專利名稱:水分散性纖維素及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種水分散性纖維素、其干燥組合物以及其制備方法。此外,本發(fā)明主要涉及一種新型凝膠組合物,其可為液體、溶膠、凝膠、糊狀或固體形式的食品提供耐熱性、乳化、懸浮方面的穩(wěn)定性、增稠作用、保存期等,并另外提供改善的口感和耐熱性。本發(fā)明還涉及一種具有新穎口感的海綿狀凝膠。
背景技術(shù):
已知纖維素粉、微晶纖維素、微原纖化纖維素(MFC)、微生物纖維素(細菌纖維素、微網(wǎng)狀纖維素)等纖維素類材料可用于食品中。
纖維素粉的粒度大。因此,當混入固體濃度低的食品如飲料或者具有柔軟口感的食品中時,纖維素粉往往會在食用時產(chǎn)生粗糙的感覺。因而,其應(yīng)用限于奶酪絲(用于防止凝結(jié))、曲奇(用于烘烤時改善形狀保留效果)等。
就微晶纖維素而言,已經(jīng)研制出可在水中分解為小顆粒的新一類微晶纖維素。它幾乎不會產(chǎn)生粗糙的感覺,并且除了其他方面以外特別是用于為液體食品提供懸浮穩(wěn)定性。然而,其特征在于相對低的粘度,因此當用作增稠劑時其必須大量使用。
就微原纖化纖維素而言,公開于JP-A-56-100801、JP-A-61-215601、JP-A-60-186548、JP-A-9-59302等中的那些是已知的。這些基本上可以通過在施加3,000~8,000psi(約21至約56MPa)或100kg/cm2(約10MPa)或更大壓力差的同時將纖維素材料的懸浮體通過小直徑的孔數(shù)次而制備。然而,在這樣的壓力差下,即使重復(fù)處理多次,微原纖化也不能充分進行,大量材料殘留下來。因此,其口感會受到粗糙感和摩擦感的不利影響。此外,由于微原纖化組分的絕對量小,因此在許多情況下不能為食品提供充足的粘性和穩(wěn)定性。
作為上述技術(shù)的進一步改進,可以提及的是超微原纖化纖維素,如JP-A-8-284090中所述。首先,在這種技術(shù)中,紙漿被用作起始材料,并且原始樹木的種類和制備紙漿的方法是無關(guān)緊要的。預(yù)先用打漿機器(打漿機、低速磨漿機(Jordin)、錐形紙漿精制機、單盤精制機、雙盤精制機等)對起始紙漿進行打漿。當通過KAJAANI Co.制造的纖維長度分布測量裝置(FS-200)測量的數(shù)均纖維長度為0.8mm或更長時,進行預(yù)先打漿直到打漿度達到400ml CSF或更小。當數(shù)均纖維長度小于0.8mm時,進行預(yù)先打漿直到打漿度達到600ml CSF或更小。然后,使用裝備有由粒度為No.16-120的磨粒組成的磨粒板的磨粒板型研磨機(Masukou Sangyo K.K.制造的“Super-grindell”),將打漿度減小至300ml CSF或更小。此外,通過在500~2,000kg/cm2(約49-196MPa)的壓力下用高壓勻漿器(Nanomizer Co.,Ltd.制造的“Nanomizer”;Microfiuidics Co.,Ltd.制造的“Microfiuidizer”;等)對其進行加工,可以制備一種“超微原纖化纖維素”,根據(jù)JAPPN TAPPI No.26所述的方法確定其保水率為350%或更大,并且數(shù)均纖維長度為0.05~0.1mm,其中以纖維總數(shù)計95%或更多的完整纖維數(shù)具有0.25mm或更小的數(shù)均纖維長度,所述纖維的軸比為50或更大。根據(jù)參考文獻JP-A-8-284090,所述纖維素顆粒具有“1μm或更小的纖維寬度,最短的纖維具有約50μm的纖維長度”,這些通過使用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡直接觀察測量,因而“軸比為50或更大”。
盡管這種超微原纖化纖維素適于用作涂料紙制造中混入涂覆材料的添加劑或者用作染色紙制造中的染料或顏料載體,但是其包含太多量的厚而長的纖維組分以致于不能用作食品用的物料。另一方面,由于可在水中穩(wěn)定懸浮的精細組分的含量太低,因此其不能為食品提供充足的穩(wěn)定作用,并且另外會給食品帶來不愉快的口感如粗糙感??紤]到纖維的細度以及由此導(dǎo)致的水懸浮穩(wěn)定性,所述纖維作為食品用物料的適用性是有限的,除了細度可以達到使得篩孔被堵塞的程度而導(dǎo)致無法測量之外。換句話說,所有組分通過篩網(wǎng)使得在用于JAPAN TAPPI No.26中所述的保水率測量的過濾中無法得到任何值。
另外已經(jīng)公開了由甜菜廢絲制備的微原纖化纖維素(JP-A-11-501684)。盡管該物質(zhì)被稱為“纖維素”,但是其實際上是存在于甜菜廢絲中的纖維素和膠質(zhì)或半纖維素的締合物質(zhì),這是導(dǎo)致其特性(例如高粘度)的主要原因。盡管所述膠質(zhì)和半纖維素可通過“由羧酸導(dǎo)致的充電作用”確定,但是其實際的化學(xué)組成是未知的。
JP-A-2000-503704公開了一種組合物,其中纖維素納米原纖維是由包含約80%或更多的初生壁的細胞和其他添加劑(30重量%或更少)得到的。雖然這種“纖維素納米原纖維”被認為是與JP-A-11-501684的技術(shù)實質(zhì)上相同的技術(shù),但是唯一的差別在于公開了使用純凈的纖維素。在參考文獻JP-A-11-501684中,使用“包含初生壁的細胞”作為原料的意義似乎在于結(jié)晶度。換句話說,源自次生壁(例如,木材)的纖維素微纖維具有高結(jié)晶度(高于70%),并因此使得其不能較幾十納米到幾微米更細。另一方面,JP-A-11-501684的主要目的在于“對食品等的補充添加以提供實質(zhì)上非結(jié)晶(結(jié)晶度50%或更小)纖維素納米原纖維的一些功能”。因此,“由包含約80%或更多初生壁的細胞得到的纖維素納米原纖維”可以實質(zhì)上理解為“具有50%或更小結(jié)晶度的纖維素納米原纖維”。
微生物纖維素也可以被稱作其他名稱,例如細菌纖維素、細菌微網(wǎng)狀纖維素以及發(fā)酵纖維素。微生物纖維素是由屬于醋菌屬類、葡糖桿菌屬類、假單胞菌類、土壤桿菌類等的微生物制備的。這種纖維素具有非常高的純度,并且以生長良好的微纖維形式從微生物細胞中釋放出來。因此,其易于純化,結(jié)果制品具有高結(jié)晶度并可用作纖維素的晶體結(jié)構(gòu)分析用材料。由于該纖維素具有不同于其他源自植物細胞壁的纖維素的獨特微纖維結(jié)構(gòu),因此已經(jīng)研究了其在音響材料、造紙?zhí)砑觿┖褪称诽砑觿┲械膽?yīng)用。在食品應(yīng)用中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了增稠作用或懸浮穩(wěn)定作用。已經(jīng)嘗試向用于培養(yǎng)微生物的介質(zhì)中添加特定的聚合物,或者在攪拌的情況下培養(yǎng)所述混合物,或者分解由此得到的制品,或者將該制品用作再分散性干燥粉末(JP-A-3-157402、JP-A-8-291201,和JP-A-2000-512850)。然而,尚未使得通過培養(yǎng)微生物而制備纖維素成為經(jīng)濟的制備技術(shù),這是因為成本高、纖維素生產(chǎn)速度低等問題仍未得到解決。
本發(fā)明的一個目的在于通過經(jīng)濟的方法提供一種能夠為食品提供充分的增稠作用和穩(wěn)定作用(即,耐熱性,懸浮穩(wěn)定性和乳化穩(wěn)定性)而不會對其口感產(chǎn)生不利影響的纖維素材料。此外,本發(fā)明的另一目的在于提供一種主要由纖維素組成的新型凝膠組合物。
發(fā)明概述本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述問題可以通過以下方式來解決使用具有特定性質(zhì)的纖維素材料,逐步地減小尺寸和制備具有特定動態(tài)粘彈性的微原纖化纖維素的水分散體。
本發(fā)明涉及下列實施方案。
一種水分散性纖維素,該纖維素源自植物細胞壁,該纖維素是結(jié)晶的并為細纖維狀,具有30重量%或更多的可穩(wěn)定懸浮于水中的組分,并且當制成0.5重量%的水分散體時,具有小于1的損耗角正切。
該水分散性纖維素包含50重量%或更多的可穩(wěn)定懸浮于水中的組分,并且當制成0.5重量%的水分散體時,具有小于0.6的損耗角正切。
一種懸浮狀含水組合物,其具有0.0005~7重量%的上述水分散性纖維素和水。
一種水分散性干燥組合物,其具有50~95重量%的上述水分散性纖維素和5~50重量%的水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)。
當制成0.5重量%的水分散體時,所述水分散性干燥組合物進一步具有小于1的損耗角正切。
在上述水分散性干燥組合物中,所述水溶性聚合物為羧甲基纖維素鈉。
一種凝膠形成組合物,其具有上述水分散性干燥組合物和至少一種選自藻酸、半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖的多糖。
一種凝膠組合物,其具有上述水分散性纖維素、上述懸浮狀含水組合物或者上述水分散性干燥組合物,以及至少一種選自藻酸、半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖的多糖。
對于上述凝膠組合物而言,所述多糖為葡甘露聚糖,并且該組合物為海綿狀結(jié)構(gòu)并可食用。
一種制備所述水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物的方法,其至少具有下列步驟(1)至(3)(1)由平均聚合度為400或更高并且α-纖維素含量為60~100重量%的源自植物細胞壁的纖維素物質(zhì)制備長度為4mm或更小的纖維素纖維顆粒的水分散體,條件是平均聚合度低于1,300并且α-纖維素含量大于90重量%的纖維素物質(zhì)除外;(2)對(1)的水分散體中的纖維素纖維顆粒進行纖維縮短化和微粉化使得其沉降體積變成70體積%或更大;和(3)在60~414MPa下用高壓勻漿機處理(2)中得到的包含纖維素纖維顆粒的水分散體。
在上述方法的步驟(3)中,所述水分散體的濃度為0.1~5重量%,處理壓力為70~250MPa,重復(fù)該處理6次或更少。
在所述制備懸浮狀含水組合物的方法中,步驟(1)還包括混合水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)。
在所述制備懸浮狀含水組合物的方法中,所述水溶性聚合物為羧甲基纖維素鈉。
一種制備水分散性干燥組合物的方法,其至少具有下列步驟(1)至(5)(1)由平均聚合度為400或更高并且α-纖維素含量為60~100重量%的源自植物細胞壁的纖維素物質(zhì)制備長度為4mm或更小的纖維素纖維顆粒的水分散體,條件是平均聚合度低于1,300并且α-纖維素含量大于90重量%的纖維素物質(zhì)除外;(2)對(1)的水分散體中的纖維素纖維顆粒進行纖維縮短化和微粉化使得其沉降體積變成70體積%或更大;
(3)在60~414MPa下用高壓勻漿機處理(2)中得到的包含纖維素纖維顆粒的水分散體;(4)將水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)混入(3)中處理的水分散體中;和(5)干燥(4)中得到的水分散體。
在上述制備水分散性干燥組合物的方法中,所述水溶性聚合物是羧甲基纖維素鈉。
一種食品組合物,其具有所述水分散性纖維素、所述懸浮狀含水組合物、所述水分散性干燥組合物或所述凝膠形成組合物。
一種穩(wěn)定含有乳品成分的飲料的方法,其具有下列步驟將所述水分散性纖維素、所述懸浮狀含水組合物或所述水分散性干燥組合物混入含有乳品成分的飲料中。
發(fā)明詳述下文將詳細描述本發(fā)明的多種實施方案。
由本發(fā)明人提出的水分散性纖維素可以使用源于植物細胞壁的纖維素物質(zhì)作為起始材料。具體地,可以優(yōu)選使用的是工業(yè)上可用的纖維素物質(zhì),例如主要由天然纖維素組成的漿料,例如來自針葉樹和闊葉樹的木材、棉毛纖維、洋麻、馬尼拉麻(蕉麻)、劍麻、黃麻、薩瓦伊草(savaii grass)、細莖針草、甘蔗渣、稻類植物桿、麥稈、蘆葦、竹子等。由于這些主要由天然纖維素組成的漿料成本低并且可穩(wěn)定獲得,因此由其得到的制品可以經(jīng)濟地供應(yīng)市場。微生物纖維素是一種不源于植物細胞壁的纖維素物質(zhì),并且不包括在本發(fā)明的起始材料中,因為在其供應(yīng)穩(wěn)定性和成本方面存在問題。
盡管也可以使用原棉、papilus grass、構(gòu)樹、paper bush、雁皮(gampi)等,但是它們的使用有時不是優(yōu)選的,因為這些原料難以穩(wěn)定得到,它們包含大量非纖維素成分,并且處理困難。這對于源于柔軟細胞的起始材料例如甜菜漿、果實纖維漿等來說同樣適用。當再生纖維素用作起始材料時,無法顯示出足夠的性能。因此,再生纖維素不包括在本發(fā)明的起始材料中。
所述水分散性纖維素由細纖維狀的纖維素組成。如此處所用的,術(shù)語“細纖維狀”指的是纖維長度(長軸)為約0.5μm至1mm,纖維寬度(短軸)為約2nm至60μm,并且長度與寬度的比(長軸/短軸)為約5~400,如通過光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察和測量到的。
所述水分散性纖維素是結(jié)晶的。具體地,通過X射線衍射法(Siegel方法)對干燥試樣測量得到的結(jié)晶度超過50%,優(yōu)選為55%或更大。對于所述懸浮狀含水組合物來說,結(jié)晶度同樣是在干燥試樣上測得的。對于所述水分散性干燥組合物來說,結(jié)晶度的測量是按照原樣在試樣上進行的。當試樣包含水溶性聚合物等時,這些成分是非晶的,因此將它們以非晶體計算。即使在這樣的情況下,水分散性纖維素可以被認為具有超過50%的結(jié)晶度,條件是總結(jié)晶度為50%或更大。如果總結(jié)晶度例如為49%,那么所述水分散性纖維素必須從其他成分中分離以測量其結(jié)晶度。
本發(fā)明的水分散性纖維素包含可穩(wěn)定懸浮于水中的成分。如此處所用的,術(shù)語“可穩(wěn)定懸浮于水中的成分”具體指的是可在水中穩(wěn)定懸浮而無沉降的成分,即使當其制成濃度為0.1重量%的水分散體并將所得的分散體在1,000G下離心分離5分鐘時也是如此。這種成分包含長度(長軸)為0.5~30μm、寬度(短軸)為2~600nm并且長度/寬度的比(長軸/短軸)為20~400的纖維狀纖維素,所述數(shù)據(jù)是通過高分辨率掃描電鏡(SEM)觀察和測量的。所述寬度優(yōu)選為100nm或更小,更優(yōu)選為50nm或更小。
通常,纖維素顆粒的水分散體系的特征在于白色濁度,由于這種白色其可被用作食品用的混濁劑。然而,根據(jù)其中幾乎所有成分寬度為100nm或更小的本發(fā)明的優(yōu)選實施方案,所述水分散體系的光傳輸性能增加并因此提高了透明度?!翱煞€(wěn)定懸浮于水中的成分”構(gòu)成了本發(fā)明最重要的要素,它是導(dǎo)致以下性質(zhì)的原因使體系增稠、使固體細顆粒在水中穩(wěn)定懸浮、提高乳液體系的熱穩(wěn)定性、與其他多糖相互作用而形成凝膠等。
