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卡路里降低的饮料或食物制品及其制备方法和装置

阅读:493发布:2021-09-19

专利汇可以提供卡路里降低的饮料或食物制品及其制备方法和装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及使用 植物 来源的汁或液体进行 发酵 并从中去除 乙醇 来制备卡路里降低的饮料或食物制品的方法。所述方法包括首先用 酵母 菌发酵植物来源的汁或液体中的至少一些糖来使其进行转化从而生产包含乙醇的发酵制品,以及随后从发酵制品中去除至少一些乙醇,同时将发酵制品保持在低于55℃的 温度 下,以生产卡路里降低的饮料或食物制品。相对于常规在 沸腾 温度下或其附近进行的醇去除,在低于75℃的温度下进行醇去除步骤,以减小对 风 味和营养性质的影响。本发明还涉及用于实施制备卡路里降低的饮料或食物制品的方法的装置,还涉及使用该方法和装置制造的卡路里降低的汁和汁制品。,下面是卡路里降低的饮料或食物制品及其制备方法和装置专利的具体信息内容。

1.用于制备卡路里降低的饮料或食物制品的方法,所述方法包括:
(a)用酵母发酵植物来源的汁或液体以生产包含乙醇的发酵制品;以及
(b)从所述发酵制品中去除至少一些所述乙醇,同时使所述发酵制品保持在低于78℃的温度以生产所述卡路里降低的饮料或食物制品。
2.如权利要求1所述的方法,其中步骤(a)包括:
(i)用酵母菌发酵所述汁或液体的第一级分;以及
(ii)随后将汁或液体的第二级分添加至发酵的第一级分中以生产所述发酵制品。
3.用于制备卡路里降低的饮料的方法,所述方法包括:
(a)(i)用酵母菌发酵植物来源的汁或液体的第一级分以生产包含乙醇的发酵制品;
(ii)随后将另外的植物来源的汁或液体添加至发酵的第一级分中以进一步生产包含乙醇的发酵制品;
(iii)将部分所述发酵制品从所述发酵制品的其余部分转移走;以及
(b)从所转移的部分中去除至少一些所述乙醇,同时使所述发酵制品保持在低于78℃的温度以生产卡路里降低的饮料或食物制品。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其还包括步骤(c),其中将在步骤(b)中从所述发酵制品移除的挥发物质添加回所述卡路里降低的饮料或食物制品。
5.如权利要求所述的3或4所述的方法,其中子步骤(a)(ii)和(iii),以及步骤(b)连续进行,以生产卡路里降低的饮料或食物制品的连续流。
6.如权利要求5所述的方法,其还包括步骤(c),其中将在步骤(b)中从所述发酵制品连续移除的挥发物质连续添加回所述卡路里降低的饮料或食物制品。
7.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其还包括这样的步骤,其中将低卡路里甜味剂添加至所述汁或液体、所述发酵制品和所述卡路里降低的饮料或食物制品中的至少一种,并且其中所述低卡路里甜味剂具有比葡萄糖的卡路里含量更低的卡路里含量,或者具有比蔗糖更低的对血糖的影响。
8.如权利要求5或6所述的方法,其还包括这样的步骤,其中将低卡路里甜味剂连续添加至所述汁或液体、所述发酵制品和所述卡路里降低的饮料或食物制品中的至少一种,并且其中所述低卡路里甜味剂具有比葡萄糖的卡路里含量更低的卡路里含量,或者具有比蔗糖更低的对血糖的影响。
9.如权利要求7或8所述的方法,其中所述低卡路里甜味剂包括糖醇、天然甜味剂、人造甜味剂或其任意混合物。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法,其中在低于一巴的压下进行步骤(b)。
11.如权利要求10所述的方法,其中在低于400毫巴的压力下进行步骤(b)。
12.如权利要求11所述的方法,其中在50-70毫巴的压力下进行步骤(b)。
13.如权利要求11所述的方法,其中在低于50毫巴的压力下进行步骤(b)。
14.如权利要求13所述的方法,其中在12毫巴或低于12毫巴压力下进行步骤(b),以使得在低于20℃下沸腾
15.如权利要求1-14中任一项所述的方法,用对所述发酵制品施加中度热和低压力的装置实施步骤(b)。
16.如权利要求1-15中任一项所述的方法,其中用降膜蒸发器、旋转锥柱、升膜蒸发TM
器、板式蒸发器、蒸发器、热加速短时蒸发器TM或Centritherm 进行步骤(b)。
17.如权利要求1-16中任一项所述方法,其中在通气条件下进行步骤(a)。
18.如权利要求17所述的方法,其中在步骤(a)中将含气体添加至所述汁。
