnia odkształcenia 12 lub więcej.

Żelujące skrobie opisane w stanie techniki (tj. 6110:97-2 i I.N. Oil II opisane w patencie US-5338560 oraz R61 10:129-5 opisana w patencie US-5472729) miały słabą rozsmarowywalność, która wykazywała się niestabilnością lub wydzielaniem wody, albo nie mogły wytworzyć żelu. Wszystkie te skrobie mają niedopuszczalnie niskie wartości G'eq.

Chociaż środki do smarowania wytworzone ze skrobią 78-W 03223 (opisaną w patencie US-4865867) wykazywały akceptowalną rozsmarowywalność to były niestabilne i wydzielały wodę. Te środki do smarowania oparte na skrobiach 78-0323 wykazujących dopuszczalne wartości G'eq jednak ich wartości krytycznego stopnia odkształcenia mieszczą się poza zakresem dopuszczalnym.

Skrobia R61 10:129-7 nie jest skrobią zawierającą amylozę i nie zapewnia wytworzenia zżelowanych środków do smarowania.

Skrobia o wysokiej zawartości amylozy (tj. R61 10:129-2) wykazuje dopuszczalną wartość G'eq ale nie mieszczącą się w zakresie wynalazku wartość krytycznego stopnia odkształcenia. Zaobserwowano, że środki do smarowania oparte na tej skrobi nie były ani rozrozsmarowywalne ani stabilne.

Zatem wybrane żelujące, oparte na amylozie skrobie o specyficznych właściwościach reologicznych dawały dobre środki do smarowania o dopuszczalnych przez konsumenta właściwościach. Zaobserwowano, że żelujące i nieżelujące skrobie znane ze stanu techniki nie wykazujące reologicznych właściwości skrobi według wynalazku dawały środki do smarowania, którym brakowało zarówno rozsmarowywalności jak i stabilności.

185 217

185 217 [dyn / cm2]

Fig.1.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Środek do smarowania z ciągłą fazą tłuszczową zawierający od 10 do 65% wagowych ciągłej fazy tłuszczowej i od 90 do 35% wagowych zdyspergowanej fazy wodnej, znamienny tym, że faza wodna zawiera od 1 do 20% wagowych żelującej, zawierającej amylozę skrobi o właściwościach reologicznych scharakteryzowanych przez wartość równowagi modułu sprężystości żelu G'eq wynoszącą 400-15000-10’⁵ N/cm² i krytyczny stopień odkształcenia γ_0Γwynoszący 12-500, mierzone przy 10°C dla skrobi przygotowanej w stężeniu 10% wagowych stałej bezwodnej skrobi.
2. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że żelująca, zawierająca amylozę skrobia ma wartość G'eq wynoszącą od 600 do 15000Ί0’ N/cm2.
3. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawierająca amylozę skrobia ma wartość krytycznego stopnia odkształcenia wynoszącą 15 do 500.
4. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera powyżej 3% wagowych składnika mlecznego wybranego z grupy składającej się z pełnego mleka, pół odtłuszczonego mleka, odtłuszczonego mleka, hodowlanej maślanki, maślanki, proszku maślanki, proszku odtłuszczonego mleka, jogurtu, ziarnistego sera typu quark, sera typu fromage frais, sera twarogowego, proszku serwatki, masła i ich mieszanin.
5. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera do 10% wagowych środka żelującego wybranego z grupy składającej się z karagenianu, agaru, alginianu, gellanu, pektyny, furcelleranu, żelatyny, żelującej maltodekstryny, szybko żelującej skrobi i ich mieszanin.
6. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera do 45% wagowych tłuszczu.
7. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera środek zagęszczający.

Niniejszy wynalazek dotyczy środków do smarowania zawierających od 10 do 65% ciągłej fazy tłuszczowej i od 90 do 35% wagowych zdyspergowanej fazy wodnej opartej na żelującej, zawierającej amylozę skrobi o specyficznych właściwościach reologicznych.

Jako zamienniki masła lub margaryny stosuje się wiele rożnych środków do smarowania w postaci emulsji woda w oleju, o zawartości tłuszczu poniżej 80% wagowych. Takie środki do smarowania z ciągłą fazą tłuszczową powinny mieć plastyczną ciągłą fazę tłuszczową, aby miały odpowiednią smarowalność i aby zapobiegać ich mikrobiologicznemu psuciu się. Ponadto takie środki do smarowania nie powinny wydzielać wody przy rozsmarowywaniu na jedzeniu, a zatem powinny dawać się rozsmarowywać w temperaturze występującej w lodówce, powinny być stabilne w temperaturze pokojowej a także ulegać destabilizacji i uwalniać smak i zapach w ustach. Te cele są trudne do osiągnięcia, szczególnie, gdy w fazie ciągłej ma być użyta tylko względnie mała ilość tłuszczu.