所述水分散性纖維素包含以全部纖維素計30重量%或更多的“可穩(wěn)定懸浮于水中的成分”。如果該成分的含量小于30重量%,那么上述作用例如增稠作用等就無法充分體現(xiàn)。該成分的含量越高,則越是優(yōu)選的。然而,更優(yōu)選的是該成分的含量為50重量%或更多。對于本發(fā)明的懸浮狀含水組合物和水分散性干燥組合物來說,所述組合物中包含的全部纖維素的30重量%或更多為可穩(wěn)定懸浮于水中的成分。
當被制成濃度為0.5重量%的水分散體時,本發(fā)明的水分散性纖維素表現(xiàn)出小于1、優(yōu)選小于0.6的損耗角正切(tanδ),如在10%應(yīng)變和10rad/s頻率下測得的。損耗角正切值表示水分散體的動態(tài)粘彈性。該值越低,所述水分散體越凝膠化。在聚合物的水溶液中,術(shù)語“凝膠或凝膠化”被認為指的是其中溶質(zhì)(聚合物鏈)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以固定(凝固)溶劑(水)的狀態(tài)。對于形成凝膠的水溶性聚合物來說,通常認為在低濃度下?lián)p耗角正切為1或更大的值,然而它會隨著聚合物濃度的任何增加而降低以在形成凝膠的濃度下達到小于1的值。另一方面,本發(fā)明的水分散性纖維素在上述測量條件下具有小于1的損耗角正切,但是具有流動性,因此它不是真正意義上的凝膠。也就是說這意味著在低應(yīng)變或低頻率的條件下,所述分散劑(細纖維狀纖維素)可形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并表現(xiàn)出凝固分散介質(zhì)(水)的性質(zhì),即凝膠特性。如果損耗角正切不小于1,那么懸浮性和與如下文中描述的其他多糖形成凝膠的性質(zhì)就會變差。當損耗角正切小于0.6,這些性質(zhì)變得更加優(yōu)良。
本發(fā)明的水分散性纖維素不僅可以以與液體混合的狀態(tài)(分散狀態(tài))使用,而且可以以固體(粉末)狀態(tài)使用。所述纖維素優(yōu)選地與水混合(分散于水中)。雖然從運輸?shù)慕嵌瓤紤]這種情況下含水量優(yōu)選較小,但從將所述纖維素混合(分散)進入水或食品的簡易性考慮含水量優(yōu)選為80重量%或更大。對于除水之外的液體來說,親水性液體例如乙醇或甘油可以用于類似的目的。一個優(yōu)選的實施方案是包含0.0005~7重量%的所述水分散性纖維素和水的漿狀或糊狀的懸浮狀含水組合物,其具有出色的處理性能和混入食品中的性質(zhì)。當所述水分散性纖維素的含量少于0.0005重量%時,該組合物水幾乎不能與區(qū)分并且根本不具有效果。當所述水分散性纖維素的含量大于7重量%時,該組合物會失去流動性,因此難以處理。
可以選擇地將常用于食品中的成分,例如單糖、低聚糖、糖醇、淀粉、可溶性淀粉、淀粉水解物、油或脂肪、蛋白質(zhì)、鹽如食鹽和多種磷酸鹽、乳化劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、膠凝劑、酸化劑、防腐劑、殺菌劑、抗氧化劑、殺真菌劑、保存期改進劑、辛香料、食用色素等混入本發(fā)明的水分散性纖維素和懸浮狀含水組合物中。然而,對于懸浮狀含水組合物來說,這些成分可以混入至多約13重量%。如果該量大于上述值,那么所述組合物總體上具有過高的固體含量,其流動性會下降,并且變得難以處理。也就是說,對于懸浮狀含水組合物來說,優(yōu)選的組合物為水分散性纖維素0.0005~7重量%;水80~99.9995重量%;和其他成分0~13重量%。
本發(fā)明的水分散性纖維素和懸浮狀含水組合物在水中的懸浮穩(wěn)定性相當高。因此,它們的保水率(JAPAN TAPPI紙漿測試方法No.26)和打漿度(JIS P 8121)不能通過適用于先前的微原纖化纖維素的步驟測量。
為了測量保水率,當將包含纖維素的水懸浮體(其量相應(yīng)于0.5g絕對干重)倒入裝備有具有74μm篩孔的金屬線(Φ20mm)的金屬杯狀過濾器中并用抽氣裝置緩慢地吸取該懸浮體時,試樣應(yīng)當形成均勻的墊塊。然而,即使在這種條件下,本發(fā)明的制品由于凝結(jié)或通過金屬線而無法形成墊塊。當發(fā)生凝結(jié)時,即使隨后在3,000G下對其進行離心分離15分鐘,也不發(fā)生脫水作用,但是形成分離的水層作為上層。
此外,打漿度(加拿大標準)的測量包括用黃銅篩板(厚度為0.51mm,每1,000mm2的表面上存在969個直徑0.51mm的孔)進行過濾。在該測量中,基于以下事實評價纖維素纖維的打漿程度當纖維素(紙漿)纖維的0.3重量%水分散體通過所述篩體時,該纖維素纖維層疊在篩板上而改變水的下降速度。當測量本發(fā)明制品的打漿度時,所述水分散性纖維素通過篩板而不會殘留在其上。雖然此處省略了詳細描述,但是打漿度會隨著對纖維素纖維的打漿過程(下文稱為微原纖化)而變得更小。當纖維變得格外短而細作為造紙用紙漿纖維時,所述纖維開始通過篩板,因而逐步達到更高的打漿度。也就是說,隨著微原纖化的進行,打漿度起初降低,但是其后增加。鑒于測量的目的和原理,在纖維素纖維已經(jīng)變得極細的情況下不適于進行這樣的測量。
根據(jù)上述內(nèi)容,可以理解的是,在常規(guī)的微原纖化纖維素中,纖維細度不如本發(fā)明制品的細度高,因為可以測量常規(guī)微原纖化纖維素的保水率和打漿度。因此,可以說本發(fā)明的制品不同于常規(guī)的微原纖化纖維素。
本發(fā)明的水分散性干燥組合物是包含50~95重量%水分散性纖維素和5~50重量%水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)的干燥制品,并可以為顆粒、細粒、粉末、鱗片、小鱗片或片狀的形式。該組合物的特征在于,當將該組合物投入水中并對其施加機械剪切力時,所述顆粒等分解以使得微原纖化纖維素分散入水中。當所述水分散性纖維素的含量少于50重量%時,纖維素的比例太低以至于不能產(chǎn)生增稠、穩(wěn)定等作用。當所述水分散性纖維素的含量超過95重量%時,其他成分的比例變得相對較低,因而不能保證在水中足夠的分散性。從確保提供所述作用程度以及水中分散性的角度來說,待混入的水分散性纖維素的優(yōu)選量為65~90重量%,待混入的水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)的優(yōu)選量為10~35重量%。
對于常規(guī)微原纖化纖維素來說,同樣已經(jīng)嘗試由其制備類似的干燥組合物(JP-A-59-189141;JP-A-3-42297;JP-A-60-186548;JP-A-9-59301)。然而,當投入水中時,所有干燥組合物不能提供復(fù)原成干燥前狀態(tài)的微原纖化纖維素。據(jù)認為這歸因于纖維的微原纖化不充分以致于存在許多支化的纖維束,其易于在干燥時角化(聚結(jié))。另一方面,本發(fā)明的水分散性纖維素具有非常細的纖維狀結(jié)構(gòu)單元并且?guī)缀醪话Щ睦w維束。因此認為可以有效地發(fā)揮防止水溶性聚合物角化的作用。可能出于此原因,本發(fā)明的水分散性纖維素通過將其分散于水中而容易復(fù)原為相當于干燥前的狀態(tài)。
本發(fā)明中所用的水溶性聚合物為具有防止干燥時纖維素角化的活性的物質(zhì)。具體地,可以使用選自以下的一種、兩種或更多種物質(zhì)阿拉伯樹膠、阿拉伯半乳聚糖、藻酸及其鹽、熱凝多糖、印度膠、角叉菜膠、梧桐膠、瓊脂、黃原酸膠、瓜爾膠、酶促水解的瓜爾膠、溫柏樹種膠、結(jié)冷膠、明膠、羅望子膠、難消化的糊精、黃芪膠、帚叉藻膠(Furcellaran)、出芽短梗孢糖(pullulan)、果膠、刺槐豆膠、水溶性大豆多糖、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等。
在這些物質(zhì)中,特別優(yōu)選的是羧甲基纖維素鈉。至于羧甲基纖維素鈉,優(yōu)選使用羧甲基取代程度為0.5~1.5并且當制成1重量%水溶液時粘度為約5~9,000mPa□s的那些,更優(yōu)選使用羧甲基取代程度為0.5~1.0并且當制成1重量%水溶液時粘度為約1,000~8,000mPa□s的那些。
本發(fā)明中所用的親水性物質(zhì)指的是在冷水中具有高溶解度、幾乎不提供粘度并且在室溫下為固體的物質(zhì)。就親水性物質(zhì)而言,可以使用選自以下物質(zhì)中的一種、兩種或更多種物質(zhì)糊精、水溶性糖(葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、異構(gòu)糖、木糖、海藻糖、偶合糖、泊雷糖(paratinose)、山梨糖、還原淀粉糖化麩質(zhì)、麥芽糖、乳果糖、低聚果糖、低聚乳糖)、糖醇(木糖醇、麥芽糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇等)。如上所述,所述水溶性聚合物具有防止纖維素角化的作用,然而一些水溶性聚合物將水輸送入干燥組合物內(nèi)部的性能差。因此,有時必須更長時間地施加較強的機械剪切力以在水中分散所述干燥組合物。另一方面,所述親水性物質(zhì)主要可以提高輸水性能,具體地,促進干燥組合物的水分散性能。由于糊精在實現(xiàn)該作用中效果非常好,因此優(yōu)選使用糊精。
本發(fā)明中所用的糊精為通過用酸、酶或加熱的方式水解淀粉而形成的部分水解制品,其中葡萄糖殘基通過α-1,4鍵和α-1,6鍵結(jié)合。正如以DE(葡萄糖當量)表示的,本發(fā)明中使用DE值為約2~42的那些。從中除去了葡萄糖和低分子量低聚糖的支化糊精同樣可以使用。
除了所述水分散性纖維素、水溶性聚合物和親水性物質(zhì)之外,可以選擇地向本發(fā)明的水分散性干燥組合物中混入適用于食品的成分,例如淀粉、油和脂肪、蛋白質(zhì)、鹽如食鹽和多種磷酸鹽、乳化劑、酸化劑、甜味劑、辛香料、食用色素等,目的是改善懸浮穩(wěn)定性、風味、外觀等。所述各成分的總量為至多85重量%,并根據(jù)生產(chǎn)率、功能、價格等確定該量。
如上所述,當將所述水分散性干燥組合物投入水中并對其施加機械剪切力時,所述結(jié)構(gòu)單元(例如顆粒)被分解并且細纖維狀纖維素被分散于水中。其中,通過用旋轉(zhuǎn)勻漿機于80或更低的溫度在15,000rpm或更小的轉(zhuǎn)速下使0.5重量%水分散體分散15分鐘的方式施加機械剪切力。
由此得到的水分散體包含以全部纖維素成分計30重量%或更多的“可穩(wěn)定懸浮于水中的成分”。該水分散體在0.5重量%的濃度下表現(xiàn)出小于1的損耗角正切。測量水分散性纖維素中“可穩(wěn)定懸浮于水中的成分”的含量和損耗角正切的方法將在下文描述。如上所述,水分散性纖維素中“可穩(wěn)定懸浮于水中的成分”具有0.5~30μm的長軸和2~600nm的短軸。長軸/短軸的比為20~400。優(yōu)選地,其寬度為100nm或更小,更優(yōu)選為50nm或更小。
其次,制備本發(fā)明的水分散性纖維素、懸浮狀含水組合物和水分散性干燥組合物的方法將在下文描述。
如上所述,本發(fā)明的水分散性纖維素用原料為源于植物細胞壁的纖維素物質(zhì)。這里,將說明其一般性質(zhì)。為了有效地制備本發(fā)明的水分散性纖維素,優(yōu)選使用平均聚合度為400或更高并且α-纖維素含量為60~100重量%的纖維素物質(zhì)。然而,即使所述性質(zhì)滿足上述條件,也要同時排除平均聚合度低于1,300并且α-纖維素含量超過90重量%的那些。更優(yōu)選地,原料的α-纖維素含量為85重量%或更小,最優(yōu)選為75重量%或更小。尤其優(yōu)選的是原料包括木質(zhì)紙漿、棉毛纖維漿、麥稈漿和竹漿。當原料的平均聚合度低于1,300且α-纖維素含量超過90重量%時,在其被制成0.5重量%水分散體的情況下使得纖維素具有小于1的損耗角正切是相當困難的(測量平均聚合度和α-纖維素含量的方法將在下文描述)。
本發(fā)明水分散性纖維素的制備方法的重要之處在于,簡要地說,以盡可能微粉化的形式在無纖維縮短化的條件下提取所述原料中包含的纖維素微纖維。此處所用的術(shù)語“纖維縮短化”指的是通過切割等作用使纖維素微纖維的纖維長度變短,或纖維已經(jīng)被縮短的狀態(tài)本身。術(shù)語“微粉化”指的是通過例如撕裂操作使纖維素微纖維的纖維直徑變細,或纖維直徑已經(jīng)變細的狀態(tài)本身。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù),“微粉化”過程或多或少地伴隨著“纖維縮短化”過程,因為不存在可以僅通過提供剪切作用而僅僅產(chǎn)生“微粉化”的裝置。
特別地,當起始纖維素物質(zhì)的平均聚合度低時,往往會出現(xiàn)“纖維縮短化”。當進行微粉化處理直到?jīng)]有發(fā)現(xiàn)粗纖維的過程中,纖維縮短化作用同時進行。結(jié)果,所得纖維狀纖維素的0.5重量%水溶液會表現(xiàn)出1或更大的損耗角正切。
此外,起始纖維素物質(zhì)的α-纖維素含量也會影響損耗角正切的值。也就是說,當α-纖維素的含量高時,“微粉化”和“纖維縮短化”同時進行,因此,當被制成0.5重量%水溶液時,損耗角正切往往大于1,這是不希望的。順便提及的是,α-纖維素不溶于NaOH的17.5重量%水溶液,并且被認為具有相對較高的聚合度和高結(jié)晶度。當包含在起始纖維素材料中的不同于α-纖維素的成分(即β-纖維素、γ-纖維素、半纖維素等)的含量增加時,“微粉化”往往優(yōu)先于“纖維縮短化”而進行。因此,當不同于α-纖維素的成分的含量增加時,水分散體的損耗角正切往往會變得小于1。據(jù)認為這可能是由于以下事實所致α-纖維素成分構(gòu)成高度結(jié)晶的微纖維成分,而其他成分處于所述微纖維的周圍。
本發(fā)明中,為了進行“微粉化”并同時抑制“纖維縮短化”,優(yōu)選使用具有較高平均聚合度和較低α-纖維素含量的起始纖維素材料。然而,α-纖維素成分通常具有高的聚合度,因而當α-纖維素含量低時,平均聚合度往往同時變得較低。因此,必需詳細研究以確定它們之間的最佳平衡狀態(tài)。
研究的結(jié)果是已經(jīng)發(fā)現(xiàn),當α-纖維素含量為60~90重量%,并且條件是起始纖維素物質(zhì)的平均聚合度為400或更高但是低于1,300時,“微粉化”優(yōu)先于“纖維縮短化”進行,以及當α-纖維素含量為60~100重量%,并且條件是起始纖維素物質(zhì)的平均聚合度為1,300或更高時,“微粉化”優(yōu)先于“纖維縮短化”進行。就這一點而言,α-纖維素的含量低于60重量%的情況是不適合的,因為能夠變成微原纖化纖維素的成分的含量會相應(yīng)地減少。
為了促進微粉化,本發(fā)明中所用的起始材料可以在進行預(yù)處理后使用。至于預(yù)處理的方法,例如可以包括浸入稀釋的堿性水溶液中(例如,1mol/LNaOH水溶液)數(shù)小時、浸入稀釋的酸性水溶液中、酶處理、爆炸分裂等。
將敘述制備本發(fā)明水分散性纖維素的方法的一個實例。
(1)纖維素纖維顆粒的水分散體的制備首先,將本發(fā)明中所用的起始纖維素物質(zhì)粉碎成長度為4mm或更小的纖維顆粒。優(yōu)選地,全部纖維顆粒的50%或更多具有約0.5mm或更大的長度。更優(yōu)選地,所有顆粒的長度為3mm或更小,最優(yōu)選地所有顆粒的長度為2.5mm或更小。粉碎方法可以是干法或者濕法。對于干法的情況而言,可以使用粉碎機、錘磨機、針磨機、球磨機等,對于濕法的情況而言,可以使用高速旋轉(zhuǎn)勻漿機、切碎機等。如果必要,在加工所述起始纖維素材料使其具有有助于使供料進入各機器的尺寸之后進行該處理。粉碎處理可以重復(fù)多次。強烈粉碎機器(例如濕介質(zhì)攪拌型粉碎機)的使用是不希望的,因為它會生產(chǎn)過短化的纖維。