19.如权利要求1-18中任一项所述的方法,其中,在步骤(b)过程中,将所述发酵制品维持在低于55℃的温度。
20.如权利要求19所述的方法,其中,在步骤(b)过程中,将所述发酵制品维持在低于
45℃的温度。
21.如权利要求20所述的方法,其中,在步骤(b)过程中,将所述发酵制品维持在低于
40℃的温度。
22.如权利要求21所述的方法,其中,在步骤(b)过程中,将所述发酵制品维持在低于
37℃的温度。
23.如权利要求22所述的方法,其中,在步骤(b)过程中,将所述发酵制品维持在低于
25℃的温度。
24.如权利要求1-23中任一项所述的方法,其中在步骤(b)中生产的所述卡路里降低的饮料或食物制品具有低于2%的糖含量,不包括所述卡路里降低的饮料或食物制品中的任何低卡路里甜味剂或其他添加的甜味剂。
25.如权利要求24所述的方法,其中在步骤(b)中生产的所述卡路里降低的饮料或食物制品具有低于1%的糖含量,不包括所述卡路里降低的饮料或食物制品中的任何低卡路里甜味剂或其他添加的甜味剂。
26.如权利要求24所述的方法,其中在步骤(b)中生产的所述卡路里降低的饮料或食物制品具有低于2%的糖含量,不包括所述卡路里降低的饮料或食物制品中的任何低卡路里甜味剂或其他添加的甜味剂。
27.如权利要求1-26中任一项所述的方法,在15-40℃的温度下进行步骤(a)。
28.如权利要求27所述的方法,其中在15-30℃的温度下进行步骤(a)。
29.如权利要求1-28中任一项所述的方法,其中从植物提取所述汁或液体,并且在步骤(a)之前将其维持在低氧条件下。
30.如权利要求1-29中任一项所述的方法,其中从植物提取所述汁或液体,并且在步骤(a)之前将其维持在寒冷条件下。
31.如权利要求30所述的方法,其中所述汁或液体源自:古朴阿苏果、巴西树莓、金虎尾、仙人掌果、黑树莓和红树莓、黑莓、苹果、梨、油桃、桃、忍冬、番茄、腰果果实、野樱桃、醋栗、草莓、香蕉、芒果、蔓越橘、杏、鹅莓、萨斯卡通莓、白葡萄、红葡萄和蓝葡萄、番石榴、瓜拉那、可乐果、胡萝卜、甜菜、莴苣、田芥、大米、大豆、腰果仁、芦荟、龙舌兰、枫木、柑橘果实、沙棘、枸杞、菠菜、杏仁、椰核、西瓜、大黄、树莓、蓝莓、咖啡豆、接骨木果、柿子、樱桃、酸樱桃、桑葚、西梅、李子、番木瓜、甜瓜、山竹、菠萝或石榴。
32.如权利要求1-31中任一项所述的方法,其中所述酵母菌是葡萄酒酵母菌。
33.如权利要求1-32中任一项所述的方法,其中所述酵母菌是酿酒酵母
(Saccharomyces cerevisiae bayamis)菌株。
34.通过权利要求1-33中任一项所述的方法生产的卡路里降低的饮料或食物制品。
35.用于生产卡路里降低的饮料或食物制品的装置,所述装置包括:
包括用于容纳未经发酵和/或经发酵的来源于植物的汁或液体和酵母菌的发酵单元;
以及与所述发酵单元连通的用于从所述经发酵的来源于植物的汁或液体去除醇的醇去除单元,从而生产所述卡路里降低的饮料或食物制品。
36.如权利要求35所述的装置,其还包括用于将未发酵的植物来源的汁或液体添加至所述发酵单元的添加器具。
37.如权利要求35或36所述的装置,其还包括与所述醇去除单元连通以降低所述醇去除单元的压力的压力降低器具。
38.如权利要求35-37中任一项所述的装置,其中所述醇去除单元是对所述发酵制品施加中度热和低压力的装置。
39.如权利要求35-38中任一项所述的装置,其中所述醇去除单元是降膜蒸发器、旋转TM TM
锥柱、升膜蒸发器、板式蒸发器、蒸发器、热加速短时蒸发器 或Centritherm 。
40.如权利要求35-39中任一项所述的装置,其还包括用于将气体添加至所述发酵单元的气体注射器具。
41.通过权利要求35-40中任一项所述的装置生产的卡路里降低的饮料或食物制品。

说明书全文

卡路里降低的饮料或食物制品及其制备方法和装置

技术领域

[0001] 本发明总体涉及用于制备卡路里降低的饮料或食物制品的方法和装置,以及由所述装置和/或方法生产的卡路里降低的饮料或食物制品。更具体地,本发明涉及通过发酵将来源于植物的汁或液中的至少一些糖转化为乙醇并随后从中去除至少一些所述乙醇从而生产卡路里降低的饮料或食物制品的方法和装置。
[0002] 发明背景
[0003] 最近几十年,消费者在营养对健康的影响方面的意识提升巨大。该意识的一个实例是对已知含有高平的植物来源的抗化剂的饮料的媒体讨论以及消费者需求明显的增加。同时,近几年中,对于与消耗简单水化合物和卡路里(在许多植物来源的饮料中发现这二者都是高水平的)有关的不良健康影响的消费意识也有提升。因此,存在既包含天然存在的抗氧化剂又包含相对较低水平的糖和卡路里,同时保持与传统生产的植物来源的饮料相似的感官性质的植物来源的饮料或食物制品的消费者需求。
