專利名稱：制備含有牛乳和食用酸的冷藏飲料的方法
技術領域：
本發明的范圍本發明涉及一種制備冷藏的或耐貯存的飲料的方法，這些飲料含有牛乳和食用酸。本發明的加工過程提供一種制作含有牛乳和食用酸的質地細膩的飲料的方法，而且在飲料的制備過程中不需要均化即可使飲料僅有少許或沒有沉淀，且目視是不透明的。
本發明的背景含有牛乳和果汁的飲料是人們熟知的和喜愛的。已知將果汁加到牛乳中時，當果汁中的酸的量達到足以使牛乳的自然pH值6.4-6.7降到低于牛乳蛋白質的等電點(pH4.6)時，就會產生凝固和乳凝結。已知牛乳和果汁混合物可以用預先酸化的或酸牛乳來制作，例如美國專利3,764,710。遺憾的是，這樣制作的飲料短時間內即會趨向于分離。
曾經使用包括果酸、羧甲基纖維素、黃原酸、角豆莢酸和他們的混合物來防止牛乳的凝固和乳凝結，從而使飲料穩定，例如美國專利2,818,342、2,851,386和4,046,920、4,078,092。令人遺憾的是，即便應用了這些穩定劑，含有牛乳和果汁的飲料，經過超時貯存后，仍趨向于沉降和沉淀。
曾有許多方法被建議用來使含有牛乳和果汁的飲料具有物理穩定性，例如，美國專利2,853,386介紹了一種能超時穩定的，含有牛乳和果汁的飲料。但是，所介紹的這種飲料要求在加入果汁后立即冷藏以使產品膠凝和防止成分的分離。美國專利4,061,792介紹了在將果汁加到牛乳中之前，先從果汁中去除鞣酸類以降低牛乳的乳凝結趨勢。美國專利4,676,988介紹了在加入酸性果汁之前，先用陽離子/陰離子交換法處理牛乳使乳凝結和沉淀減到最少。許多其他專利(例如美國專利3,630,702、3,692,532和4,212,893)介紹了制備穩定的、含有牛乳和果汁的飲料的方法，但是這些方法都要求將飲料均化，而均化是很費錢的。
因此，要求能提供一種穩定的飲料，該產品含有牛乳和果汁，但是，不要求均化或其他特定的條件(例如立即冷藏，從果汁中去除鞣酸類或陽離子/陰離子交換)以防止成分的分離。本發明涉及一種制備冷藏的或耐貯存的飲料的方法，該飲料含有牛乳和食用酸(例如，果汁)，但是，該飲料經超時后不產生沉降/沉淀，或僅有少許沉降/沉淀。且該飲料目視是不透明的。此外，本發明的方法無需進行均化即可獲得這些優點。
發明概述本發明涉及一種制備冷藏的或耐貯存的質地細膩的飲料的方法，該飲料含有牛乳和食用酸。按照本發明方法制備的冷藏的或耐貯存的飲料是穩定的、目視是不透明的和超時不產生沉淀的。這些產品包含從約5％至約99.8％的牛乳，從約0.05％至約0.80％的食品穩定劑和食用酸。
本發明方法的第一步是在高剪切混合條件下用食品穩定劑同牛乳(蛋白質)混合以形成中值顆粒大小小于約0.80微米的蛋白質/穩定劑顆粒。然后，在保持蛋白質/穩定劑顆粒的顆粒大小小于約0.80微米情況下，酸化此蛋白質/穩定劑混合物至PH約3.2至約4.5之間。為了在酸化步驟中保持這些蛋白質/穩定劑顆粒具有所要求的顆粒大小，此蛋白質/穩定劑混合物在高剪切混合條件下的溫度保持在約4℃至約30℃之間。
發明詳述本發明涉及一種制備冷藏的或耐貯存的飲料的方法，這些飲料含有牛乳和食用酸。本發明方法制備的質地細膩的飲料經超時后沒有或僅有少許沉淀，且目視是不透明的。此外，在制備具有這些優點的飲料的過程中，本發明的方法不要求均化。因此，本發明的方法同以前為達到所述優點而要求有昂貴的均化步驟的方法比較，具有顯著的成本優點。