優(yōu)選的機器是濕型Comitrol(URSCHEL LABORATORIES,Inc.)。當使用Comitrol時,將起始漿料切成5~15mm正方形尺寸,使其水合至含水量為約72~85%,然后將所述材料投入裝備有切割頭或微切割頭的設(shè)備中以進行所述處理。
然后,將由此得到的纖維顆粒投入水中,借助螺旋槳式攪拌器、旋轉(zhuǎn)勻漿機等將其分散并且無凝結(jié)。在起始材料具有由制漿工藝等產(chǎn)生的短纖維顆粒長度的情況下,有時可以僅通過分散操作并且不必使用研磨機進行上述粉碎作用而制備長度為4mm或更小的纖維顆粒的水分散體。在這種分散操作中,所述分散體中纖維素的濃度優(yōu)選為約0.1至5重量%。同時,可以加入水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)以穩(wěn)定纖維顆粒的懸浮體或防止其凝結(jié)?;烊媵燃谆w維素鈉是優(yōu)選實施方案之一。
(2)纖維素纖維顆粒的纖維縮短化和微粉化對存在于(1)中得到的水分散體內(nèi)的纖維素纖維顆粒進行纖維縮短化處理和微粉化,使其程度達到沉降體積為70體積%或更大,優(yōu)選為85體積%或更大。此處所用的術(shù)語“沉降體積”指的是當將細纖維素纖維顆粒分散于水中而得到纖維素含量為0.5重量%的均勻水分散體,并將100mL該分散體倒入內(nèi)徑為25mm的玻璃管中,通過上下翻轉(zhuǎn)該管數(shù)次攪動內(nèi)容物,以及然后將該管于室溫下放置4小時的時候觀察到的混濁懸浮體層的體積。
可以通過用例如高速旋轉(zhuǎn)勻漿機、活塞式勻漿機、磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(whetstone-rotational pulverizer)等的設(shè)備處理(1)中得到的水分散體的方式進行上述纖維縮短化和微粉化。優(yōu)選的設(shè)備為磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機,其是一種膠體磨碎機或石臼型粉碎機。例如,這是一種其中將由No.16-120磨石顆粒組成的磨石一起研磨以及使上述水分散體通過研磨部分而進行粉碎處理的設(shè)備。如果必要,該處理可以重復(fù)多次。在這種情況下,優(yōu)選的實施方案之一是將所述磨石更換成具有合適的磨石顆粒尺寸的磨石。例如,磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機對“纖維縮短化”和“微粉化”均有貢獻,并且貢獻的比例可以通過選擇磨石顆粒的粒度而控制。因而,當希望纖維縮短化時,有用的是No.46或以下的磨石,而當希望微粉化時,有用的是No.46或以上的磨石。No.46的磨石同時表現(xiàn)出這兩種作用。具體的設(shè)備包括Pure FineMill(Grinder Mill)(Kurita Kikai Seisakusho,Co.,Ltd.),以及Cerendipitor,Supermasscolloidor,Supergrindell(全部由MasukouSangyo,Co.,Ltd.制造)等。
(3)高壓勻漿機處理用高壓勻漿機在60~414MPa的壓力下處理包含已經(jīng)在(2)中縮短和微粉化的纖維狀纖維素顆粒的水分散體以制備水分散性纖維素和懸浮狀含水組合物。如果必要,可以重復(fù)該處理多次。也可以通過離心分離等分離較細的纖維素成分。
當所述纖維狀纖維素顆粒的平均聚合度為2,000或更高并且α-纖維素的含量超過90重量%時,有時必須重復(fù)所述高壓勻漿機處理多于10~20次。然而,鑒于生產(chǎn)效率,理想的是通過適當?shù)剡x擇起始材料和步驟(2)中磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機的處理條件而控制該處理的次數(shù)至6次或更少。
通常,當所述處理次數(shù)增加時,最初粘度增加但其后會逐漸下降。這可能是由于以下事實所致隨著處理次數(shù)的增加,“微粉化”較纖維縮短化更迅速地達到其上限。當該體系粘度上升直至達到微粉化的極限后,隨著處理次數(shù)的增加實質(zhì)上僅有“纖維縮短化”在進行以降低該體系的粘度。
微粉化往往更優(yōu)先地在較低的纖維素顆粒濃度下進行。結(jié)果,表觀粘度可獲得的最大值變得更高并且損耗角正切變得更低。較低的處理壓力同樣地會使得可獲得的最大粘度更高和損耗角正切更低。然而,這需要增加處理次數(shù),其會導(dǎo)致生產(chǎn)率下降。這種情況下,當α-纖維素的含量高時可獲得的最大粘度難以達到。相反地,當處理壓力高時,可獲得的最大粘度可以在較少次的處理后達到,但在這種情形下,“纖維縮短化”容易進行并且粘度的絕對值變得更低。
基于上述發(fā)現(xiàn),本發(fā)明中勻漿機內(nèi)的處理壓力的下限為60MPa,其上限為414MPa。當壓力低于60MPa時,“微粉化”不能有效進行,并且不能制得本發(fā)明的水分散性纖維素。目前,沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生超過414MPa壓力的設(shè)備。壓力優(yōu)選為70~250MPa,以及更優(yōu)選為80~150MPa。
待處理的水分散體中纖維素顆粒的濃度優(yōu)選為約0.1~5重量%,進一步優(yōu)選為0.3~3重量%。
處理溫度可以適當?shù)貜募s5~95的范圍中選擇。雖然微粉化在較高處理溫度下更容易進行,但是所述纖維被顯著縮短,這取決于起始材料的種類。例如,在木質(zhì)漿料的情況下,在75或更高下進行微粉化并且粘度迅速增加,而在麥稈漿料和蔗渣漿料的情況下,粘度傾向于下降,因此所述處理優(yōu)選在25~60下進行。
具體地,該設(shè)備包括壓力式勻漿機(Invensys APV Co.,Izumi FoodMachinery K.K.,Sanwa Kikai K.K.)、Emulsiflex(AVESTIN Inc.)、Ultimizer System(Sugino Machine,Co.,Ltd.)、Nanomizer System(Nanomizer K.K.)、Microfiuidizer(MFIC Corp.)等。
(4)混合水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)如果需要,可向根據(jù)(3)處理的水分散體中加入水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)。所述水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)可以在將其制成水溶液后加入或者以其原來的粉末形式加入。當其以粉末形式加入時,往往會出現(xiàn)凝聚,特別是當固體濃度高時,粉末的加入會使流動性變差,因此,其中適當?shù)厥褂煤线m的攪拌器或混合器。
(5)干燥在本發(fā)明的水分散性干燥組合物的制備中,通過已知的方法干燥(4)中得到的水分散體。不產(chǎn)生干燥物質(zhì)硬塊的方法是可行的。例如,冷凍干燥法、噴霧干燥法、盤式干燥法、鼓式干燥法、帶式干燥法、流化床干燥法、微波干燥法、生熱鼓風式真空干燥法等是優(yōu)選的。如果長時間地在高溫下進行干燥,那么水分散性會變差。這可能是由于纖維素顆粒(纖維)的顯著角化所致。從水分散性的角度考慮,干燥溫度優(yōu)選為120或更低,特別地為110或更低。從處理特性和時間穩(wěn)定性的角度考慮,干燥后的含水量優(yōu)選為15重量%或更少,進一步優(yōu)選為10重量%或更少,最優(yōu)選為6重量%或更少。如果含水量小于2重量%,那么所述制品會帶靜電,從而導(dǎo)致粉末變得難以處理。
根據(jù)需要粉碎干燥制品。就粉碎機而言,可以使用刀磨機、錘磨機、針磨機、噴射式研磨機等,并且進行粉碎直到粉末變得可以完全通過目徑為2mm的篩子。更優(yōu)選地,進行粉碎直到粉碎的制品變得可以幾乎全部通過目徑為425μm的篩子,作為平均值,粒度達到10~250μm。這樣,可以制得所述水分散性干燥組合物。
本發(fā)明的另一實施方案—凝膠形成組合物可以通過將所述水分散性干燥組合物與至少一種選自藻酸、半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖中的多糖粉末混合而獲得。根據(jù)已知的方法混合這些粉末,即通過使用容器旋轉(zhuǎn)式混合器(筒型、V型、雙圓錐型等)、容器固定式混合器(帶式、螺桿式、槳式、行星移動式、高速流動式、轉(zhuǎn)盤式等)、流化混合器、氣流攪動式混合器等。大致說來,以10~90重量%水分散性干燥組合物和90~10重量%多糖的比例進行混合。
根據(jù)上述方法得到的本發(fā)明的水分散性纖維素、懸浮狀含水組合物、水分散性干燥組合物和凝膠形成組合物包含纖維素作為主要成分,其是一種不溶于水的物質(zhì)。然而,由于所述纖維素為非常細的纖維形式,因此當混入食品中時,其不會使得食品具有任何粗糙的口感或粉狀感覺。此外,它們在增稠、保持形狀、懸浮穩(wěn)定性、乳化穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性(蛋白質(zhì)的耐熱性、保持形狀、防止變性)方面的性能出色,并且在賦予稠度感(bodyfeel)方面的性能優(yōu)異。這些性能不僅可用于食品領(lǐng)域,而且同樣可用于藥物、化妝品以及工業(yè)應(yīng)用中。
其中混入本發(fā)明的水分散性纖維素、懸浮狀含水組合物、水分散性干燥組合物和凝膠形成組合物的食品組合物的實例包括但不限于以下類型奢侈飲料(luxury drink),例如咖啡、紅茶、粉末綠茶、可可飲料、紅豆湯、果汁、豆?jié){等;含有奶品成分的飲料,例如鮮奶、加工奶、乳酸飲料等;多種飲料,其包括富含營養(yǎng)的飲料例如鈣強化飲料等以及包含食用纖維的飲料等;乳制品,例如黃油、乳酪、酸乳酪、咖啡用奶油、鮮奶油(whippingcream)、乳蛋糕乳脂、蛋黃布丁(custard pudding)等;冷凍制品,例如冰淇淋、軟乳酪、乳冰(lacto-ice)、冰奶茶、冰凍果子露、冰凍酸乳酪等;加工過的脂肪食品,例如蛋黃醬、人造黃油、涂抹食品(spread)、起酥油等;湯;燉菜;調(diào)味品,例如沙司、TARE、(調(diào)味沙司)、調(diào)味涂料(dressing)等;以芥末糊為代表的多種糊狀調(diào)味品;以果醬和面粉糊為典型的多種餡料;多種凝膠或糊狀食品,包括紅豆醬、果凍、以及吞咽受損者用食品;包含谷類作為主要成分的食品,例如面包、面條、意大利面食、比薩餅、玉米片等;日式和歐式糕點,例如蜜餞、曲奇、餅干、烤餅、巧克力、年糕等;以熟煉魚糕(boiled fish cake)、炸魚餅等為代表的捏制海制品;
以火腿、香腸、漢堡肉餅等為代表的畜制品;日常菜,例如奶油炸肉餅(cream croquette)、中餐醬料、焦黃面包和干酪屑(gratin)、湯團等;美味食品,例如腌魚內(nèi)臟、在日本酒糟中的腌制蔬菜等;液體食物,例如管進食的液體食物等;食品添加物;以及寵物食品等。
這些食品全部都包括在本發(fā)明中,不必考慮其形式的任何差別以及制備時的加工操作,正如殺菌食品、冷凍食品、微波食品等中所見的。
目前,混合入食品中的主要纖維素制品是微晶纖維素(復(fù)合體)。當在水中攪拌時,微晶纖維素復(fù)合體產(chǎn)生膠狀結(jié)晶纖維素的細顆粒,并且其通常以這種形式混合入食品中。膠狀微晶纖維素顆粒通過源自顆粒表面負電荷的顆粒-顆粒斥力以及源于桿狀形式顆粒的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出其作用,例如懸浮穩(wěn)定作用和乳化穩(wěn)定作用。然而,由于其結(jié)構(gòu)單元是顆粒,因此在低pH值下所述顆粒表面的電荷被中和而降低懸浮穩(wěn)定性。此外,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)需要一定量的纖維素。
相反地,本發(fā)明的水分散性纖維素具有非常細的纖維形狀,這不同于膠狀微晶纖維素顆粒。本發(fā)明的水分散性纖維素在水中以相對直的形式存在而不會不彎曲或環(huán)繞。因而,其具有大的排斥體積。這種空間位阻被認為是產(chǎn)生例如增稠、形狀保持、懸浮穩(wěn)定、乳化穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性等作用的原因。因此,可以在纖維素量非常低的情況下表現(xiàn)出這些作用,并且即使在低pH值或高離子濃度的環(huán)境下,粘度和懸浮穩(wěn)定性也不會受到顯著影響。雖然待混合入食品組合物中的水分散性纖維素(或懸浮狀含水組合物或水分散性干燥組合物)的量可以隨著混合目的而改變,例如,在低卡路里醬狀物的情況下該量為約1~5重量%,在食用涂脂(fat spread)中該量為約0.05~2重量%,在冰凍食品中該量為約0.01~1重量%,在蛋黃醬類調(diào)味品中該量為約0.1~0.5重量%,在沙司或液體調(diào)料(liquid dressing)中該量為約0.1~0.5重量%,在飲料中該量為約0.0005~0.1重量%。
當混合入食品組合物中時,本發(fā)明的水分散性纖維素可以根據(jù)已知的方法與其他粉末物質(zhì)一起混合并進行加工。在更優(yōu)選的方法中,將本發(fā)明的制品單獨形成或者與其他成分組合形成濃度為約0.25~2重量%的水分散體,然后將其混入食品組合物中。在進一步優(yōu)選的實施方案中,分散于水中的操作是在60~80下通過使用高速旋轉(zhuǎn)勻漿機、活塞式勻漿機或切割混合器而進行的。
向飲料如咖啡和茶;乳制品如牛奶、乳酪、全脂奶粉、脫脂奶粉等中混入物質(zhì)通常是為了賦予柔軟感覺,使其富含營養(yǎng)物質(zhì)以及產(chǎn)生牛奶般的味道。然而,有時乳品成分(脂肪球)的乳化會由于長期儲存或加熱而衰退,脂肪成分會浮在飲料的上表面并且在飲料和容器的接觸處聚集成環(huán)。如果發(fā)生該現(xiàn)象,那么整個上表面會被白色的膜覆蓋。盡管這種膜可以通過振蕩飲料而暫時破壞,但是當飲料靜置時會立刻重新形成所述薄膜。在極端情況下,脂肪沉積在容器的內(nèi)壁而形成環(huán),或者該環(huán)破壞并混入飲料中。這樣的飲料不再具有商業(yè)價值,并且導(dǎo)致用戶的索賠。這個問題被稱為“出油(oil-off)”或“油環(huán)(oil ring)”。此外,如果乳化被破壞,那么乳蛋白會凝結(jié)并且有時會沉淀至容器底部。這同樣有損于外觀和味道。近年來,大量使用的不僅有罐頭而且有透明容器例如瓶子和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶。另外,現(xiàn)在甚至熱飲料也裝在PET瓶中出售。因而希望發(fā)展有效的穩(wěn)定技術(shù)。