[0004] 已经提出了一些方法用于生产糖减少的或卡路里降低的植物来源的饮料。例如,于1993年11月30日授予 等的美国专利No.5,266,337公开了用于制备具有乙醇含量降低的经发酵的汁制品。该方法包括用酵母处理第一量的葡萄甜汁,然后添加第二部分量的葡萄汁,同时用空气或氧处理。该方法得到了低乙醇的水果饮料。该方法必然导致在终产品中存在至少一定乙醇含量。众所周知,乙醇对消费者具有某些潜在的不良影响,例如其对中枢神经系统的抑制剂效果、其与某些宗教仪式不相容以及其卡路里含量等。因此, 等教导的方法将不能产生适合于所有消费者饮用的饮料,至少因为一些消费者将需要不含醇的或不含卡路里的制品。
[0005] 1990年11月20日授予的Strobel和Tarr的美国专利No.4,971,813公开了用于从水果汁或蔬菜汁分离和回收芳香和味挥发物以及用于降低汁中的糖量的方法。所述方法包括首先通过形成在升高的温度下经喷嘴将汁喷射进真空室中以形成微胶(microsol)来去除芳香挥发物,然后用酵母菌使所回收的汁级分(fraction)发酵。然后使发酵制品经历脱醇化方法,优选通过同样的喷射方法来进行,接着将所述挥发物与甜味剂一起添加回所述经挥发的发酵制品中。该方法不仅麻烦复杂,还涉及将汁加热至至少55℃的温度一次至两次。这些加热步骤将必然导致汁中至少一些氧化剂降解,从而降低了由Strobel和Tarr所教导的方法生产的饮料中的有用氧化剂的终浓度。此外,将包含乙醇的混合喷射成细雾并加热的第二步将导致高爆炸性以及潜在的危险条件。因此,该危险步骤导致了Strobel和Tarr所公开方法的另一些的实质缺点。
[0006] 2010年3月4日公开的Teodoro等的美国专利申请出版物No.20100055250公开了含有天然的非营养性甜味剂的卡路里降低、轻卡路里或低卡路里的汁饮料。Teodoro等教导的饮料通过去除除植物浆以外的来源于植物的汁的所有组分,并使所述植物浆与甜味剂以及另一些成分混合以生产饮料从而实现降低糖含量。因为去除了用于生成这些饮料的汁的大部分组分,与传统制备的植物来源的饮料相比,Teodoro等的饮料将必然缺少包括抗氧化剂性质在内许多营养益处,并且具有非常不同的风味性。
[0007] 发明概述
[0008] 本发明提供了用于制备卡路里降低的饮料或食物制品的方法,所述方法包括:
[0009] (a)用酵母菌发酵植物来源的汁或液体以生产包含乙醇的发酵制品;以及[0010] (b)从所述发酵制品中去除至少一些所述乙醇,同时使所述发酵制品保持在低于55℃或低于78℃的温度,以生产所述卡路里降低的饮料或食物制品。
[0011] 可通过在两个子步骤中进行所述发酵来加速所述发酵步骤,从而将发酵汁的第一级分发酵,然后将汁的第二级分添加至所述经发酵的级分。可通过向所述发酵混合物中添加含氧气体来进一步加速所述发酵步骤,以及降低乙醇和不期望的发酵副产物的产生。可通过优化发酵条件包括温度、压和酵母菌株来实现进一步加速。这样的发酵条件优化将导致发酵制品中影响由所述方法生产的卡路里降低的饮料或食物制品风味的乙醇和发酵副产物降低。
[0012] 所述发酵方法可适于以连续方式进行,潜在地适于大规模的工业应用,从而向所述发酵混合物连续添加汁,并连续置换发酵制品,并从所置换的级分去除乙醇。
[0013] 所述乙醇去除步骤可例如通过降膜蒸发器在减压条件下进行,以降低所述发酵制品所暴露的温度,从而降低抗氧化剂的降解。所述乙醇去除步骤还可通过旋转锥柱、TM TMCentritherm 、热加速短时蒸发器(T.A.S.T.E. )、升膜蒸发器、板式蒸发器或通过能够施用中等温度和低压力的任何蒸发器或任何装置来进行。可捕获在该步骤中去除的挥发性芳香化合物,并在去除所述乙醇后重新引入至所述制品中。此外,可在去除所述乙醇后将甜味剂添加至所述制品中,以增强所述卡路里降低的饮料或食物制品的风味。
[0014] 本发明还提供了通过本文提供的方法中的一种制成的卡路里降低的饮料或食物制品。
[0015] 本发明还提供了用于制备卡路里降低的饮料或食物制品的装置,所述装置包括:
[0016] (a)包括用于容纳未经发酵和/或经发酵的来源于植物的汁或液体和酵母菌的发酵单元;以及
[0017] (b)与所述发酵单元连通的用于从所述经发酵的来源于植物的汁或液体去除醇的醇去除单元,从而生产所述卡路里降低的饮料或食物制品。
[0018] 所述装置还可包括用于将未经发酵的来源于植物的汁或液体添加至所述发酵单元的器具,并且还可包括用于将气体添加至所述发酵单元的气体注射器具,从而加速所述发酵步骤。