已知含有牛乳和酸(例如，果汁)的飲料可以通過在飲料中結合進食品穩定劑，例如果酸，使其穩定。含有牛乳和酸以及應用食品穩定劑的飲料的制備方法通常是混合牛乳和穩定劑，均化此混合物，然后用果汁和/或食用酸酸化此混合物。已經知道含有牛乳和酸以及應用食品穩定劑的飲料的物理穩定性取決于在酸化步驟中形成的蛋白質/穩定劑顆粒的中值顆粒大小。更詳細地說，當蛋白質/穩定劑顆粒在酸化時的中值顆粒大小小于約0.80微米，以及當蛋白質/穩定劑顆粒中的中值顆粒大小在整個混合過程中保持在此范圍內，則可以制備出含有牛乳和酸的飲料，該飲料沒有或僅有少許沉淀，且目視是不透明的。此外還已經知道不需要對飲料進行均化，即可形成具有要求大小的蛋白質/穩定劑顆粒，并在酸化步驟中保持此顆粒大小，方法是像下文中所述那樣將在酸化步驟中形成的蛋白質/穩定劑顆粒處于高剪切混合條件下。
本發明的方法，包括其中所用的物料，特定的加工步驟以及按本方法制備的飲料的特性等詳述如下A加工過程用物料本發明方法中應用的物料包括牛乳、食用酸和食品穩定劑，以及其他非必需成分。這些物料詳述如下1.牛乳本發明方法中使用的牛乳固形物可以由各種形式(哺乳動物源或植物源)的牛乳提供，包括全乳、脫脂奶、煉乳以及奶粉，但不限定于這些。此處所用的“牛乳”一詞是指牛乳固形物的水分散體，例如流體(全乳或脫脂乳)或用水稀釋的脫脂乳粉或煉乳。
本發明方法中應用的牛乳的量是指最終飲料中的量，通常從約5％至約99.8％，優選從約5％至約75％，更優選從約5％至約40％，最優選從約5％至約15％。與這些牛乳范圍相關的無脂牛乳固形物的量分別是飲料的約0.5％至約8.23％，0.5％至約6.19％，0.5％至約3.3％和0.5％至1.24％。
2.食用酸本發明的方法也使用食用酸。該食用酸包括任何食品級的有機酸或無機酸，例如，檸檬酸、蘋果酸、乳酸、葡萄糖酸、琥珀酸、酒石酸、磷酸、富馬酸和抗壞血酸。其中特別優選使用的是脂族羥基羧酸(例如，蘋果酸、乳酸和檸檬酸)。其中最優選使用的是檸檬酸。
使用的酸的量是足以調整牛乳/穩定劑混合物的PH從約3.2至約4.5，優選從約3.5至約4.5，最優選從約3.5至約3.8。這一點在下文的B項中有更詳細的討論。加入的食用酸的量通常是飲料重量的約0.2％至約0.4％。用于緩沖PH的緩沖鹽，例如檸檬酸鈉，使食用酸的量增加到約1％，也屬于本發明的范圍內。
3.穩定劑本發明可以使用的各種食品穩定劑包括通常在技術上熟知的親水的膠態穩定劑，有阿拉伯膠、明膠、黃原膠、角豆莢膠和果膠，以及從纖維素(例如羧甲基纖維素)得到的陰離子性聚合物，這些都是水溶性的和能耐柑結類水果的低PH。其中特別優選使用的是果膠和羧甲基纖維素的混合物。
穩定劑的使用量通常是飲料重量的約0.05％至約0.80％，優選從約0.10％至約0.60％，最優選從約0.10％至約0.30％。使用穩定劑的量部分取決于飲料中存在的牛乳固形物的量。一般說來，飲料中牛乳固形物的量愈大，穩定飲料用的穩定劑的量也愈多。
4.其他成分本發明的方法可以非必需地和優選地包括一種果汁成分。果汁可以是已知的在飲料中使用的任何柑桔汁、非柑桔汁或他們的混合物。這些果汁的例子包括例如蘋果汁、葡萄汁、梨汁、油桃汁、穗醋栗汁、樹莓汁、鵝莓汁、黑莓汁、草莓汁、番荔枝汁、石榴汁、番石榴汁、獼猴桃汁、芒果汁、木瓜汁、西瓜汁、糙皮甜瓜汁、櫻桃汁、蔓越桔汁、菠蘿汁、桃汁、杏汁、李汁以及他們的混合物等的非柑桔汁，以及例如橙汁、檸檬汁、茉母酸橙汁、葡萄柚汁、紅桔汁和它們的混合物等的柑桔汁，但不限定于以上這些。其他的果汁和非果汁，例如蔬菜汁或植物汁，也可以作為果汁成分在此處的飲料中使用。其中特別優選使用的是橙汁。