當混合入含有乳品成分的飲料中時,本發(fā)明的制品可以有效地解決上述問題。如本發(fā)明中所提及的,術(shù)語“乳品成分”是指液體奶(鮮奶、牛奶等)、奶粉(全脂奶粉、脫脂奶粉等)、煉乳(無糖煉乳、加糖煉乳等)、乳酪(奶油、鮮忌廉(whipping cream)等)、酸乳酪等。飲料中乳品成分的含量為約0.1~12%脫脂奶固體成分和0.01~6%乳脂成分??梢愿鶕?jù)目標飲料(例如,乳品飲料、含有乳品的提神飲料)適當?shù)剡x擇混合量。如在本發(fā)明中所用的,術(shù)語“含有乳品成分的飲料”具體指的是加工奶、發(fā)酵乳飲料、酸奶飲料、含有乳品的茶(紅茶、粉末綠茶、綠茶、大麥茶、烏龍茶等)、含乳品的汁液(含果汁的飲料、含蔬菜汁的飲料等)、含有乳品的咖啡、含有乳品的可可飲料、營養(yǎng)均衡的飲料、液體食品等。就其原料而言,可以提及的是水分散性纖維素(或懸浮狀含水組合物或水分散性干燥組合物)、乳品成分、飲料的主要成分和水,另外以及甜味劑、風味劑、食用色素、酸化劑、辛香料、和乳化劑(甘油脂肪酸酯-單酸甘油酯、甘油脂肪酸酯有機酸單甘油酯、聚甘油脂肪酸酯、聚甘油縮合的蓖麻油酸酯、脫水山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、卵磷脂、resolecithin、硬脂酰乳酸鈣等)。構(gòu)成脂肪酸酯的脂肪酸為具有6-22個碳原子的飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸,例如辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山崳酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、芥酸等。構(gòu)成有機酸單甘油酯的有機酸為乙酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸、二乙?;剖岬取4送?,可以混入酪蛋白鈉;增稠穩(wěn)定劑(κ-角叉菜膠、ι-角叉菜膠、λ-角叉菜膠、羧甲基纖維素鈉、藻酸丙二醇酯、刺槐豆膠、瓜爾膠、刺云豆膠、果膠等);微晶纖維素、食用纖維(難消化的糊精、聚葡萄糖、酶促水解的瓜爾膠、水溶性大豆多糖等)、營養(yǎng)增強劑(維生素、鈣等)、風味物質(zhì)(咖啡粉、鮮奶精(milk flavor)、白蘭地等)、食品材料(果肉、果汁、蔬菜、蔬菜汁、淀粉、谷類、豆?jié){、蜂蜜、植物油和脂肪、動物脂肪和油等),以及調(diào)味品(味噌、醬油、食鹽、谷氨酸鈉等)。
包含乳品成分的飲料可以通過已知的方法生產(chǎn)。例如,將粉末起始材料(糖、脫脂奶粉等)加入熱水中并攪拌和溶解(分散)。然后,加入液體起始材料例如咖啡提取物、果汁、奶油等并均化,將其倒入容器中以得到制品。根據(jù)物品類型(罐頭、瓶、PET瓶、紙包裝、杯等)、需要的儲存條件(冷凍、室溫、高溫等)以及所需的儲存期,通過適當?shù)剡x擇HTST(瞬間高溫)消毒、熱敷消毒、蒸餾消毒等方法進行消毒。優(yōu)選地,在混合包括所述水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物或水分散性干燥組合物的所有成分之后,對本發(fā)明的飲料進行均化處理至少一次,從而可以使得乳品成分高度穩(wěn)定。
所述水分散性干燥組合物可以與粉末起始材料一起混合。然而,水分散性干燥組合物只有當其以分散的細纖維狀纖維素形式存在于飲料中才表現(xiàn)出其作用,因此理想的是用高效攪拌器如高速旋轉(zhuǎn)勻漿機等對其攪拌。另外,也可以在混合前將水分散性干燥組合物與水或熱水一起攪拌而制備分散體。在制備分散體的時候調(diào)節(jié)溫度至60~80以及使用活塞式高壓勻漿機(10MPa或更高)是優(yōu)選實施方式之一。
以約0.001~0.5%(固體)、優(yōu)選0.005~0.2%、更優(yōu)選0.007~0.1%的量將所述水分散性纖維素(或懸浮狀含水組合物或水分散性干燥組合物)混入含乳品成分的飲料中。如果其含量太小,那么無法充分體現(xiàn)防止出油的效果。如果其含量太大,那么體系粘度變得過高,并且飲料的自然口感(吞咽感)會受到不利影響,從而降低其商業(yè)價值。雖然出油現(xiàn)象的詳細機理尚不知道,但是這可能是由于以下事實所致乳品成分中的脂肪球由于熱振動發(fā)生相互碰撞從而破壞乳液狀態(tài),導(dǎo)致脂肪成分的漂浮和蛋白質(zhì)的沉淀。據(jù)認為,當使用本發(fā)明的制品時,細纖維狀纖維素可以形成遍及整個飲料的網(wǎng)狀物,該網(wǎng)狀物可產(chǎn)生防止脂肪球之間碰撞的空間位阻并可防止乳液破壞。另外的可能性是由于纖維素往往會與乳品成分(脂肪球)發(fā)生弱相互作用,脂肪球受到鄰近細纖維狀纖維素的約束,因而,脂肪球的熱振動受到抑制。
對于牛奶咖啡飲料而言,混合的理想量為約0.008~0.08%。對于先前的纖維素添加劑如微晶纖維素而言,所述出油可以通過與甘油脂肪酸酯結(jié)合使用而得到抑制。然而,如果制品在高溫約60下儲存,那么所述乳品成分和微晶纖維素會發(fā)生相互作用,有時會導(dǎo)致凝結(jié)。相反地,對于本發(fā)明的飲料而言,在冷凍儲存(5)、室溫儲存(25)和甚至熱儲存(60)的條件下,可以保持均勻的外觀而不發(fā)生出油和油環(huán),并且此外不存在蛋白質(zhì)的沉淀和所述體系的凝結(jié)或分離,即使本發(fā)明制品的量為0.08%或更小時也是如此。不用說明,將本發(fā)明制品與其他作用已知的物質(zhì)混合是容許的,例如乳化劑、角叉菜膠、酪蛋白鈉、羧甲基纖維素鈉、微晶纖維素等。這樣就可以例如銷售以熱狀態(tài)儲存于PET瓶中的牛奶咖啡,并且不會改變外觀例如出油。
已經(jīng)知道微晶纖維素或細纖維狀纖維素的高濃度水分散體可以形成凝膠。這種類型的凝膠被稱為“弱凝膠”。當對這種凝膠施加輕微應(yīng)力時,其不會流動但是表現(xiàn)為彈性體。然而,當對其施加大應(yīng)力時,其會流動。此外,當應(yīng)力消除時,其可以表現(xiàn)出弱凝膠的原有性質(zhì)。雖然這種類型的凝膠可以表現(xiàn)出類似蛋黃醬的柔軟性和流動性,但是其不能象果凍或布丁那樣保持形狀,也不具有那種口感。
另一方面,當本發(fā)明的凝膠形成組合物被制成水分散體并放置時,其可形成類似于果凍和布丁的所謂“真凝膠”。真凝膠不同于弱凝膠之處在于當對其施加過度應(yīng)力時真凝膠不會流動但是結(jié)構(gòu)被破壞。當真凝膠被粉碎時,其會呈現(xiàn)小凝膠集合體的微凝膠狀態(tài)。微凝膠是一種弱凝膠。
至今已經(jīng)已知許多技術(shù)可用于通過結(jié)合使用多種多糖而形成凝膠。例如,包括黃原酸膠和刺槐豆膠的組合以及角叉菜膠和刺槐豆膠的組合。就纖維素和其他多糖組成的真凝膠而言,JP-A-63-196238公開了可以通過以下方式制備凝膠材料將微原纖化纖維素與魔芋頭或魔芋粉混合以制備漿料,然后干燥所述漿料或?qū)⑵淅鋬霾⑷诨H欢?,當干燥時這種凝膠會象橡皮糖那樣變得非常硬,當冷凍并融化時,該凝膠會顯著分離水而產(chǎn)生非常不均勻的質(zhì)地以致于不能咬食。因而該凝膠不適用于食品。
如本發(fā)明中所用的,藻酸類包括藻酸、藻酸鹽和藻酸丙二醇酯。由于這些材料必須以溶解于水中的狀態(tài)使用,因此控制pH和控制鹽濃度可能是必要的。由于其水溶性,因而尤其優(yōu)選藻酸鈉。藻酸是由β-D-甘露糖醛酸(縮寫為M)和α-L-葡糖醛酸(縮寫為G)組成的1,4-連接型嵌段共聚物。藻酸分子由三段組成,即M組成的嵌段(M-M-M-M)、G組成的嵌段(G-G-G-G)以及兩種片段交替組合而成的嵌段(M-G-M-G)。另一方面,半乳甘露聚糖其結(jié)構(gòu)中具有由β-1,4-連接的β-D-甘露糖片段組成的主鏈以及由α-1,6-連接的α-D-半乳糖片段組成的側(cè)鏈。存在多種半乳甘露聚糖,例如瓜爾膠、刺云豆膠、刺槐豆膠等,它們的不同之處在于甘露糖和半乳糖的比例。由于許多半乳甘露聚糖具有源于起始材料的獨特氣味,優(yōu)選使用無味的純化制品。葡甘露聚糖具有β-1,4-連接的D-葡萄糖和D-甘露糖的結(jié)構(gòu),其中葡萄糖與甘露糖的比例為約2∶3。這包括魔芋粉和醇提純的葡甘露聚糖,其中優(yōu)選的是高聚合度的純化葡甘露聚糖。具體地說,當制成1%水溶液時,優(yōu)選的是25下粘度為30Pa□s或更大的那些,特別優(yōu)選的是粘度為40Pa□s或更大的那些。
如上所述,當將水分散性干燥組合物和至少一種選自藻酸、半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖中的多糖分散于水中并然后放置時,可以形成凝膠組合物。然而,凝膠組合物的形成并不限于使用所述水分散性干燥組合物的情況。同樣可以使用水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物。然而,當同樣可以使用水分散性干燥組合物時,達到最高凝膠強度。就混合量而言,水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)的量用為0.15%(固體)或更多,至少一種選自藻酸、半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖中的多糖的用量為0.03%或更多。固體成分的總濃度的上限為約5%。制備的凝膠組合物的凝膠強度(斷裂強度)為至多約1N。多糖可以以粉末形式加入,或在其制成水溶液(溶脹溶液)之后與分散于水中的水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)混合。如果在將多糖制成水溶液(或溶脹溶液)后使用多糖,那么凝膠強度傾向于變高。如果將多糖在高溫(30℃以上)下混合,那么會立即開始形成凝膠,因此可以通過于較低溫度(例如,約5℃)和高速攪拌下混合而在短時間內(nèi)得到較高的凝膠強度。
如果對這些凝膠狀組合物進行熱處理,那么可以得到更高的凝膠強度(斷裂強度)。術(shù)語“熱處理”指的是保持在30℃或更高溫度下放置的操作??梢栽谕ㄟ^放置由混合所述水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)與多糖得到的混合物的方式形成凝膠狀組合物的時候進行熱處理,或者可以在形成凝膠組合物之后進行熱處理。
較高的熱處理溫度可以在較短時間內(nèi)產(chǎn)生較高的凝膠強度。當在一旦形成凝膠狀組合物之后對其進行加熱時,凝膠強度可通過在高于用以形成凝膠組合物的溫度(例如60~120℃或更高)下加熱數(shù)秒至數(shù)天而顯著增加。即使溫度降低至較低的溫度,也可以保持強度。也就是說,它在熱力學(xué)上是不可逆的。即使對其進行再次加熱,該凝膠組合物也不會溶解或者造成水分離,因而具有非常高的熱穩(wěn)定性。因此,可以在食用之前加熱該凝膠組合物。具體地說,該組合物可以在50℃或更高溫度下保持0.011N的凝膠強度。如果該凝膠組合物的量減少,那么其可以提供類似于現(xiàn)有凝膠的非常柔軟的凝膠,但是其在熱穩(wěn)定性方面仍舊表現(xiàn)出色并且無水分離現(xiàn)象。因此,其最適于用作普通甜點(desert)和作為蒸餾食品,如近年來引起公眾興趣的針對吞咽作用失調(diào)者的食品。從膳食多樣化的角度考慮,由于以下原因可以提供熱食品、即使在凝膠柔軟的情況下水分離程度也同樣較小以及即使在蒸餾消毒的情況下也可以保持凝膠結(jié)構(gòu),因此如果混入了固體成分(例如碎食物等),其不會發(fā)生沉淀。這使得可以保持食品與消毒之前同樣均勻的狀態(tài)。由于所述凝膠組合物即使當被投入熱水中時也會不溶解或分散,因此該組合物可以呈切塊狀并用作味噌湯或其他湯中的成分。
對于所述凝膠形成組合物和凝膠組合物中混合的成分來說,最合適的是由所述水分散性纖維素和羧甲基纖維素鈉組成的那些。當半乳甘露聚糖用作多糖時,即使在低溫下凝膠強度也傾向于變高。然而,應(yīng)當注意的是如果過度受熱,那么半乳甘露聚糖會分解并且凝膠強度變低。由于葡甘露聚糖的熱穩(wěn)定性高,即使在形成凝膠組合物之后受熱其凝膠強度也幾乎不會降低。由于高粘度型葡甘露聚糖,優(yōu)選通過預(yù)先將其制成溶脹溶液的方式使用葡甘露聚糖。雖然所述水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)與多糖之間各自存在最佳的混合比例,最佳比例以多糖的比例表示時為約5~40重量%。例如,對于刺槐豆膠的情況來說,該比例為約50重量%,對于刺云豆膠的情況來說,該比例為約10重量%,對于葡甘露聚糖的情況來說,該比例為約30重量%。
如此處所用的,術(shù)語“具有海綿狀結(jié)構(gòu)的凝膠組合物”(下文稱為“海綿狀凝膠”)指的是具有類似海綿結(jié)構(gòu)的凝膠。其中的孔的短軸(d)和長軸(l)為約1~1,000μm,并且d/l為約1~10,所述孔為多邊形如三角形、正方形、梯形、菱形、五邊形、六邊形等??椎男螤羁梢栽谧懔康乃嬖谙峦ㄟ^用光學(xué)顯微鏡以透射光或偏振光對用鋒利的刀切成薄片的凝膠觀察得到。同樣可以在冷凍干燥后通過SEM觀察孔的形狀。在定義孔的分隔壁中,所述水分散性纖維素和葡甘露聚糖形成凝膠,其中含水量為約5~50%。保留在孔中的水量為約90~95%。
本發(fā)明的海綿狀凝膠包含水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)、葡甘露聚糖和水。近似組成(固體)為水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)∶葡甘露聚糖=85∶15~35∶65(固體),優(yōu)選為80∶20~37∶63,特別優(yōu)選為75∶25~40∶60。當該組成比例處于上述范圍內(nèi)時,可以表現(xiàn)出較高的斷裂強度。所述凝膠中的固體總濃度為約0.1~5%,特別優(yōu)選為0.5~1.5%。如果固體濃度低,那么凝膠強度(斷裂強度)變低。當濃度太高時,該體系粘度會變得過高并且攪拌和混合變得難以進行。
本發(fā)明的海綿狀凝膠是可食用的,并可用于食品中。其具有足夠低的硬度而適于健康人咬食和咀嚼。其凝膠強度(斷裂強度)為約0.1~5N。和用于洗餐具的海綿類似,當用勺子等推擠時,本發(fā)明的海綿狀凝膠隨著其體積的收縮會釋放出水分。當向其中加入足量的水分時,所述海綿可以吸收水分并膨脹直到其恢復(fù)原樣??梢灾貜?fù)該操作,因而,水分的吸收和分離能夠以可逆的方式實現(xiàn)。雖然如此,如上所述,所述海綿狀凝膠具有足夠低的硬度使得人們可以咬食和咀嚼。所述海綿狀凝膠具有源自海綿結(jié)構(gòu)的松脆或易碎的質(zhì)地。食用時這種凝膠表現(xiàn)出的口感,即由從整個凝膠中流出的水分產(chǎn)生的多汁感和咬食時的松脆口感,是一種不同于現(xiàn)有凝膠(如瓊脂、角叉菜膠/刺槐豆膠凝膠、纖維果、魔芋等)的新穎口感。
為了制備本發(fā)明的海綿狀凝膠,首先必須使水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)處于其中細纖維狀纖維素均勻分散于水中的狀態(tài)。為此,理想的是使用高效設(shè)備例如高速旋轉(zhuǎn)勻漿機、活塞式高壓勻漿機等制備分散體。更優(yōu)選地,制備所述分散體時的溫度為60或更高。為了在水中溶解(溶脹)高粘度型葡甘露聚糖,可以使用已知的方法。例如,可以在室溫下將葡甘露聚糖加入水中并攪拌,之后將該混合物放置7小時或更久。所述水分散的混合物可以按照如下方式制備通過首先將水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)分散于水中,然后加入葡甘露聚糖粉末并充分攪拌該混合物,或通過加入葡甘露聚糖的水溶液以及然后攪拌和混合所得的混合物。高速旋轉(zhuǎn)勻漿機的實例包括由Tokushu Kika Kogyo,Co.,Ltd.制造的TK Homomixer,由Nippon Seiki,Co.,Ltd.制造的Excel Autohomogenizer等。