Produkty z ciągłą fazą tłuszczową, w których faza wodna zawiera środek żelujący i tworzy żel są opisane w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki US-4917915 (Cain i in.). Środki żelujące są wybrane z żelujących hydrolizowanych pochodnych skrobi, żelatyny, karagenianu i ich mieszanin. Hydrolizowana skrobia jest ogólnie określona jako żelująca maltodekstryna. Opisano również nieżelujące skrobie występujące w fazie wodnej jako środki wypełniające lub zwiększające lepkość.

Bodor i in. (patent US-4103037) opisuje produkty z ciągłą fazą tłuszczową, które również zawierają w fazie wodnej środki żelujące, takie jak żelatyna i duński agar. Bodor ujawnia, że rodzaj użytego środka żelującego w niskotłuszczowych środkach do smarowania z ciągłą fazą tłuszczową jest krytyczny ponieważ środki żelujące, które mogą pomagać w sta185 217 bilizowaniu emulsji mają zbyt wysoką temperaturę topnienia i dają nieprzyjemne wrażenie kleistości podczas żucia.

Patent US-4978554 (Larsson i in.) opisuje niskotłuszczowe środki do smarowania o emulsjach takich, że końcowy produkt może być pasteryzowany. Stabilność przechowywania produktu osiągnięto przez połączenie skrobi z małymi ilościami emulgatora, który jest zdolny do zapobiegania tworzeniu żelu poprzez tworzenie kompleksu skrobia/emulgator.

Patent US-5472729 (Larsson) ujawnia sposób wytwarzania niskotłuszczowych środków do smarowania, w których wybrane skrobie są hydrolizowane kwasami, a jeżeli to konieczne są dodatkowo stabilizowane przed żelowaniem w dalszych reakcjach skrobi z reagentami zdolnymi do dodawania grup funkcjonalnych do cząsteczek skrobi. Zwiększona przez te grupy funkcjonalne stabilizacja umożliwia to, że skrobia nie żeluje po rozpuszczeniu. Dzięki czemu znacznie zmniejszono konieczność stosowania emulgatorów jak to opisano w patencie US-4978554. Skrobie opisane w patencie US-5472729 wykazują znaczny pik lepkości podczas żelatynizacji, po którym roztwór ulega rozrzedzeniu. Podczas chłodzenia, skrobie w roztworze nie żelują i rzeczywista lepkość pozostaje niska.

Patent U3-4536408 (udzielony 20 sierpnia 1985 r na rzecz Marehouse i in.) ujawnia niskotłuszczowe środki do smarowania zawierające mieszankę jadalnego tłuszczu i nie-zżelowanych hydrolizatów skrobi mających wartości D.E. około 4 a nie więcej niż 25.

Patenty US-5279844 iUS-5338560 (Wesdorp) ujawniają jadalne plastyczne dyspersje nie mające ciągłej fazy tłuszczowej a mające co najmniej jedną ciągłą fazę wodną. Stosowana w tych środkach do smarowania żelująca skrobia ma właściwości reologiczne w wodnej dyspersji scharakteryzowane przez połowę wartości G'_max i nie więcej niż około 9600 sekund, gdy są przygotowane w stężeniu dającym wartość log G'_max 5,0 przy 11°C, 15000 sekund po całkowitym zdyspergowaniu żelującej skrobi w wodnej dyspersji. Wartość G' odzwierciedla szybkość i rozpiętość tworzenia struktury. Dla określenia skrobi nie podano wartości krytycznego stopnia odkształcenia.

Patent US-4865867 (Platt i in.) ujawnia niskotłuszczowe środki do smarowania o ciągłej fazie tłuszczowej i zdyspergowanej fazie wodnej zawierające białka pochodzące z mleka i od 0,1 do 1,2% wagowych modyfikowanych skrobi. Przykłady opisanych skrobi, obejmują białe i żółte dekstryny oraz dekstryny i dekstrynizowane skrobie. Te skrobie mieszczą się w klasie materiałów znanych jako „produkty hydrolizowania skrobi”, które mają zazwyczaj niską lepkość i mierzalne wartości D. E. Ponadto produkty skrobiowe określone jako użyteczne obejmują acetylowane adypiniany dwuskrobi, acylowane fosforany dwuskrobi i fosforany hydroksypropylodwuskrobi. Te ostanie trzy klasy pochodnych skrobi są znane w przemyśle jako skrobie nadającej lepkość i są zazwyczaj nie - żelujące. Białka i skrobie występujące w fazie wodnej zwiększają lepkość fazy wodnej, która jest uważana za powodującą zwiększenie stabilności produktów typu emulsji woda w oleju.

Obecnie stwierdzono, że żelujące, oparte na amylozie skrobie o specyficznych właściwościach reologicznych mogą być stosowane do formułowania środków do smarowania z ciągłą fazą tłuszczową o dobrej rozsmarowywalności, dobrej stabilności bez wydzielania wody przy czym uwalniają smak i zapach w ustach dając dobre właściwości organoleptyczne.