本發明制備的飲料通常含有從約1％至約95％的果汁，優選從約3％至約50％的果汁，最優選的從約3％至約15％的果汁。果汁可以以果泥、粉碎的果肉、一倍濃度果汁或濃縮果汁等形式加到飲料中。最優選的是以濃縮果汁形式加入，它的固形物含量(主要是糖固形物)在白利糖度20°和80°之間。
本發明的方法也可以使用水果或其他風味料，單獨使用，或和果汁結合在一起使用。
本發明的方法通常也加入水，加入的水通常為飲料的約1％至約90％，優選從約50％至約90％，最優選從約70％至約88％。為了對用本發明方法制備的飲料下定義，加入的水成分不包括通過加入飲料時例如果汁成分，附帶進入飲料的水。
本發明的方法也可以使用一種甜味劑。甜味劑包括例如麥芽糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、轉化糖以及他們的混合物。這些糖可以以固態或液態加入到飲料中，但通常以糖漿形式加入，更優選是用高果糖淀粉糖漿那樣的濃縮糖漿。為了制備此處描述的飲料，這些非必需的甜味劑可以在某些程度上通過其他成分加入到飲料中，例如果汁、非必需的風味劑等。本發明的方法中使用的甜味劑的量通常以飲料重量計約為0.1％至約20％，更優選從約6％至約14％的糖固形物。
本發明方法中優選使用的碳水化合物甜味劑有蔗糖、果糖和他們的混合物。果糖可以是液體果糖，高果糖淀粉糖漿、果糖粉或果糖糖漿，但優選使用的是高果糖淀粉糖漿。商品高果糖淀粉糖漿(HFCS)有HFCS-42、HFCS-55和HFCS-90，他們含有的果糖，按糖固形物重量計，分別為42％，55％和90％。
本發明的方法可以非必需地使用合成的或無熱量的甜味劑，例如糖精，環己基氨基磺酸酯、乙酰磺胺、L-天門冬氨酰-L-苯丙氨酸低級烷基酯甜味劑(例如阿斯巴甜)。授權Brennan等的美國專利4,411,930中的L-天門冬氨酰-D-丙氨酸酰胺，授權Brennan等的美國專利4,399,163中的L-天門冬氨酰-D-絲氨酸酰胺，授權Brand的美國專利4,338,346中的L-天門冬氨酰-羥甲基鏈烷酰胺甜味劑，授權Rizzi的美國專利4,423,029中的L-天門冬氨酰-1-羥乙基鏈烷酰胺甜味劑，1986年1月15日出版的J.M.Janusz在歐洲專利申請書168,112中公開的L-天門冬氨酰-D-苯基甘氨酸酯和酰胺甜味劑等。一種特別優選的甜味劑是阿斯巴甜。如果使用合成的或無熱量的甜味劑，通常使用的量是飲料重量的約0.05％至約1％，優選從約0.05％至約0.10％。
本發明的方法也可以非必需地使用一種防腐劑。任何一種食品級的防腐劑都可以在本發明的方法中使用。適用的防腐劑包括山梨酸、苯甲酸、它們的堿金屬鹽和它們的混合物。優選山梨酸、山梨酸鉀、山梨酸鈉及其混合物。其中最優選使用的是山梨酸鉀。防腐劑的用量通常是飲料重量的約0.04％至約0.10％，優選從約0.04％至約0.08％，更優選從約0.06％至約0.75％。