隨后,將該水分散的混合溶液冷凍。該步驟可以通過攪拌和混合該溶液、將其放置以形成凝膠組合物和其后冷凍所得的組合物而實現(xiàn),或通過立即冷凍制得的混合物而實現(xiàn)。通過經(jīng)熱處理等一次形成具有高凝膠強度(斷裂強度)的凝膠組合物和其后進行冷凍的方式可以使得所述海綿狀凝膠達到更高的凝膠強度(斷裂強度)。
所述冷凍是通過將水分散的混合溶液供入容器中并冷卻至低于凝固點的溫度而進行的。該方法包括浸入冷卻介質(zhì)(如鹽水等)的方法;將其放置在低溫環(huán)境(如冰箱中)下的方法;在升高的壓力下冷卻至低于凝固點的溫度和然后減壓至大氣壓以促進冷凍的方法等。可以適當選擇這些方法中的一種。冷凍溫度(冷凍速率)會顯著影響所述海綿狀結(jié)構(gòu)的形成。例如,當在不低于-20的相對較高的溫度下緩慢冷凍時,可以形成大孔和厚的分隔壁并且產(chǎn)生的口感往往變得非常松脆。另一方面,當在-45或更低的相對較低的溫度下迅速冷凍時,可以形成小孔并且產(chǎn)生的口感往往變得柔軟而光滑。這可能歸因于海綿狀結(jié)構(gòu)中的孔依賴于冰晶生長這一事實。通過將冷凍制品放置在超過0的溫度下實現(xiàn)解凍。例如,解凍溫度可以為室溫或者更高的溫度。
為了改善味道和外觀,可以向本發(fā)明的海綿狀凝膠中混入其他食品材料,例如淀粉、油和脂肪、蛋白質(zhì)、鹽等以及調(diào)味品、甜味劑、食用色素、辛香料、酸化劑、乳化劑、增稠穩(wěn)定劑、食用纖維、營養(yǎng)增強劑(維生素、鈣等)以及風味材料,條件是這些材料的加入不會對凝膠的形成性能產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明的海綿狀凝膠適用于甜點(例如什果賓治、anmitsu(用蜂蜜和豆醬的煮熟的豌豆)、果凍等)成分中。在這種情況下,例如,由水分散性干燥組合物(或水分散性纖維素或懸浮狀含水組合物)、葡甘露聚糖和水形成海綿狀凝膠,然后將該凝膠浸入糖漿中并混合入甜點中。
此外,本發(fā)明的凝膠適合用于飲料、湯、餡料等的強化中。本發(fā)明制品的可逆吸收和釋放水分的性質(zhì)也可用在藥物、化妝品和工業(yè)制品領(lǐng)域中。
實施例下文通過實施例進一步詳細地描述本發(fā)明。實施例中所述的測量是按照下列方法進行的。
<纖維素物質(zhì)的平均聚合度>
纖維素物質(zhì)的平均聚合度根據(jù)ASTM指示D 1795-90“Standard TestMethod for Intrinsic Viscosity of Cellulose”確定。
<纖維素物質(zhì)的α-纖維素含量>
這種測定是根據(jù)JIS P8101-1976“Method for Testing Dissolved Pulp”5.5α-纖維素進行的。
<纖維素纖維(顆粒)的形狀(長軸、短軸、長軸/短軸比值)>
由于纖維素纖維(顆粒)的尺寸可以在寬范圍內(nèi)變化,因此不能僅通過一種顯微鏡觀察所有的情況。因此,根據(jù)纖維(顆粒)的尺寸適當?shù)剡x擇光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡(中等分辨率SEM和高分辨率SEM)以進行觀察和測量。
當使用光學(xué)顯微鏡時,將調(diào)節(jié)至適當濃度的纖維素纖維(顆粒)的水分散體放在載玻片上,蓋上蓋玻片,并進行觀察。
當使用中等分辨率SEM(由JEOL Ltd.制造的JSM-5510LV)時,將含水試樣溶液放在樣品架上并風干,之后于其上氣相沉積約3nm的Pt-Pd,然后觀察該試樣。
當使用高分辨率SEM(由Hitachi Science Systems,Co.,Ltd.制造的S-5000)時,將試樣水分散體放在樣品架上并風干,隨后氣相沉積約1.5nm的Pt-Pd然后觀察該試樣。
對從照片中選擇的15或更多個顆粒測量纖維素纖維(顆粒)的長軸、短軸和長軸/短軸比值。在以下所述的實施例中,纖維的形狀包括從幾乎直的形狀到彎曲的形狀(象頭發(fā)),但其中沒有像廢紗線一樣的卷曲狀。在一根纖維內(nèi)短軸(厚度)的變化范圍寬,因而取平均值。高分辨率SEM用于觀察短軸為約幾個nm到200nm的纖維,但是一根纖維太長,不能在單一的視野中觀察到。因而,在移動視野的同時重復(fù)進行照相,之后結(jié)合照片進行分析。
<損耗角正切>(=損耗彈性模量/儲能彈性模量)(1)稱出一份試樣和水以得到具有0.5重量%固體濃度的水分散體,用Ace勻漿機(由Nippon Seiki,Co.,Ltd.制造,型號AM-T)在15,000rpm下分散15分鐘。
(2)分散體在25環(huán)境下放置3小時。
(3)在于下列條件下測量之前將試樣溶液供入動態(tài)粘彈性測量設(shè)備中并放置5分鐘。由其結(jié)果,得出在10rad/s的頻率下的損耗角正切(tanδ)。
設(shè)備ARES(型號100 FRTN1)(由Rheometric Scientific Inc.制造)幾何結(jié)構(gòu)二重壁庫埃特粘度計(Double Wall Couette)溫度25應(yīng)變10%(固定的)頻率1至100rad/s(在約170秒期間內(nèi)升高)<0.25%粘度>
(1)稱出一份試樣和水以得到具有0.25重量%固體濃度的水分散體,用Ace勻漿機(型號AM-T,由Nippon Seiki,Co.,Ltd.制造)在15,000rpm下分散15分鐘。
(2)分散體在25下放置3小時。
(3)在徹底攪拌之后,準備旋轉(zhuǎn)粘度計(B型粘度計BL形狀,由Tokimek,Co.,Ltd.制造)。在完成所述攪拌之后30秒,轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動。之后30秒,讀取粘度計的示數(shù),由其計算得到粘度。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速固定為60rpm,可以根據(jù)粘度適當?shù)馗淖冝D(zhuǎn)子。
<沉降體積>
(1)稱出一份試樣和水以得到0.5重量%的水分散體,并將其供入有蓋的玻璃容器中。以手動的方式振蕩和攪動該內(nèi)容物約20次。
(2)將100mL試樣溶液倒入內(nèi)徑為25mm的玻璃管中,上下翻轉(zhuǎn)該管數(shù)次以攪動所述內(nèi)容物,之后將管在室溫下放置4小時。
(3)目測混濁的(或半透明的)懸浮液層體積,其作為沉降體積(%)。
<水分散性纖維素中“可穩(wěn)定懸浮于水中的成分”的含量>
(1)稱出一份試樣和水以得到具有0.1重量%纖維素濃度的水分散體,用Ace勻漿機(型號AM-T,由Nippon Seiki,Co.,Ltd.制造)在15,000rpm下分散15分鐘。
(2)將20g試樣溶液供入離心管中并通過離心機在1,000G離心分離5分鐘。
(3)移走上層液體層,測量沉淀成分的重量(a)。
(4)然后,使該沉淀成分完全干燥,測量固體成分的重量(b)。
(5)根據(jù)下列公式,計算得到“可穩(wěn)定懸浮于水中的成分”的含量(c)c=5,000×(k1+k2) [重量%]條件是,當該體系不包含水溶性聚合物(和/或親水性物質(zhì))時,k1和k2根據(jù)下列公式計算k1=0.02-bk2={k1×(a-b)}/(19.98-a+b)當該體系包含水溶性聚合物(和/或親水性物質(zhì))時,k1和k2根據(jù)下列公式計算k1=0.02-b+s2k2=k1×w2/w1纖維素/水溶性聚合物(親水性物質(zhì))=f/d[混合比例]w1=19.98-a+b+0.02×d/fw2=a-bs2=0.02×d×w2/{f ×(w1+w2)}當“在水中可穩(wěn)定分散的成分”的含量非常大時,沉淀成分的重量變小,因此就使用上述方法而言,測量的準確性水平低。因此,在這樣的情況下,(3)及其之后的過程按照下列方式進行。
(3’)取出上層液體層并測量其重量(a’)。
(4’)然后,使上層成分完全干燥,測量固體成分的重量(b’)。
(5’)根據(jù)下列公式,計算出“在水中可穩(wěn)定分散的成分”的含量(c)c=5,000×(k1+k2)[重量%]條件是,當該體系不包含水溶性聚合物(和/或親水性物質(zhì))時,k1和k2根據(jù)下列公式計算k1=b’k2=k1×(19.98-a’+b’)/(a’-b’)當體系包含水溶性聚合物(和/或親水性物質(zhì))時,k1和k2根據(jù)下列公式計算k1=b’-s2×w1/w2k2=k1×w2/w1纖維素/水溶性聚合物(親水性物質(zhì))=f/d[混合比例]w1=a’-b’w2=19.98-a’+b’-0.02×d/fs2=0.02×d×w2/{f×(w1+w2)}當操作(3)中上層液體層和沉淀成分之間的界線不清晰且分離困難時,可以在適當降低的纖維素濃度下進行該操作。
《實施例1》將市售可得木質(zhì)漿料(平均聚合度=1,710,α-纖維素含量=93重量%)切成6×12mm的長方形并浸入足量的水中。其后立即,將漿料從水中取出,從篩中濾過水。那時,含水量為74重量%。當使?jié)駶{料通過切割研磨機(“Comitrol”型號1700,由URSCHEL LABORATORIES,Inc.制造,微切割頭/刀片距離2.029mm,葉輪轉(zhuǎn)速9,000rpm)一次,纖維長度變成0.25~3.25mm(纖維長度為0.5mm或更大的成分的含量為約98%)。
稱量切割研磨機處理過的制品和水以得到2重量%的纖維含量,攪拌混合物直到不再觀察到纖維之間的纏結(jié)。用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,由Masukou Sangyo,Co.,Ltd.制造;磨床MKE6-46,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理由此得到的水分散體。處理次數(shù)為4次,并且磨床間隙分別變化至200 60 40 40μm。由此得到的水分散體具有93%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體以使得濃度為1重量%,將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機(“Microfluidizer”型號M-110Y,由MFIC Corp.制造,處理壓力110MPa)8次。然后,該分散體在35,000G離心分離30分鐘,棄去上層液體,在濾紙之間對沉淀物進行脫水以得到含水量為82重量%的水分散性纖維素A。其0.25%粘度為70mPas。其結(jié)晶度為82%。當用光學(xué)顯微鏡和中等分辨率SEM觀察時,觀察到長軸為10~400μm、短軸為1~10μm并且長軸/短軸比值為10~300的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.21。雖然試圖根據(jù)JAPAN TAPPI漿料測試方法No.26測量其保水率,但是全部試樣通過杯狀過濾器,因而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為95重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為0.9~20μm、短軸為5~100nm并且長軸/短軸比值為30~300的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例2》將市售可得麥稈漿(平均聚合度=930,α-纖維素含量=68重量%)切成6×12mm的長方形。向其中加入水以得到4重量%的濃度。用民用混合器攪拌該混合物5分鐘。當用高速旋轉(zhuǎn)勻漿機(ULTRA-DISPERSER,型號LK-U,由Yamato Kagaku制造)分散該混合物1小時,纖維長度變成4mm或更小。
分別在改變磨床間隙為60 40μm的同時,由用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,磨床MKE6-46,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理此得到的水分散體兩次。由此得到的水分散體具有95體積%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體至1重量%的濃度,將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機(“Microfiuidizer”型號M-110Y,處理壓力110MPa)20次以得到懸浮狀含水組合物B。其結(jié)晶度為72%。0.25%粘度為84mPas。當通過光學(xué)顯微鏡和中等分辨率SEM觀察時,觀察到長軸為10~900μm、短軸為1~30μm并且長軸/短軸比值為6~100的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.19。雖然試圖測量其保水率,但是全部試樣通過杯狀過濾器而不能確定其值。“可穩(wěn)定分散于水中的成分”的含量為99重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為0.7~15μm、短軸為4~200nm并且長軸/短軸比值為30~350的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例3》用水稀釋從實施例2中磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機處理的制品至2重量%的濃度,并將其通過高壓勻漿機(“Ultimizer System”型號HJP25030,由SuginoMachine,Co.,Ltd.制造,處理壓力175MPa)8次以得到懸浮狀含水組合物C。結(jié)晶度為74%。0.25%粘度為69mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡觀察時,觀察到長軸為10~700μm、短軸為1~30μm并且長軸/短軸比值為10~150的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.43。雖然試圖測量其保水率,但是全部試樣通過杯狀過濾器而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為89重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~20μm、短軸為6~300nm并且長軸/短軸比值為30~350的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例4》在用手撕碎的同時將市售可得稻桿漿(平均聚合度=810,α-纖維素含量=82重量%,含水量=55重量%)投入水中,攪拌直到不再觀察到纖維之間的纏結(jié)。從而,制備了固體濃度為3重量%的水分散體。纖維長度為2.5mm或更小。