[0019] 所述装置还可包括压力降低器具,例如与所述醇去除单元连通以降低所述醇去除单元中的压力的真空器具,从而降低成功去除所述乙醇所需的温度。所述醇去除单元还可为降膜蒸发器。附图说明
[0020] 图1是描述根据本发明一个实施方案的方法的流程图
[0021] 图2是描述根据本发明一个实施方案的装置的示意图。
[0022] 发明详述
[0023] 本发明的方法和装置可用于从任何来源于植物的液体或汁去除糖。来源于植物的液体或汁中优选的是含有相对较高水平抗氧化剂的果汁或蔬菜汁,包括来源于以下的液体或汁:古朴阿苏果(cupuacu)、巴西树莓( )、金虎尾(acerola)、仙人掌果(prickly pear)、黑树莓和红树莓、黑莓、苹果、梨、油桃、桃、忍冬(haskap)、番茄、腰果果实、野樱桃(chokecherry)、醋栗、草莓、香蕉、芒果、蔓越橘、杏、鹅莓、萨斯卡通莓、白葡萄、红葡萄和蓝葡萄、番石榴、瓜拉那、可乐果、胡萝卜、甜菜、莴苣、水田芥、大米、大豆、腰果仁、芦荟、龙舌兰、枫木、柑橘果实、沙棘、枸杞、菠菜、杏仁、椰核、西瓜、大黄、树莓、蓝莓、咖啡豆、接骨木果、柿子、樱桃、酸樱桃、桑葚、西梅、李子、番木瓜、甜瓜、山竹、菠萝或石榴。在一些实施方案中,将在UHT条件下对所述汁或液体进行巴氏消毒。在一些实施方案中,在通过本文描述的方法去除糖之前,将所述汁或液体维持在冷温度和真空下以降低抗氧化剂的降解。在一些实施方案中,可在通过本文描述的方法除去糖之前,通过去除水来浓缩或通过添加水来稀释所述汁或液体。本文所用术语“食物制品”包括任何植物来源的糖降低的可充当卡路里降低的食物成分的可食用制品,并且还可包括浓缩物、糖浆和粉末。在某些实施方案中,与传统生产的植物来源的汁、液体和食物制品相比,本发明的制品还可不降低卡路里,但是可降低对血糖水平的影响。
[0024] 抗氧化剂是抑制另一些分子被氧化的分子。存在许多不同种类的在植物来源的液体或汁中发现的抗氧化剂。一些这样的植物来源的抗氧化剂是短时存在的,并且开始降解所述植物组织,使汁或液体从所述植物分离,而另一些抗氧化剂更耐久。抗氧化剂的降解可由光、生物、氧和热引起。根据具体抗氧化剂的化学稳定性,若给予足够的时间,抗氧化剂可在任何温度下降解。但是,一般而言,抗氧化剂在较低温度下以及缺氧条件下将降解得更缓慢。例如,Markakis,“Anthocyanins and their Stability in Foods”,CRC Critical Reviews in Food Technology,4:4,437-456教导,将汁维持在低于38℃以下将使花青素的降解最小化,并且在温度超过60℃的食品加工步骤中发生花青素的快速降解。因此,在本发明方法的所有阶段维持相对较低的温度,且可取的是使植物来源的汁或液体对氧的暴露最小化。通过使温度维持在55℃或更低,将使花青素降解最小化。因为正常人体温是约37.5℃,所以将温度保持在37℃或更低是特别有利的。
[0025] 根据本发明的方法,首先用发酵单元中的酵母菌使植物来源的液体或汁发酵,所述发酵单元例如为具有至少一个开口以允许所述液体或汁暴露于空气的容器。在一个优选实施方案中,用于发酵的所述酵母菌是适于发酵果汁的酵母如葡萄酒酵母菌。在另一个优选实施方案中,所述葡萄酒酵母菌是酿酒酵母贝菌株(Saccharomyces cerevisiae TMbayanus)。在另一个优选实施方案中,所述葡萄酒酵母是Lalvin EC-1118菌株。在另一TM
个优选实施方案中,所述葡萄酒酵母是Lalvin DV-10菌株。
[0026] 在另一个优选实施方案中,添加包括磷酸盐(二磷酸铵)、游离氨基酸(来自失活的酵母菌)、甾醇、不饱和脂肪酸硫酸镁、硫胺素、叶酸、烟酸、生物素、泛酸以及失活酵母菌在内的发酵助剂和酵母菌营养物质,以补充酵母菌与液体或汁的发酵混合物。添加这样的营养物质加速酵母菌生长和所述发酵过程,并且降低了在由本发明方法生产的卡路里降低的饮料或食物制品中对风味具有不期望影响的发酵副产物的量。
[0027] 如 Rosenfeld 等,“Oxygen Consumption by Anaerobic Saccharomyces cerevisiae under Enological Conditions:Effect on FermentationConditions”,Applied and Environmental Microbiology,Jan.2003, 第 113-12 页(“Rosenfeld”)所教导,与经历如常规葡萄酒生产中情况的一般厌氧环境的酵母菌相比,在氧的存在下酵母菌快速消耗糖。当在厌氧环境下进行由酵母菌的糖发酵时,产生了相对较高量的乙醇和有风味的发酵副产物(参见例如Hinfray,“Ethanol Production From Glucose by Free and Agar-Entrapped Batch Cultures of Saccharomyces cerevisiae at different Oxygenation Levels”,Biotechnology Letters,第16卷第10期(1994年