本發明的方法也可以非必需地使用另外的增稠劑。本發明方法中使用的合適的增稠劑包括如羧甲基纖維素，黃原膠、角豆莢膠、胍爾豆膠、卡拉膠和果膠。其中特別優選使用的有羧甲基纖維素和果膠。增稠劑的用量通常在約0％至約0.80％之間，優選從約0.1％至約0.60％，最優選從約0.1％至約0.30％。
本發明的方法也可以用各種維生素和礦物質強化。雖然其他維生素和礦物質也可以使用，但特別優選的是異抗壞血酸和抗壞血酸。本發明的方法中也優選使用含特定比例鈣的可溶性鈣源、檸檬酸鹽和蘋果酸鹽。參閱1988年4月12日授權Nakel等的美國專利4,737,375，收編在此處供參考。
B方法步驟本發明方法的第一步包含在一個混合槽中于高剪切混合條件下混合牛乳(蛋白質)和食品穩定劑的形成中值顆粒大小小于約0.8微米蛋白質/穩定劑顆粒，優選小于約0.50微米，最優選小于約0.30微米。此處所用的“高剪切”一詞是指這樣的條件，例如葉輪(如葉漿渦輪機(pitch bladeturbine)或chemshear)的尖端速度大于600英尺/分，優選大于1200英尺/分，或剪切速率約每秒45,000的一種高剪切轉子定子設備(roto-statordevice)，但不限定于這些。高剪切條件可以用許多商品混合設備來建立，例如Likwifier，Liqiverter等。
為了使蛋白質/穩定劑顆粒形成所要求的大小，牛乳和穩定劑應在優選的葉輪速率和混合槽的產量(由批冷大小和溶液粘度決定)相結合的條件下進行混合。例如，對1.25升容器中650毫升而言，最優選的葉漿渦輪機操作條件是葉輪速率至少為1000英尺/分(900轉/分，2.54英寸葉輪)。那些在技術上常用的其他高剪切混合機和/或混合機槳葉形狀也可以在本發明的方法中使用。
為了充分實現本發明方法的利益，優選在高剪切混合開始時，首先加入穩定劑，隨后再加入牛乳。在高剪切混合進行過程中，用前文中介紹的形式和數量的食用酸酸化此牛乳(蛋白質)和穩定劑溶液。在本發明方法的一個優選實施例中，用檸檬酸酸化牛乳/穩定劑溶液至濃度大于約10mM以及PH從約3.2至約4.5，優選從約3.5至約4.5，最優選從約3.5至約3.8。
為了獲得本發明方法的利益，重要的是在酸化步驟中，蛋白質/穩定劑顆粒的中值顆粒大小應保持在小于0.8微米，優選小于約0.50微米，最優選小于約0.30微米。如前文中介紹的，已經發現使蛋白質/穩定劑顆粒具有小于0.8微米的中值顆粒大小，并在酸化過程中保持顆粒大小在此范圍內，則最終飲料成品具有無沉淀或僅有少許沉淀的特征，且飲料是高度目視不透明的。此外，在酸化中形成所要求的顆粒大小，清除了在制造過程中需要使用昂貴的均化步驟。
除高剪切條件外，選擇特定的酸酸化蛋白質/果膠溶液，酸的濃度以及加入酸的方法等都對蛋白質/穩定劑顆粒的中值顆粒大小具有影響。一般來說，當酸化的溶液中，優選的檸檬酸的濃度大于10mM時，優選的濃度大于15mM，蛋白質/穩定劑顆粒較小。此外，雖然酸可以一次同時加入，但優選將酸緩慢加入以有利于酸的均勻溶解。更詳細地說，優選酸的加入少于20磅/分，更優選少于15磅/分。
為了保持蛋白質/穩定劑顆粒的中值顆粒大小在合適的范圍內，重要的是在酸化步驟中，蛋白質/穩定劑溶液的溫度應保持在約4℃至約30℃之間。優選的溫度保持在約4℃至約20℃之間，最優選的是在約4℃至約15℃之間。