用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理由此得到的水分散體兩次。第一次通過時,所用的磨床為MKE6-46且間隙為100μm,第二次通過時,磨床為MKGAW6-80且間隙為50μm。由此得到的水分散體具有83體積%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體以使得濃度為0.5重量%,將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機(“Microfiuidizer”型號M-140K,處理壓力175MPa)6次以得到懸浮狀含水組合物D。其結(jié)晶度為65%。0.25%粘度為43mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡觀察時,觀察到長軸為30~800μm、短軸為1~40μm并且長軸/短軸比值為8~120的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.91。雖然試圖測量其保水率,但是部分試樣通過杯狀過濾器而殘留物造成堵塞,因而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為37重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~20μm、短軸為10~300nm并且長軸/短軸比值為25~350的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例5》將市售可得木質(zhì)漿料(平均聚合度=1,820,α-纖維素含量=77重量%)切成6×16mm的長方形并向其中加入足量的水以得到80重量%的固體濃度。將該混合物通過切割研磨機(“Comitrol”型號1700,切割頭刀片距離2.03mm,葉輪轉(zhuǎn)速3,600rpm),同時控制水分離和漿料碎屑至最小量。結(jié)果,纖維長度變成0.75-3.75mm。
稱量切割研磨機處理過的制品、羧甲基纖維素鈉和水使得羧甲基纖維素鈉的濃度達到0.0706重量%,攪拌混合物直到不再觀察到纖維之間的纏結(jié)。用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Celendipiter”型號MKCA6-3,由MasukouSangyo,C0.,Ltd.制造;磨床MKE6-46,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理由此得到的水分散體。分別在改變磨床間隙為110 80μm的同時,進行處理兩次。由此得到的水分散體具有89%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體至0.5重量%的濃度,并將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機8次(“Microfiuidizer”型號M-110Y,處理壓力110MPa)以得到懸浮狀含水組合物E。其結(jié)晶度為79%或更大。其0.25%粘度為128mpa s。當通過光學(xué)顯微鏡和中等分辨率SEM觀察時,觀察到長軸為30~900μm、短軸為1~50μm并且長軸/短軸比值為6~200的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.45。雖然試圖測量其保水率,但是部分試樣通過杯狀過濾器而殘留物造成了堵塞,因而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為75重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~20μm、短軸為8~150nm并且長軸/短軸比值為30~350的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例6》將實施例5中磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機處理的制品直接通過高壓勻漿機4次(“Microfiuidizer”型號110Y,處理壓力95MPa)以得到懸浮狀含水組合物F。結(jié)晶度為79%或更高。0.25%粘度為68mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡觀察時,觀察到長軸為10~400μm、短軸為1~5μm并且長軸/短軸比值為10~300的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.64。雖然試圖測量其保水率,但是部分試樣通過杯狀過濾器而殘留物造成了堵塞,因而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為43重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~20μm、短軸為10~150nm并且長軸/短軸比值為30~300的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例7》稱量實施例5中切割研磨機處理過的制品、羧甲基纖維素鈉和水使得纖維素的濃度達到3重量%和羧甲基纖維素鈉的濃度達到0.106重量%,攪拌混合物直到不再觀察到纖維之間的纏結(jié)。用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,由Masukou Sangyo,Co.,Ltd.制造;磨床MKE6-46,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理由此得到的水分散體。分別在改變磨床間隙成150 120μm的同時,進行處理兩次。由此得到的水分散體具有91%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體以使?jié)舛葹?重量%,并將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機5次(“Microfiuidizer”型號M-140K,處理壓力200MPa)以得到懸浮狀含水組合物G。其結(jié)晶度為76%或更大。其0.25%粘度為67mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡觀察時,觀察到長軸為20~700μm、短軸為1~50μm并且長軸/短軸比值為5~150的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.31。雖然試圖測量其保水率,但是部分試樣通過杯狀過濾器而殘留物造成了堵塞,因而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為59重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~15μm、短軸為10~80nm并且長軸/短軸比值為30~300的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例8》將羧甲基纖維素鈉加入懸浮狀含水組合物C(實施例3)中使得纖維素∶羧甲基纖維素鈉的比值達到85∶15(重量份),用攪拌式勻漿機攪拌并混合15分鐘。
隨后,通過鼓式干燥機干燥該懸浮狀含水組合物并用刮具刮落。通過切割研磨機(“Flush Mill”,由Fuji Powdal,Co.,Ltd.制造)將其粉碎以使得粉碎后的材料達到幾乎完全通過目徑為1mm的篩子,而得到水分散性干燥組合物H。
水分散性干燥組合物H具有71%或更高的結(jié)晶度,0.25%粘度為61mpa s,以及損耗角正切為0.51?!翱煞€(wěn)定懸浮于水中的成分”的含量為75重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~20μm、短軸為10~300nm并且長軸/短軸比值為30~350的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例9》將羧甲基纖維素鈉加入懸浮狀含水組合物F(實施例6)中以使得纖維素∶羧甲基纖維素鈉的比值達到80∶20(重量份),用攪拌式勻漿機攪拌并混合15分鐘。
隨后,通過鼓式干燥機干燥該懸浮狀含水組合物并用刮具刮落。通過切割研磨機(“Flush Mill”)將其粉碎以使得粉碎后的材料達到幾乎完全通過目徑為1mm的篩子,而得到水分散性干燥組合物I。
水分散性干燥組合物I具有77%或更高的結(jié)晶度,0.25%粘度為66mPa s,以及損耗角正切為0.65?!翱煞€(wěn)定懸浮于水中的成分”的含量為40重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~20μm、短軸為10~150nm并且長軸/短軸比值為30~300的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例10》將市售可得甘蔗渣漿料(平均聚合度=1,320,α-纖維素含量=77%)切成6×16mm的長方形。稱量甘蔗渣漿料、羧甲基纖維素鈉和水使得纖維素的濃度達到3重量%和羧甲基纖維素鈉的濃度達到0.176重量%,并通過民用混合器攪拌該混合物5分鐘。
用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,磨床MKE6-46,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理由此得到的水分散體3次。由此得到的水分散體具有100體積%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體以使?jié)舛葹?重量%,并將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機4次(“Microfiuidizer”型號M-140K,處理壓力110MPa)以得到懸浮狀含水組合物。其結(jié)晶度為73%或更高。其0.25%粘度為120mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡和中等分辨率SEM觀察時,觀察到長軸為10~500μm、短軸為1~25μm并且長軸/短軸比值為5~190的細纖維狀纖維素。損耗角正切為0.32。“可穩(wěn)定分散于水中的成分”的含量為99重量%。
將羧甲基纖維素鈉加入懸浮狀含水組合物中以使得纖維素∶羧甲基纖維素鈉的比值達到85∶15(重量份),并用攪拌式勻漿機攪拌和混合該混合物15分鐘。隨后,通過鼓式干燥機干燥該懸浮狀含水組合物并用刮具刮落。通過切割研磨機(“Flush Mill”,由Fuji Powdal,Co.,Ltd.制造)將其粉碎以使得粉碎后的材料達到幾乎完全通過目徑為2mm的篩子,而得到水分散性干燥組合物J。水分散性干燥組合物J結(jié)晶度為73%,0.25%粘度為143mPa s,以及損耗角正切為0.38?!翱煞€(wěn)定懸浮于水中的成分”的含量為98重量%。當通過高分辨率SEM觀察“可穩(wěn)定分散于水中的成分”時,觀察到長軸為1~17μm、短軸為10~350nm并且長軸/短軸比值為20~250的非常細的纖維狀纖維素。
《實施例11》凝膠形成組合物K是通過混合水分散性干燥組合物H(85重量份)和藻酸鈉(其1%水溶液在20℃下的粘度為500~600mPa s)(15重量份)而制備的。
隨后,稱量組合物K和水以得到1重量%的固體成分濃度,通過Ace勻漿機(型號AM-T,由Nippon Seiki,Co.,Ltd.制造)在25℃下以15,000rpm分散10分鐘。將該分散體裝入內(nèi)徑為45mm的圓柱形玻璃容器中至約45mm的高度并在5℃下放置24小時以得到凝膠組合物。5℃下凝膠強度為0.04N。
通過流變計(“RHEO METER”型號NRM-2002J;推進夾具10mmΦ球形夾具;推進速度2cm/min)直接測量凝膠強度(斷裂強度),而不必從容器中移出該凝膠組合物。
《實施例12》凝膠形成組合物L是通過混合水分散性干燥組合物H(85重量份)和瓜爾膠(其1%水溶液在25℃下的粘度900~1,100mPa s)(15重量份)而制備的。
隨后,稱量組合物L和水以得到1重量%的固體成分濃度,并通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘。將該分散體裝入內(nèi)徑為45mm的圓柱形玻璃容器中至約45mm的高度并在5℃下放置24小時以得到凝膠組合物。5℃下凝膠強度為0.16N。凝膠強度以與實施例11中相同的方法測量。
《實施例13》凝膠形成組合物M是通過混合水分散性干燥組合物H(60重量份)和葡甘露聚糖(其1%水溶液在25℃下放置7小時之后的粘度100Pa s或更高)(40重量份)而制備的。
隨后,稱量組合物M和水以得到1重量%的固體成分濃度,并通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘。將該分散體裝入內(nèi)徑為45mm的圓柱形玻璃容器中至約45mm的高度并在5℃下放置24小時以得到凝膠組合物。5℃下凝膠強度為0.32N。
當凝膠組合物在60℃下放置24小時,其凝膠強度(60℃)變成1.6N。既沒有觀察到水分離也沒有觀察到變形。
當分散操作之后立即在120℃下對凝膠組合物進行加熱處理15分鐘時,得到具有0.36N的凝膠強度(25℃)的凝膠組合物。凝膠強度全部以與實施例11中相同的方法測量。
《實施例14》凝膠形成組合物N是通過混合水分散性干燥組合物I(60重量份)和葡甘露聚糖(其1%水溶液在25℃下的粘度900~1,100mPa s)(40重量份)而制備的。
隨后,稱量組合物N和水以得到1重量%的固體成分濃度,并通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘。將該分散體裝入內(nèi)徑為45mm的圓柱形玻璃容器中至約45mm的高度并在5℃下放置24小時以得到凝膠組合物。5℃下凝膠強度為0.11N。當為了熱處理而將該凝膠組合物于80℃下放置3小時,其凝膠強度(80℃)增加至0.33N。既沒有觀察到水分離也沒有觀察到變形。即使冷卻至5℃時該凝膠組合物也可大致保持相同的凝膠強度(0.31N)。凝膠強度全部以與實施例11中相同的方法測量。
《實施例15》通過以下方式制備凝膠組合物稱量水分散性干燥組合物I、提純的瓜爾膠(其1%水溶液在25℃下的粘度5~6Pa s)和水使得水分散性干燥組合物I和瓜爾膠的濃度分別達到0.9重量%和0.1重量%,通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散該混合物10分鐘,然后將其在5℃下放置24小時。5℃時凝膠強度為0.09N。當對該凝膠進行熱處理(80℃下放置3小時),凝膠強度80℃下增加至0.12N。既沒有觀察到水分離也沒有觀察到變形。即使冷卻至5℃時,該凝膠組合物也可大致保持相同的凝膠強度(0.11N)。
全部凝膠強度以與實施例11中的相同方法測量。