10月))(“Hinfray”)。这些副产物中的许多是葡萄酒生产中所期望的,但不是寻求生产味道与天然汁或其他植物来源的液体相仿的饮料的方法所期望的。因此,在本发明的一个优选实施方案中,通过例如鼓泡等方法向所述发酵混合物添加包含氧的气体,如空气。可通过任何适于向所述发酵单元中的所述发酵混合物引入包含氧的气体的方法来进行鼓泡。在本发明的一个实施方案中,将所述发酵混合物的温度维持于15-35℃,以进一步优化酵母菌生长,并最小化发酵副产物的产生。在另一些实施方案中,将所述发酵混合物的温度维持于
15-40℃。
[0028] 出乎意料地,我们观察到本发明的方法导致了相比由传统方法(如在葡萄酒制备过程中所采用的方法)制成的发酵制品,乙醇相对更低的发酵制品。该相对更低的乙醇含量有利地允许更短的乙醇去除步骤。参照Rosenfeld、Hinfray的教导,并且参照Hanoun和Stephanopoulos,“Intrinsic Growth and Fermentation Rates of Alginate-Entrapped Saccharomyces cerevisiae”,Biotechnol Prog,1990,6:341-348的教导,不受理论限制,所述鼓泡或气体添加步骤提高了所述发酵混合物中所述酵母菌细胞的溶解氧浓度,可导致生长速率的升高以及葡萄糖摄取率和乙醇生产率的降低。通过部分活化氧化磷酸化,氧导致ATP生产率的升高。所述更高的ATP生产率导致更快的生长速率以及更高的溶解氧浓度下更低的葡萄糖摄取率。在氧的存在下合成的质膜脂肪酸和甾醇还可促进在高溶解氧浓度下的更快生长速率。因此,本发明发酵混合物中观察到的低乙醇含量可由存在过量的氧来解释,酵母菌的糖消耗涉及为新酵母菌细胞的新细胞膜合成(即,酵母菌群体生长)制备脂肪。因此,葡萄糖将部分转化为酵母菌群体的生长,导致更低的乙醇生产。
[0029] 如Salmon,J.,“Interactions between yeast,oxygen and polyphenols during alcoholic fermentations:Practical implications”,LWT 39(2006)959 965所教导,对于氧,酵母菌比植物来源的抗氧化剂具有高得多的亲和力,活酵母菌和李氏酵母菌(yeast lees)与酚类化合物竞争(氧)。因此,通过鼓泡或另一些方法添加至汁或液体的氧被所述酵母菌快速代谢,使得对所述汁或液体的抗氧化剂含量的影响减小。
[0030] 在本发明的一个实施方案中,还可通过在两个子步骤中进行所述发酵,从而在如上文描述的发酵单元中首先发酵第一级分来加速所述发酵步骤。在一个实施方案中,发酵该第一级分的初始发酵期为6-72小时,或24-72小时,或者允许酵母菌消耗所述第一级分液体或汁中的大部分糖的任何合适时间长度。
[0031] 在所述初始发酵期结束后,可将构成第二级分的另一些液体或汁添加至所述第一级分中。在一个实施方案中,在将所述第二级分添加至发酵混合物的所述第一级分之前,将发酵营养添加剂添加至所述第二级分。添加速率将根据包括所使用的级分体积在内的多种因子而改变。在另一个实施方案中,在所述总发酵单元的体积可为3升或更小的情况下,将所述第二级分缓慢地逐滴添加至所述第一级分。在另一个优选实施方案中,该添加的速率低于5ml/分钟。在另一个优选实施方案中,该添加的速率为1.5ml-2ml/分钟。所述第二级分的该缓慢添加将导致非常快速的糖转化,以及使所述酵母菌产生的发酵副产物最小化。将使发酵继续进行直至酵母菌已经转化了所述汁或液体中所述糖的至少一些。在一个优选实施方案中,将继续进行发酵直至所述发酵混合物中的糖水平达到低于2%重量/体积的水平。在另一个优选实施方案中,所述糖水平将达到低于1%重量/体积的水平。
[0032] 在某些优选实施方案中,添加至所述第一级分的经处理的(conditioned)汁或液体与所添加的汁或液体中包含的其他糖一起为所述酵母菌提供主要营养物,这维持酵母菌的生长和快速发酵。在工业规模上,流出的经发酵的汁带有可调节所述方法中的总酵母菌群体的酵母菌细胞。在工业规模上,可通过连续离心来实现该步骤。在该规模上,可通过汁添加与酵母菌去除的最优平衡来实现最低的醇产生。