假設高剪切混合、酸化劑和低溫等的結合為蛋白質和穩定劑相互作用建立了最大的表面積。在酸化過程中，穩定劑包覆在小的蛋白質顆粒的表面上，形成了一層帶電隔絕層，防止了蛋白質的進一步附聚和顆粒的生長和凝固。這些酸化的蛋白質/穩定劑顆粒被固定以供進一步加工，且不需要均化就可以符合成品飲料要求的特征。
當酸化步驟完成后(例如，當牛乳和穩定劑溶液的PH范圍在約3.2至約4.5之間)，將酸化的牛乳/穩定劑溶液同其余成分在至少低剪切條件下混合。此處所用的“低剪切”一詞是指非湍流的(例如分層或遷移)流動，例如尖端速度為200英尺/分的葉槳渦輪機，但不局限于此。
在本發明方法的一個優選實施例中，酸化的蛋白質穩定劑預混物是以高剪切混合在一個混合槽中(例如，在線混合器)制備的，然后在低于至少低剪切混合條件下混合其余成分。當優選的檸檬酸用作食用酸時，通常采用的酸化的預混合物溶液中的檸檬酸濃度大于約35mM，優選大于約50mM，更優選大于約80mM。另一種方法是，酸化的蛋白質/穩定劑預混合物在一個高剪切條件下的槽中制備，然后將混合物轉移到另一個槽中，再將其余成分在至少低剪切條件下加入。
C按本發明方法制備的飲料的特性按本發明方法制備的冷藏的或耐貯存的飲料的PH從約3.2至約4.5，優選從約3.5至約4.5。最優選從約3.5至約4.2。此飲料經120天或更長仍沒有或很少有沉淀，且目視是高度不透明的。此處介紹的飲料質地細膩。這些飲料可以是充碳酸氣的或未充碳酸氣的，優選的飲料含有至少一倍體積碳酸氣。
分析方法測定蛋白質/穩定劑顆粒的顆粒大小的方法本發明方法中形成的蛋白質/穩定劑顆粒的顆粒大小分布是用Horiba LA900(Horiba，CA)激光掃描儀測定的。首先，用體積分布來說明結構變化和小數目大顆粒的影響，體積分布通常產生一個雙峰態曲線(有時是三峰態曲線)。其次，用數目分布測定給定中值顆粒大小的顆粒的數目。通常，數目分布產生一個單峰，該單峰由它的中值合適地表征。對中值顆粒大小低于0.5而言，在中值和平均顆粒大小之間沒有明顯差別。但是，我們建議使用中值顆粒大小，其原因是為了合適地描述那些違反正態分布的實例。按照儀器制造廠推薦的方法步驟制備1至2毫升試樣。
實施例實施例1在一個典型的商品混合機(Ross Roto-Stator Device)中制備酸化的牛乳預混合物溶液。在不停的混和下，將6.8克果膠和8.6克羧甲基纖維素CMC膠加到700克15℃的水中。混合數分鐘后，在不斷攪拌下加入68克脫脂奶粉。數分鐘后，加入11.5克檸檬酸粉。酸化的蛋白質/穩定劑顆粒的顆粒大小小于0.8微米。
實施例2按下列配方制備本發明的一種橙汁飲料成分％(重量/重量)水72.3脫脂乳10.0甜味劑12.0橙汁 5.0檸檬酸0.28果膠/羧甲基纖維素混合物 0.30橙香料0.17對一個批次1000加侖成品而言，在一個裝備有高剪切攪拌器中，例如，一個400加侖的Liquiverter(Alfa Laval型)，制備酸化的蛋白質/穩定劑預混合溶液，制備步驟如下槽中裝載150加侖50°F的水。在攪拌下加入果膠和羧甲基纖維素膠并攪拌數分鐘。然后加入脫脂乳粉并繼續攪拌數分鐘。在不停的高速攪拌下，以15磅/分鐘的速率加入檸檬酸粉至濃度為80mM。此時溶液的PH為3.8。蛋白質/果膠顆粒的中值顆粒大小在0.30微米至0.50微米之間。