《實施例16》通過以下方式制備凝膠組合物稱量水分散性干燥組合物J、葡甘露聚糖(其1%水溶液在25℃下放置7小時之后的粘度100Pa s或更高)和水使得水分散性干燥組合物J和葡甘露聚糖的濃度分別達到0.7重量%和0.3重量%,通過Ace勻漿機于80℃下以15,000rpm分散10分鐘,然后進行熱處理(80℃下放置3小時)。25℃時凝膠強度為0.10N。
當將由此得到的凝膠組合物加熱至60℃,凝膠強度變?yōu)?.17N。既沒有觀察到水分離也沒有觀察到變形。
在另一個試驗中,將水分散性組合物J投入80℃的熱水中,并通過Ace勻漿機以15,000rpm分散5分鐘以得到1重量%的水分散體。另一方面,在25℃下將葡甘露聚糖投入水中并溶脹7小時以得到1重量%的溶脹溶液。在分別冷卻至5℃之后,將它們以7∶3的比例(水分散性干燥組合物J∶葡甘露聚糖=7∶3)通過Ace勻漿機在15,000rpm下一起混合并分散5分鐘,在80℃下進一步熱處理5分鐘以得到凝膠組合物。25℃時凝膠強度為0.21N。
所有的凝膠強度是以實施例11中相同的方法測量的。
《實施例17》將水分散性干燥組合物J投入80℃的熱水中并通過Excel自動勻漿機(型號ED-7,由Nippon Seiki,Co.,Ltd.制造)以15,000rpm分散10分鐘,之后加入刺云豆膠并在15,000rpm下分散10分鐘以得到包含0.9重量%水分散性干燥組合物J和0.1重量%刺云豆膠的液體混合物。由此得到的混合物在5℃下放置72小時以得到凝膠組合物。25℃時其凝膠強度為0.15N。當加熱至60℃,其凝膠強度增加至0.17N。既未觀察到水分離也沒有觀察到變形。所有凝膠強度以與實施例11中相同的方法測量。
《對比實施例1》將市售可得的木質(zhì)漿料(平均聚合度=1,050,α-纖維素含量=97重量%)切成6×16mm的長方形并浸入足量的水中。在確定該漿料已經(jīng)全部被水浸濕之后,用篩子輕輕地濾去水。那時,固體成分的濃度為76重量%。當將該濕漿料通過切割研磨機(“Comitrol”型號1700,切割頭刀片距離2.03mm,葉輪轉(zhuǎn)速3,600rpm)一次時,纖維長度達到0.75~3.25mm。
稱量切割研磨機處理過的制品和水以得到2重量%的纖維含量,攪拌該混合物直到不再觀察到纖維之間的纏結(jié)。用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,由Masukou Sangyo,Co.,Ltd.制造;磨床MKE6-46,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理由此得到的水分散體。分別在改變磨床間隙成110→80μm的同時,進行處理兩次。由此得到的水分散體具有90體積%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體以使得濃度為1重量%,并將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機8次(“Microfluidizer”型號M-110Y,處理壓力110MPa)以得到纖維素水分散體a。其0.25%粘度為36mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡和中等分辨率SEM觀察時,觀察到長軸為40~1,000μm、短軸為1~65μm并且長軸/短軸比值為4~100的纖維狀纖維素。當被制成0.5重量%水溶液,其損耗角正切為1.1。雖然試圖測量其保水率,但是部分試樣通過杯狀過濾器而殘留物造成了堵塞,因而不能確定其值。“可穩(wěn)定分散于水中的成分”的含量為18重量%。
《對比實施例2》將市售可得的木質(zhì)漿料(平均聚合度=1,210,α-纖維素含量=94重量%)切成6×16mm的長方形并浸入足量的水中。在確定該漿料已經(jīng)全部被水浸濕之后,用篩子輕輕地濾去水。那時,固體成分的濃度為78重量%。當將該濕漿料通過切割研磨機(“Comitrol”型號1700,切割頭刀片距離2.03mm,葉輪轉(zhuǎn)速3,6000rpm)一次時,纖維長度達到0.25~3.25mm。
稱量切割研磨機處理過的制品和水以得到2重量%的纖維濃度,攪拌該混合物直到不再觀察到纖維之間的纏結(jié)。用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,磨床MKE6-46,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理由此得到的水分散體。分別在改變磨床間隙成110→80μm的同時,進行處理兩次。由此得到的水分散體具有88體積%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體以使?jié)舛葹?重量%,并將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機8次(“Microfiuidizer”型號M-110Y,處理壓力110MPa)以得到纖維素水分散體b。其0.25%粘度為56mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡觀察時,觀察到長軸為50~1,050μm、短軸為1~50μm并且長軸/短軸比值為4~150的纖維狀纖維素。損耗角正切為0.92。雖然試圖測量其保水率,但是部分試樣通過杯狀過濾器而殘留物造成了堵塞,因而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為25重量%。
《對比實施例3》將市售可得的纖維素粉末(平均聚合度=390,α-纖維素含量=72重量%)分散于水中以得到3重量%濃度。纖維長度為0.005~2mm。用磨石旋轉(zhuǎn)型粉碎機(“Cerendipiter”型號MKCA6-3,磨床MKGAW6-80,磨床轉(zhuǎn)速1,800rpm)處理該水分散體。分別在改變磨床間隙至80和50μm的同時,進行處理兩次。由此得到的水分散體具有78體積%的沉降體積。
隨后,用水稀釋由此得到的水分散體以使?jié)舛葹?重量%,并將稀釋了的分散體通過高壓勻漿機8次(“Microfiuidizer”型號M-110Y,處理壓力110MPa)以得到含水纖維素分散體c。其0.25%粘度為69mPa s。當通過光學(xué)顯微鏡觀察時,觀察到長軸為5~60μm、短軸為1~30μm并且長軸/短軸比值為3~25的纖維顆粒。損耗角正切為1.8。雖然試圖測量其保水率,但是全部試樣通過杯狀過濾器,因而不能確定其值?!翱煞€(wěn)定分散于水中的成分”的含量為69重量%。然而,當通過高分辨率SEM觀察時,發(fā)現(xiàn)所述纖維被高度縮短并具有0.2~1μm的長軸、20~70nm的短軸和6~30的長軸/短軸比值。
《實施例18-27》通過使用水分散性纖維素A、懸浮狀含水組合物B至G以及水分散性干燥組合物H至J作為本發(fā)明的制品,制備可可飲料。首先,稱量各成分和熱水(80℃)使得各成分的濃度達到如下值本發(fā)明制品0.05%(固體)、可可粉0.5%、全脂奶粉0.8%、砂糖5.0%、乳化劑(中等純度的硬脂酸單甘油酯)0.2%以及食鹽0.05%。通過螺旋槳式攪拌器在80℃下以600rpm攪拌該混合物10分鐘,條件是在水分散性干燥組合物H和I的情況下,例外地在進行預(yù)分散(通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散0.5%水分散體15分鐘)之后使用它們。
接著,用活塞式勻漿機分別在15和20MPa下對該分散體進行兩次均化處理,倒入玻璃制耐壓瓶中,在121℃下消毒30分鐘。在用流水將消毒的混合物冷卻至室溫之后,以手動方式振蕩并攪動約10次,然后將其在60℃的環(huán)境下放置一周。
在可可飲料中,重要的問題包括(1)隨著時間的推移可可顆粒沉淀并附著于容器的底部,(2)一旦沉淀的可可顆粒即使通過振蕩容器也難以再分散,(3)可可的乳品成分和油質(zhì)成分會分離并聚集(出油)在飲料的上部,以及(4)穩(wěn)定劑的加入導(dǎo)致粘度增加和吞咽感(口感)的退化等。關(guān)于這些項目的評價結(jié)果概述于表1中。
表1 可可飲料的評價
*1在試樣制備之后就測量粘度(有BL轉(zhuǎn)接器的B型粘度計,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12rpm,25℃下)*2由飲料中可可粉層的體積表示%。當其為100%,可可粉均勻懸浮在飲料中。當其為1%,大部分可可粉沉淀并附著于容器的底部。
*3上下翻轉(zhuǎn)容器然后回到原始位置的操作算作一次。為了再分散可可粉層以使體系均勻所需的該操作的重復(fù)次數(shù)被用于評價(-在該情形下沒有出現(xiàn))。數(shù)值越小意味著再分散性越好,這是優(yōu)選的。
從結(jié)果中顯見的是,本發(fā)明的制品以微小量(如0.05%的制品)就可以達到使可可完全懸浮的作用或使沉淀的可可再分散變得容易,即使觀察到了一定程度的沉淀。另外,在維持相對低粘度的同時,存在防止出油的作用。
《對比實施例4和5》根據(jù)實施例14制備和評價可可飲料,不同的是本發(fā)明的制品被市售可得的細纖維素(“Ceolus Cream”FP-03,由Asahi Kasei Kabushiki Kaisha制造)代替。對于這些對比實施例,細纖維素(固體)的含量分別為0.05重量%和0.4重量%。評價結(jié)果示于表2中。
所用的細纖維素的0.25%粘度為1mPa s。盡管在光學(xué)顯微鏡下觀察時其具有相當模糊的顆粒形狀,但是其長軸為約5~10μm、短軸為1~2μm并且長軸/短軸比值為約5。損耗角正切是不可測量的,這是因為其粘彈性低于設(shè)備的檢測極限。雖然試圖測量其保水率,但是全部試樣通過了杯狀過濾器而無法確定其值。通過測量“可穩(wěn)定分散于水中的成分”含量的方法得到的所述成分的含量為65重量%。當通過高分辨率SEM觀察這兩個試樣時,觀察到長軸為100~300nm、短軸為20~50nm并且長軸/短軸比值為4~10的桿狀顆粒。
《對比實施例6和7》根據(jù)實施例14制備和評價可可飲料,不同的是本發(fā)明的制品被市售可得的微原纖化纖維素(“Celish”FD-100G,由Daicel Kagaku Kogyo,Co.,Ltd.制造)代替。微原纖化纖維素(固體)的含量為0.05%和0.4重量%。評價結(jié)果列于表2中。
所用的微原纖化纖維素的0.25%粘度為41mpa s。當在光學(xué)顯微鏡下觀察時,顆粒的形狀為如下長軸100~500μm、短軸2~40μm并且長軸/短軸比值為10~200。其損耗角正切為0.64,其保水率為390%。由測量“可穩(wěn)定分散于水中的成分”含量的方法得到的所述成分的含量為14重量%。當通過高分辨率SEM觀察該成分時,觀察到長軸為1~20μm、短軸為10~100nm并且長軸/短軸比值為10~300的纖維顆粒。
《對比實施例8-11》根據(jù)實施例14制備和評價可可飲料,不同的是本發(fā)明的制品被纖維素水分散體a至c代替,并且在另一個實施例中不存在本發(fā)明的制品(空白)。以根據(jù)固體成分表示,將纖維素水分散體的含量調(diào)節(jié)至0.05重量%。評價結(jié)果示于表2中。
表2 可可飲料的評價
*1在試樣制備之后就測量粘度(有BL轉(zhuǎn)接器的B型粘度計,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12rpm,25℃)。
*2由飲料中可可粉層的體積表示%。當其為100%,可可粉均勻懸浮在飲料中。當其為1%,大部分可可粉沉淀并附著于容器的底部。
*3上下翻轉(zhuǎn)容器然后回到其原始位置的操作算作一次。計算再分散附著的可可粉和可可粉層以使體系均勻所需的重復(fù)次數(shù)。數(shù)值越小意味著再分散性越好,這是優(yōu)選的。
盡管細纖維素和微原纖化纖維素可以顯示與本發(fā)明制品相似的效果,但是必須以大約8倍本發(fā)明制品的量使用這些材料。
《實施例28-30》用本發(fā)明的懸浮狀含水組合物C和F以及水分散性干燥組合物I制備酸奶飲料。首先,將果膠(“UNIPECTIN”AYD-358,由SYSTEMSBIO-INDUSTRIES制造)溶解于80℃的熱水中以制備2重量%水溶液。該溶液在5℃下儲存過夜。然后,稱量本發(fā)明的制品、市售可得的5倍濃縮的酸奶、2%果膠水溶液和水以使得本發(fā)明制品的濃度為0.003%(固體含量)、5倍濃縮的酸奶濃度為20%和2%果膠水溶液的濃度為1.5%。然后攪拌該混合物5分鐘(螺旋槳式攪拌器,500rpm,室溫);條件是在水分散性干燥組合物I的情況下,在進行預(yù)分散(即用Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散其0.5%的水分散體15分鐘)之后使用該組合物。
其次,用活塞式勻漿機(15MPa)對其進行均化處理,在用螺旋槳攪拌的同時在85℃下加熱和消毒10分鐘,將其倒入玻璃容器中,用流水冷卻至室溫,手動振蕩并攪動大約10次,之后將其在60℃的環(huán)境下放置3天。
酸奶飲料的問題包括(1)隨著時間的推移牛乳蛋白質(zhì)顆粒沉淀并附著于容器底部,(2)一旦沉淀的牛乳蛋白質(zhì)顆粒即使振蕩容器也不能輕易地再分散,(3)如果加入過量穩(wěn)定劑,雖然懸浮穩(wěn)定性增加了,但是粘度也會升高,并且因此對口感產(chǎn)生不利影響(出現(xiàn)糊狀的感覺)。關(guān)于這些項目的評價結(jié)果列于表3中。
表3 酸奶飲料的評價
*1在試樣制備之后就測量粘度(有BL轉(zhuǎn)接器的B型粘度計,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12rpm,25℃)。
*2顛倒翻轉(zhuǎn)容器然后回到其原始位置的操作算作一次。沉淀的牛乳蛋白質(zhì)的再分散性通過計算再分散和使沉淀的牛乳蛋白質(zhì)消失所需的操作次數(shù)而評估。數(shù)值越小意味著再分散性越好,這是優(yōu)選的。
從結(jié)果中顯見的是,盡管本發(fā)明的制品不能防止乳蛋白顆粒沉淀,但是改善了沉淀的乳蛋白質(zhì)顆粒的再分散性,即使當以非常小的量使用時也是如此。雖然粘度至多為3.2mpa s,但是飲用時幾乎感覺不到該粘度,并且不會覺查出糊狀的感覺。
《對比實施例12-18》就以下列情況制備和評價酸奶飲料以指定濃度使用與對比實施例4中所用相同的細纖維素、與對比實施例5中所用相同的微原纖化纖維素和水分散體b-c代替本發(fā)明的制品;不存在本發(fā)明制品(空白)。評價結(jié)果示于表4中。
表4 酸奶飲料的評價
*1在試樣制備之后就測量粘度(有BL轉(zhuǎn)接器的B型粘度計,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12rpm,25℃)。
*2顛倒翻轉(zhuǎn)容器然后回到其原始位置的操作算作一次。沉淀的牛乳蛋白質(zhì)的再分散性通過計算再分散和使沉淀的牛乳蛋白質(zhì)消失所需的操作次數(shù)而評估。數(shù)值越小意味著再分散性越好,這是優(yōu)選的。
盡管細纖維素和微原纖化纖維素也可以發(fā)揮與本發(fā)明制品類似的作用,但是它們必須以10倍于本發(fā)明制品或更多的量使用。