[0033] 在完成添加所述第二级分并且糖水平降低至可接受水平后,可将所述发酵混合物的部分从所述发酵单元转移至醇去除单元,或可在所述发酵单元中进行醇去除。可在去除醇之前或之后,例如通过过滤或离心从所述发酵混合物中去除酵母菌。在优选实施方案中,在降低的温度下并且在减小所述发酵混合物对氧的暴露的情况下,通过使醇蒸发的方法或系统来进行醇去除。在另一个优选实施方案中,通过降膜蒸发器来进行醇去除。
[0034] 为了使本发明方法中的抗氧化剂降解最小化,从而使由所述方法生成的所述低卡路里饮料中的抗氧化剂含量最大化,可取的是使所述乙醇去除步骤发生的温度最低化,并且使该步骤中所述发酵混合物对氧的暴露最小化。在真空或降低的大气压的情况下,水在降低的温度下沸腾,并且乙醇容易在降低的温度下从包含乙醇的水溶液(例如,经发酵的汁)蒸发。根据起始材料,可取的是在低于78℃或低于55℃或更低的温度下进行乙醇去除。例如,在期望保存特别热敏感的抗氧化剂的情况下,较低的温度是可取的。在待保存的抗氧化剂不那么热敏感的情况下,将可接受较高的温度。真空或减压的应用将额外限制所述发酵混合物对氧的暴露。水的沸腾温度与压力(如压降)成正比,因此有效的乙醇去除温度与压力成正比,水的沸点亦如此。例如,在50毫巴的压力下,水在32.88℃的温度下沸腾。在一个优选实施方案中,在低于一巴的压力下进行乙醇去除,在该压力下将在78℃或更低的温度下进行乙醇去除。在另一个优选实施方案中,在低于约400毫巴的压力下进行乙醇去除。在另一些优选实施方案中,在50-70毫巴、低于50毫巴或低于12毫巴的压力下,在按比例降低的温度下进行乙醇去除。使所述乙醇去除步骤进行直至从所述发酵混合物中去除了部分所述乙醇。
[0035] 在本发明方法的所述乙醇去除步骤过程中,还将从所述发酵混合物中蒸发除乙醇外的某些挥发性化合物。在这些挥发性化合物中将有对所述汁或液体的风味有贡献的芳香化合物。为了维持最终的卡路里降低的饮料或食物制品的改进的风味,在本发明的一些优选实施方案中,用合适的捕获器具捕获这些芳香化合物。在另一个优选实施方案中,通过冷阱来进行所述芳香化合物的捕获。在另一个优选实施方案中,将降膜蒸发器(FFE)用于所述乙醇去除步骤,其包含真空器具和用于捕获任何蒸发的芳香物质的合适器具(例如冷阱)二者。在另一个优选实施方案中,所述FFE包含用于捕获乙醇的冷凝器和用于随后捕获将不被所冷凝器捕获的芳香物质的冷阱。这使乙醇从捕获的芳香物质分离。然后在所述乙醇去除步骤后将这些捕获的芳香物质重新引入至所述发酵制品中。
[0036] 可进行另一些任选步骤以优化所述最终的卡路里降低的饮料或食物制品的风味。在某些优选实施方案中,将甜味剂添加至所述发酵混合物中。可在本发明方法过程中的任何步骤将该甜味剂甜味剂添加至所述汁或液体中。在一个优选实施方案中,在所述乙醇去除步骤后添加所述甜味剂。在一个优选实施方案中,所述甜味剂对血糖如果糖的水平具有有限的影响。在另一个优选实施方案中,所述甜味剂将具有比蔗糖或葡萄糖的卡路里含量更低的卡路里含量。在另一个优选实施方案中,所述甜味剂将是糖醇、低卡路里天然甜味剂、人造甜味剂中的至少一种或其任意混合物。适用于本文公开的饮料制品的多种汁饮料实施方案的甜味剂包括天然甜味剂。
[0037] 可为了期望的营养特性、味道性质以及其他因素来选择另一些合适的甜味剂或甜味剂组合。在某些实施方案中,甜味剂可包括例如赤藓醇、塔格糖、山梨醇、甘露醇、木糖醇、鼠李糖、海藻糖、低聚果糖、寡糖、果糖、阿斯巴甜、环己基氨基磺酸、糖精、三氯蔗糖、甘草甜素、麦芽糖醇、乳糖、罗汉果(“LHG”)、瑞鲍迪苷(rebaudiosides)、甜菊糖苷、木糖、阿拉伯糖、异麦芽糖醇、乳糖醇、麦芽糖醇和核糖,以及蛋白质甜味剂,例如索吗甜、莫内林、布拉齐因(brazzein),以及莫那甜、瑞鲍迪苷A、甜菊糖苷、其他甜菊醇糖苷、甜叶菊提取物、罗汉果,例如罗汉果苷V含量为约2%至约99%的LHG汁浓缩物或LHG粉末、莫那甜、甘草甜素、索吗甜、莫内林、甜味蛋白及其混合物。
[0038] 由本发明方法生产的卡路里降低的饮料可具有低于其所源自的所述汁或液体的10%的卡路里含量。同时,所述卡路里降低的饮料可具有与所述汁或液体相当的风味性质和抗氧化剂水平。因此,本发明方法可实现的卡路里降低的饮料或食物制品,具有出乎意料的高抗氧化剂水平以及与原始植物来源的汁或液体或汁饮料相当的风味和口感的组合,同时降低卡路里和糖含量。
[0039] 本发明方法可在以下规模范围内进行:从以每批十升的量级生长逐批制品的规模到工业规模。在工业规模方法中,在生产卡路里降低的饮料的连续流时,可将汁或液体连续添加至发酵单元的发酵混合物中,并且可将发酵混合从所述发酵单元连续转移或排出至醇去除单元,从而将连续的汁或液体流引入系统。