然后將酸化的牛乳和膠預混合溶液加到一個裝有其余成分的混合槽中。混合槽有一個長槳攪拌器(sweep agitator)以28轉/分混合。最終混合物的PH為3.7至4.1。混合物在187±3°F巴氏滅菌13±3秒后以通用方法裝瓶。瓶裝產品沒有或很少有沉淀。
權利要求
1.一種制備冷藏的或耐貯存的細膩的飲料的方法，該飲料經超時后呈現出少許或沒有沉降或沉淀以及目視是不透明的，其中的飲料包含a.從5至99.8％的牛乳；b.從0.05至0.8％的食品穩定劑；和c.食用酸；該方法的特征在于包含以下步驟i)將牛乳同食品穩定劑在高剪切條件下混合以形成中值顆粒大小小于0.8微米的蛋白質/穩定劑顆粒；和ii)在蛋白質/穩定劑混合物中加入足夠量的食用酸以調節混合物的PH為3.2至4.5，其中混合物(在整個加酸過程中)是處于高剪切條件下，其中混合物的溫度保持在4℃至30℃，以及在整個加酸過程中，蛋白質/穩定劑顆粒的中值顆粒大小保持在小于0.8微米。
2.一種制備冷藏的或耐貯存的細膩飲料的方法，該飲料經超時后呈現出少許或沒有沉降或沉淀以及目視是不透明的，其中的飲料包含a.從5至99.8％的牛乳；b.從0.05至0.8％的食品穩定劑；和c.食用酸；該方法的特征在于包含以下步驟i)將牛乳同食品穩定劑在高剪切條件下混合以形成中值顆粒大小小于0.8微米的蛋白質/穩定劑顆粒；ii)在蛋白質/穩定劑混合物中加入足夠量的食用酸以調節混合物的PH為3.2至4.5，其中混合物在整個加酸過程中處于高剪切條件下，其中混合物的溫度保持在4℃至30℃，以及在整個加酸過程中，蛋白質/穩定劑顆粒的中值顆粒大小保持在小于0.8微米；和iii)至少低剪切條件下，將任何非必需的成分加入到酸化的混合物中以制備成一種PH值為3.2至4.5的飲料。
3.權利要求1至2的任何一種方法，其特征在于飲料附加有從約1％至約95％的一種果汁。
4.權利要求1至3的任何一種方法，其特征在于食用酸選自包含檸檬酸、蘋果酸、乳酸、葡萄糖酸、琥珀酸、酒石酸和抗壞血酸的一組食用酸。
5.權利要求1至4的任何一種方法，其特征在于蛋白質/穩定劑顆粒的中值顆粒大小小于0.5微米。
6.權利要求1至5的任何一種方法，其特征在于食用酸是檸檬酸。
7.權利要求1至6的任何一種方法，其特征在于飲料還包含從約5％至約75％的牛乳。
8.權利要求1至7的任何一種方法，其特征在于飲料另外包含從約50％至約90％的加入的水。
9.權利要求1至8的任何一種方法，其特征在于穩定劑包含果膠/羧甲基纖維素混合物。
全文摘要
本發明公開了冷藏的或耐貯存的飲料,該飲料給超時后,物理性質仍穩定,目視不透明和不產生沉淀。這些飲料含有從約5%至約99.8%的牛乳,從約0.05%至約8%的一種食品穩定劑和一種食用酸。加工過程的第一步包含用一種食品穩定劑在高剪切混合條件下同牛乳混合以形成中值顆粒大小小于約0.8微米的蛋白質/穩定劑顆粒。然后,在保持蛋白質/穩定劑顆粒的顆粒大小小于約0.8微米情況下,酸化此蛋白質/穩定劑混合物至pH約3.2至約4.5之間。為了在酸化步驟中,保持這些蛋白質/穩定劑顆粒具有所要求的顆粒大小,此蛋白質/穩定劑混合物在高剪切混合條件下的溫度保持在約4℃至約30℃之間。
文檔編號A23C9/154GK1179704SQ96192888
公開日1998年4月22日 申請日期1996年2月20日 優先權日1995年3月28日
發明者D·K·揚, M·T·海西, R·V·努涅斯 申請人:普羅克特和甘保爾公司