[0040] 在一个实施方案中,参照图2,将原始汁或液体储存于受控的大气下的温度受控储存罐(A)中(即,不含氧的低温条件)。用汁或液体填充所述发酵罐(C)的部分,用于起始发酵步骤。添加酵母菌,并搅拌所述汁或液体以使酵母菌维持混悬,并使空气或含氧气体鼓泡至所述汁或液体中。在发酵罐(C)中发酵所述汁或液体直至大部分所述糖被消耗。将额外的汁或液体缓慢添加至所述发酵罐(C)中的所述发酵制品中。使所添加的汁或液体与来自营养罐(B)的发酵营养物质串联混合。在某个时间点,向发酵罐(C)中的所述发酵制品添加与来自营养罐(B)的发酵营养物质串联混合的来自储存罐(A)的汁或液体,通过溢出来置换部分发酵制品,所溢出的发酵制品被给料至将所述酵母菌分离至废弃物的连续离心机(D)中。然后在受控气氛(低氧至无氧条件)下的温度受控的保持罐(E)中积累由此澄清的发酵制品,等待进一步加工。将所述发酵制品送至乙醇去除单元,在一些实施方案中为降膜蒸发器(F),以去除乙醇。使用真空泵(I)使所述降膜蒸发器(F)处于低压下。在低温冷凝器(G)中冷凝乙醇蒸汽,并作为废弃物去除。在冷阱(H)中于极低温度下冷凝高挥发性的芳族蒸汽。将脱醇汁泵送至受控气氛下的温度受控的保持罐(J),等待进一步加工。将所述脱醇的发酵制品添加至混合罐(K),在其中所述发酵制品与回收的芳香物质以及甜味剂共混。然后可对所述脱醇混合物进行进一步加工,例如进行巴氏消毒(L)和装瓶(M)。
实施例
[0041] 实施例1:
[0042] 酵母菌引发阶段(时刻=0):购买2×2L纯消费(consumer)级经巴氏消毒的(储藏稳定的)苹果汁(Rougemont McIntosh)用于本研究。
[0043] pH:3.75液体比重计:密度:1.042g/ml或12.5白利度(Brix)。在该密度下,所述经发酵的汁的潜在醇含量可计算为落在5.5%至6.0%范围。
[0044] 将500ml汁放置在干净的1加仑的经消毒玻璃瓶中。将该瓶悬浮于30℃水浴中。可使用消费级水族箱泵、管和鼓泡石来(通气)使汁饱和溶解氧。
[0045] 如制造葡萄酒的制造者(Lallemand's Go-Ferm)所建议,用50ml温水(30℃)与0.03%(g/100g)水化酵母菌添加剂将2g干燥的活性(水果或白色)葡萄酒酵母菌(Lalvin EC-1118)水化15分钟。然后将经水化的酵母菌添加至汁中。使用球作为塞子。
[0046] 当时间=23小时,所述发酵的汁非常浑浊,这指示鼓泡操作导致良好的酵母菌分散。只观察到非常少的泡沫形成,这是该种酵母菌培养物的特点。观察到的密度为1.014g/ml或4白利度,并且观察到的pH为3.57。此时,酵母菌已经消耗了大约2/3的初始糖。该汁尝起来像苹果汁,没有葡萄酒样特征或苹果酒样特征,当糖水平降低时,具有预期的轻微酸度升高。没有可感知的醇特征。
[0047] 当时间=46小时,所观察到的密度为1.004g/ml或2白利度,观察到的pH为3.58。几乎已经消耗了所有初始糖。发酵汁尝起来无味(淡味)并且具有微弱的苹果的感觉,没有葡萄酒特征或苹果酒特征,当糖水平降低时,具有预期的轻微酸度升高。没有可感知的醇特征。
[0048] 如制造者(Lallemand's Fermaid-KTM)所建议,通过添加用于制作葡萄酒的0.025%(或0.25g/L)发酵营养添加剂来调整处理剩下的未使用的3.5L苹果汁。使用蠕动泵将冷处理的汁以约每秒1滴(滴/秒)或1.5mL/分钟至2mL/分钟的速率添加至发酵汁中。通过用营养添加剂调整处理汁,为酵母菌提供了额外的营养物质,使得当将汁添加至发酵容器中时,得以使酵母菌维持健康的生长和活性。
[0049] 当时间=54小时,将约1L经调整处理的汁添加至发酵物中。发酵汁尝起来无味(淡味),具有微弱的苹果感觉特征以及轻微的酵母特征。没有可感知的醇特征。观察到的密度为1.014g/mL或4白利度,并且观察到的pH为3.71。
[0050] 当时间=67小时,将约1.25L(使得总共为2.25L)另一些经调整处理的汁添加至发酵物中。发酵汁尝起来无味(淡味),具有微弱的苹果感觉特征以及轻微的酵母特征。可感知轻微的醇特征。密度为1.010g/mL或2.5白利度,并且pH为3.78。甚至在添加汁后的低白利度提供了快速消耗由新汁提供的糖的指示。
[0051] 当时间=78小时,将约0.75L(使得总共为3L)另一些经调整处理的汁添加至发酵物中。充分地填充1加仑发酵瓶(3.5L总发酵汁)。停止添加经调整处理的汁。发酵汁尝起来无味(淡味),具有微弱的苹果感觉特征以及轻微的酵母特征。几乎没有可感知的醇特征。酵母菌消耗了部分醇,这解释了醇味道的减轻。观察到密度为1.008g/mL或2.5白利度,并且观察到pH为3.80。在添加汁后的持续低白利度趋势是快速消耗由新汁提供的糖的指示。对发酵物进行充气,同时在水浴中过夜。
[0052] 当时间=90小时,发酵汁尝起来无味(淡味),具有微弱的苹果感觉特征以及轻微的酵母特征,微涩,微苦并且具有轻微可感知的醇特征。根据经验,所述苦味和涩味指示了如在干葡萄酒中发现的不含糖的多酚味道。观察到密度为1.000g/mL或0白利度,并且观察到pH为3.82。停止充气。将发酵瓶放置在冷冻机中以冷却发酵汁,从而沉淀(沉降)酵母菌以利于过滤。
[0053] 基于分析,发酵汁的最终乙醇含量为2.5%,这低于初始汁的潜在乙醇含量的一半。脱醇汁的最终密度为1.003g/ml,这指示最终糖含量低于2%。
[0054] 虽然发酵大幅降低了初始汁的糖含量,但是赋予苹果汁味道特征的挥发性芳香组分仍然存在于经发酵的汁中。可在强真空下于34-36℃进行的脱醇过程中回收这些组分。
[0055] 实施例2:
[0056] 可将数罐冷冻苹果汁浓缩物用作起始材料。对于每罐283ml浓缩物,添加849ml水以制备一倍浓度的苹果汁(1×)。
[0057] 将0.945g Fermaid-K添加至制备并放置在1加仑玻璃罐的3.0L 1×苹果汁中。
[0058] 将该罐放置在设置于30℃的热水浴中。使用通气的水族鼓泡石和气泵来对汁通气。使用小螺旋轴搅拌机以在汁中制造混合涡流,从而防止酵母菌沉淀并促进混悬。将来自2个蠕动泵的管插入发酵器中;一根用于添加新汁,一根用于将经发酵汁移除至第二发酵器。
[0059] 放置于相同温度下的水浴中的一加仑玻璃罐充当第二发酵器,并且将鼓泡水族石放置于该发酵器中。
[0060] 将10g LavlinTM DV-10干酵母(http://www.scottlab.com/product-56.aspx)水化于包含0.3g/L Go-Ferm的100ml温水(30℃)溶液中。
[0061] 通过使283ml浓缩物与283ml水混合来制备二倍浓度(2×)的苹果汁。以2×汁速率的两倍(即,0.5g/L)添加Fermaid-K。白利度为22.0。将2×汁的容器放置在刻度上以追踪向第一发酵器中添加的汁。
[0062] 使用比重计来确定密度。
[0063] T=0:将酵母菌投入汁中。白利度=12。
[0064] T=1小时:白利度=11.9。
[0065] T=2小时:白利度=10.5。
[0066] T=4.5小时:白利度=8.5。
[0067] T=6小时:白利度=6.0。
[0068] T=9.5小时:白利度=2.0。
[0069] 此时(T=9.5小时),将2×汁添加至发酵单元,并取出相同体积至第二发酵单元。
[0070] T=11小时:添加212g 2×汁,白利度=2.5。
[0071] 使处理进行过夜。
[0072] T=21.5小时:总共添加2795g 2×汁,发酵单元#1白利度=4.5,第二白利度=1.5。
[0073] T=23小时:总共添加3069g 2×汁,#1白利度=4.5,#白利度=2.0。
[0074] 从第二移除2080ml制品,并在2000rpm下离心15分钟以使酵母菌沉淀,移除上清并储存于冷冻机中用于包括脱醇在内的后续加工。
[0075] T=24小时:#1白利度=4.5,并且#2白利度=4.0。
[0076] T=25小时:总共添加3665g 2×汁,#1白利度=4.5,#2白利度=4.0。
[0077] T=27.5小时:总共添加4274g 2×汁,#1白利度=5.0,#2白利度=3.0。
[0078] T=30小时:总共添加4.851g 2×汁,#1白利度=5.5,#2白利度=2.5。
[0079] 汁中的溶解固体含量确定如下:
[0080] 1×汁:11.6%
[0081] 2×汁:22.4%
[0082] 最终发酵汁:4.7%
[0083] 使用降膜蒸发器于34-36℃下对汁进行脱醇。在将高强度的甜味剂、三氯蔗糖和从苹果汁提取的天然苹果酯添加至脱醇制品中后,所产生的制品得到了类苹果汁特征。
[0084] 观察:可在添加新浓缩汁的同时维持第一发酵单元的白利度水平,这指示酵母菌在持续消耗糖。第二发酵单元还可以连续方式去除在第一发酵单元中未被消耗的剩余汁。观察到溶解固体的大量减少,这指示糖已经被去除。
[0085] 上文描述的本发明的实施方案仅旨在作为示例性。阅读本说明书的本领域技术人员将理解,可对本文提供的实施方案做出多种变化、修改和改进而不脱离本说明书公开的发明理念。因此,本申请人要求保护的独占权利的范围仅由所附权利要求书来限制。
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