《實施例31-33》將水分散性干燥組合物H、I或J加入熱水中并用Ace勻漿機(型號AM-T,由Nippon Seiki,Co.,Ltd.制造)在80℃下以15,000rpm分散15分鐘以制備0.5%分散體。向1~20份這種分散體中加入熱水(80℃)、48份咖啡提取物溶液、12.5份奶(脫脂的固體成分8.8%,乳脂3.8%)、6份糖、0.06份的碳酸氫鈉以及0.03份的蔗糖棕櫚酸酯。調(diào)節(jié)熱水的量使得總量達到100份。在80℃下通過螺旋槳攪拌由此得到的液體混合物10分鐘,然后用活塞式勻漿機對其均化兩次(最初壓力15MPa,第二次壓力5MPa)并倒入容積為200mL的玻璃制耐熱瓶中。在121℃消毒30分鐘,并用流水將其冷卻以得到奶咖啡。該奶咖啡在5、25或60℃的環(huán)境下放置一個月,目測外觀的均勻性(出油、凝結(jié)、沉淀的存在)。結(jié)果示于表5中。使具有BL轉(zhuǎn)接器的B型粘度計以60rpm的轉(zhuǎn)速由在5℃下儲存一天后的制品測量所述試樣的粘度。
- 完全不出現(xiàn)±很輕微地出現(xiàn)+ 出現(xiàn)++明顯出現(xiàn)表5 奶咖啡儲存試驗的結(jié)果(儲存一個月)
下文中所述的對比實施例19提出了不包含本發(fā)明水分散性干燥組合物的配方。在這種情況下,觀察到了乳蛋白質(zhì)的沉淀和出油。相反,根據(jù)所述實施例,由于水分散性干燥組合物的加入,可以顯著抑制沉淀和出油;條件是該復(fù)合材料含量的增加傾向于某種程度上促進凝結(jié)。符號“±”即“很輕微地出現(xiàn)”指的是體系通過用手搖動能夠容易地變均勻的情況,而這事實上對于使用是足夠好了。
《實施例34》以與實施例31中相同的方法制備奶咖啡,不同的是用懸浮狀含水組合物F代替水分散性干燥組合物I。奶咖啡中F的量以固體計為0.025%。用與實施例31中同樣的方法進行評價,結(jié)果示于表6中。
《實施例35》以與實施例31中同樣的方法制備奶咖啡,不同的是用懸浮狀含水組合物C代替水分散性干燥組合物I并混合入ι-角叉菜膠。C的量以固體成分計為0.02%。ι-角叉菜膠加入的量為0.005%。按照實施例31中的方式進行評價的結(jié)果示于表6中。
表6 奶咖啡儲存試驗的結(jié)果(儲存一個月)
- 完全不出現(xiàn)±很輕微地出現(xiàn)+ 出現(xiàn)++明顯出現(xiàn)
《對比實施例19》以與實施例31中相同的方法制備奶咖啡,不同的是不使用水分散性干燥組合物I。按照實施例31中的方式進行評價的結(jié)果示于表7中。
在該配方中,不是特別地加入穩(wěn)定劑,除了加入抑菌乳化劑(蔗糖棕櫚酸酯)。在這種情況下,觀察到乳蛋白質(zhì)的沉淀和出油。難以使這種狀態(tài)的奶咖啡商品化,即使是罐裝儲存。
《對比實施例20》以與實施例31中相同的方法制備奶咖啡,不同的是加入0.2份高純度硬脂酸單甘油酯并且不使用水分散性干燥組合物I。按照實施例31中的方式進行評價的結(jié)果示于表7中。
當在25℃下儲存,觀察到乳品成分的嚴重凝結(jié)。在60℃下,觀察到少許出油和清晰的沉淀。
《對比實施例21》以與實施例31中相同的方法制備奶咖啡,不同的是加入0.2份高純度硬脂酸單甘油酯和0.1份結(jié)晶纖維素制品(“Avicel”RC-591,由Asahi KaseiKabushiki Kaisha制造),并且不使用水分散性干燥組合物I。按照實施例31中的方式進行評價的結(jié)果示于表7中。該實施例代表了JP-A-6-335348中公開的技術(shù)。
《對比實施例22》以與實施例31中相同的方法制備奶咖啡,不同的是加入0.2份高純度單硬脂酸甘油酯和0.3份微晶纖維素制品(“Avicel”RC-591,由Asahi KaseiKabushiki Kaisha制造),并且不使用水分散性干燥組合物I。按照實施例31中的方式進行評價的結(jié)果示于表7中。該對比實施例代表了JP-A-6-335348中公開的技術(shù)。
表7 奶咖啡儲存試驗的結(jié)果(儲存一個月)
- 完全不出現(xiàn)±很輕微地出現(xiàn)+ 出現(xiàn)++明顯出現(xiàn)*1雖然沒有觀察到出油,但是這是由于乳品成分的嚴重凝結(jié)。
*2雖然沒有觀察到沉淀,但是這是由于乳品成分的嚴重凝結(jié)。
顯見的是,在對比實施例21中,由于0.2份乳化劑和0.1份微晶纖維素制品的加入,60℃下儲存穩(wěn)定性增加了。然而,認為在5、25和60℃下穩(wěn)定性均不充分。在對比實施例22中,由于0.2份乳化劑和0.3份微晶纖維素制品的加入,5和25℃下奶咖啡的狀態(tài)變得非常好。然而在60℃下,出現(xiàn)嚴重凝結(jié)。
《實施例36-39》具有下列配方的SHABUSHABU(和蔬菜煮熟的薄片牛肉)用芝麻調(diào)料通過使用懸浮狀含水組合物C和F以及水分散性干燥組合物H和J而制備。首先,在55℃下用旋轉(zhuǎn)勻漿機攪拌除了醋以外的成分5分鐘,然后加入已經(jīng)用水稀釋兩倍的醋,進一步在55℃下攪拌得到的混合物5分鐘。此時,在用旋轉(zhuǎn)式勻漿機于80℃下以10,000rpm預(yù)分散其1.5%水分散體60分鐘后,使用水分散性干燥組合物H和J。芝麻調(diào)料的配方如下所示砂糖30%、芝麻油7%、芝麻醬5%、食鹽4%、醋2%、本發(fā)明的制品0.2%(固體)和黃原酸膠0.05%,余量為水。然后,將該混合物倒入玻璃容器中,緊密塞住并在80℃加熱和消毒20分鐘。由此得到的芝麻調(diào)料試樣在25℃下放置一個月。
芝麻調(diào)料需要具有適當?shù)某矶雀?粘度),以及需要有足夠的體系穩(wěn)定性以防止芝麻醬和油質(zhì)成分分離。這些性能的評價結(jié)果示于表8中。
表8 SHABUSHABU用芝麻調(diào)料的評價結(jié)果
*1在試樣制備之后就測量粘度(旋轉(zhuǎn)粘度計,剪切速率20s-1,25℃)。所用的粘度計為型號RM-180,由Rheometric Scientific Inc.制造。
*2通過目測外觀而評價穩(wěn)定性。
《對比實施例23-29》根據(jù)實施例36制備SHABUSHABU用芝麻味料,其中以指定的濃度使用對比實施例6中的微原纖化纖維素和纖維素水分散體c的情況,其中不使用本發(fā)明制品(空白)的情況,以及其中黃原酸膠的含量增加至0.3%而不混合本發(fā)明制品的情況。評價的結(jié)果示于表9中。
表9 SHABUSHABU用芝麻調(diào)料的評價結(jié)果
*1在試樣制備之后就測量粘度(旋轉(zhuǎn)粘度計,剪切速率20s-1,25℃)。所用的粘度計為型號RM-180,由Rheometric Scientific Inc.制造。
*2通過目測外觀而評價穩(wěn)定性。
空白試樣的粘度低并且觀察到了分離(對比實施例28)。增加了黃原酸膠的體系形成了凝膠,這可能由于芝麻中的蛋白質(zhì)成分和黃原酸膠之間的某種相互作用。另一方面,其他對比實施例均不能顯示出充分高的穩(wěn)定性,盡管其中有些顯示了相對高的粘度。
《實施例40-42》使用懸浮狀含水組合物C和F以及水分散性干燥組合物H按照下面所述的配方制備低脂肪蛋黃醬類調(diào)味品作為本發(fā)明的制品。首先,在Hobart混合器中于150rpm下攪拌水、本發(fā)明的制品、黃原酸膠和蛋黃5分鐘。然后,在繼續(xù)攪拌的同時,以20g/min的速率加入菜籽油,并進一步攪拌10分鐘。隨后,加入調(diào)料混合物粉末和醋并進一步攪拌5分鐘。最后,用膠體研磨機(間隙10mil,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3,000rpm)使該混合物均化以得到調(diào)味品?;旌衔锏呐浞饺缦虏俗延?5%、蛋黃10%、醋7%、本發(fā)明制品0.4%(固體)、混合的調(diào)料粉末(食鹽/鹽/芥末粉/谷氨酸鈉=26/9/4/1)4%以及黃原酸膠0.3%,余量為水。僅對水分散性干燥組合物H進行預(yù)分散處理,即在使用以前用旋轉(zhuǎn)勻漿機于80℃下以10,000rpm分散其1.5%水分散體60分鐘。
低脂肪蛋黃醬類調(diào)味品需要具有適當?shù)某矶雀校怨饣目诟卸鵁o糊狀的感覺。這些性能的評價結(jié)果示于表10中。
《對比實施例30-32》根據(jù)實施例40制備和評價低脂肪蛋黃醬類調(diào)味品,對于其中以指定濃度使用對比實施例4中的細纖維素和對比實施例6的微原纖化纖維素的情況,以及其中黃原酸膠的含量增加至0.6%而不混合本發(fā)明制品的情況。其評價結(jié)果示于表10中。
表10 低脂肪蛋黃醬類調(diào)味品的評價結(jié)果
*1用旋轉(zhuǎn)粘度計(型號RM180,由Rheometric Scientific Inc.制造,剪切速率50s-1,25℃)測量粘度。
當使用本發(fā)明制品時,調(diào)味品具有相對于常規(guī)(非低脂肪)蛋黃醬的稠度(粘度),并且顯示光滑但不是糊狀的口感。另一方面,在使用細纖維素和微原纖化纖維素的情況下,其2.5%或1.5%的量對于得到類似的稠度是必要的。在僅混合黃原酸膠的情況下,通過使用0.6%的量得到了相當?shù)恼扯龋钦{(diào)味品具有水溶性膠的糊狀口感特性。
《實施例43-45》通過使用水分散性干燥組合物H、I和J制備蛋奶布丁狀凝膠作為本發(fā)明制品。首先,稱量組合物以使得本發(fā)明制品的濃度達到1%,向其中加入熱水,并用Ace勻漿機在80℃以15,000rpm使該混合物均化10分鐘。將熱水與10份糖、8份脫脂奶粉、3份椰子油、1份蛋黃、0.5份明膠、0.2份瓊脂和0.2份甘油脂肪酸酯一起加入5份的分散體中。在85℃下攪拌并混合得到的混合物15分鐘之后,用活塞式勻漿機在15MPa下處理該混合物一次以得到蛋奶布丁溶液。以干重計算供入上述所有粉末狀原料。然后,加入熱水以得到100份的總重量。
其次,將蛋奶布丁溶液裝入容積為100mL的玻璃耐熱瓶中,在5℃的環(huán)境中冷卻1小時,然后在105℃加熱和消毒30分鐘以得到蛋奶布丁狀凝膠。在將該凝膠于5℃的環(huán)境中放置24小時后,評價其外觀和口感。結(jié)果,所有試樣顯示均勻的外觀,而不存在乳蛋白質(zhì)的凝結(jié)或者由乳品成分分離形成的透明凝膠部分。當與下面所述的對比實施例33的試樣比較時,其口感光滑、結(jié)構(gòu)細膩、無粗糙感。
《對比實施例33》以與實施例43中同樣的方法制備蛋奶布丁狀凝膠,不同的是不使用水分散性干燥組合物H。將其在5℃的環(huán)境中放置24小時后,對外觀和口感進行評價。結(jié)果,牛乳蛋白質(zhì)細微地凝結(jié),以及在容器的底部或上部形成少量的透明凝膠??诟袨槁晕⒋植诘拇至8?。
《實施例46》通過使用本發(fā)明的水分散性干燥組合物J制備粉末綠茶布丁。首先,稱量水分散性干燥組合物J以使得其濃度達到1%,加入熱水中,并通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘。將熱水與12份糖、7份脫脂奶粉、3份椰子油、1.2份粉末綠茶、1份蛋黃、0.25份κ-角叉菜膠、0.2份刺槐豆膠、0.2份黃原酸膠以及0.2份脂肪酸甘油酯一起加入5份該分散體中。在85℃下攪拌并混合該混合物15分鐘后,用活塞式勻漿機在15MPa下對其處理一次以得到粉末綠茶布丁溶液。以干重計算供入所有粉末狀原料,并添加熱水以便得到100份的總重量。
隨后,將該布丁溶液裝入100mL玻璃耐熱瓶中,在室溫環(huán)境下冷卻1小時以得到粉末綠茶布丁。另外在105℃加熱和消毒該布丁30分鐘。在5℃的環(huán)境中放置以上得到的試樣24小時,之后評價其外觀和口感。結(jié)果,試樣都顯示均勻的外觀,其中綠茶粉末遍及布丁存在。其口感為無粗糙感的細膩質(zhì)地,并且直到全部吃完其味道仍保持不變。
《對比實施例34》以與實施例46中同樣的方法制備粉末綠茶布丁,不同的是不使用水分散性干燥組合物J。在消毒之前的試樣中,部分粉末綠茶沉淀至容器底部。雖然口感良好并具有細膩的質(zhì)地,但是各部分的味道有所變化。在消毒之后的試樣中,所述粉末綠茶幾乎全部沉淀。
《實施例47》通過使用本發(fā)明的水分散性干燥組合物I制備含果汁的果凍。首先,稱量水分散性干燥組合物I以使其濃度達到1%,加入熱水中,并用Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘。將水和7.5份的葡萄柚汁(濃縮至5倍于其原始濃度)加入10份該分散體中,并加熱至85℃,之后加入10份糖、4份難消化的糊精、0.2份脫酰化的結(jié)冷膠和0.1份乳酸鈣,并攪拌以制備果凍溶液。以干重計算供入所有粉末材料。添加水以得到100份的總重量。
隨后,將果凍溶液裝入100mL玻璃耐熱瓶中并在5℃的環(huán)境中冷卻1小時,之后將其在80℃下加熱消毒30分鐘或在105℃下加熱消毒30分鐘以得到含葡萄柚汁的果凍。將其在5℃的環(huán)境中放置24小時后,評價外觀和口感。結(jié)果,80℃下消毒30分鐘的制品無水分離和裂紋形成,且顯示均勻的外觀。凝膠強度為0.53N。在105℃下消毒30分鐘的制品同樣外觀均勻且凝膠強度為0.51N。與其中不添加水分散性干燥組合物I的對比實施例35(下文所述)的制品比較起來,其口感在果汁味道方面稍微更強烈些。其粉碎時的狀態(tài)有些延長。粉碎形式是質(zhì)地細膩并且滑潤。
不用將該果凍從容器中移出來測量凝膠強度(斷裂強度),而是直接在除去了蓋子的瓶中通過“RHEO METER”型號NRM-2002J(由FudoKogyo,Co.,Ltd.制造,具有推進夾具(10mmΦ球形夾具))以6cm/min的推進速度進行測量。
《對比實施例35》以與實施例47中同樣的方法制備含葡萄柚汁的果凍,不同的是不使用水分散性干燥組合物I。將其在5℃的環(huán)境中放置24小時之后,對外觀和口感進行評價。結(jié)果,在80℃下消毒30分鐘的制品無水分離和裂紋且顯示均勻的外觀。凝膠強度為0.60N。然而,105℃下消毒30分鐘的制品,容許在其上表面進行水分離,并且形成一些裂紋。此外,果汁成分的濃度不均勻,且外觀也不均勻。凝膠強度為0.65N。
(高凝膠強度可能是由于凝膠的收縮,如從水分離可以看出)。在兩種情況下,口感是堅硬和脆性的(易碎的),這是結(jié)冷膠的特征。當用舌頭或牙齒試著粉碎它時,難以細微地且完全地粉碎。
《實施例49》通過使用本發(fā)明的凝膠形成組合物N制備胡蘿卜醬。將18份蒸熟的胡蘿卜、4.5份糖、4.5份檸檬汁和1份凝膠形成組合物N添加至72份熱水(80℃)中,并分散該混合物。將該分散體倒入內(nèi)徑為45mm的玻璃耐熱瓶中,并在80℃下加熱消毒30分鐘。從而,得到了無水分離、胡蘿卜纖維的凝結(jié)和沉淀的胡蘿卜醬。凝膠強度為0.09N。當在60℃下加熱,既不表現(xiàn)溶解也不表現(xiàn)水分離。60℃時凝膠強度為0.11N。
不用將該凍從容器中移出來測量凝膠強度(斷裂強度),而是直接在除去了蓋子的瓶中通過“RHEO METER”型號NRM-2002J(由FudoKogyo,Co.,Ltd.制造,具有推進夾具(10mmΦ球形夾具))以6cm/min的推進速度進行測量。
《對比實施例36》將18份蒸熟的胡蘿卜、4.5份糖、4.5份檸檬汁和1.4份明膠分散于71.6份的80℃熱水中,并倒入內(nèi)徑為45mm的玻璃耐熱瓶中。當其立即冷卻至5℃,沒有觀察到水分離,但是大多數(shù)胡蘿卜沉淀而留下透明凍作為上層。5℃下凝膠強度為0.07N。當其加熱至60℃,凝膠融化,且胡蘿卜完全沉淀。
《實施例50》使用本發(fā)明的凝膠形成組合物N制備包含稻米的凝膠,從而為受看護的病人提供食品。首先,向28.6份市售可得的蒸熟的稻米中加入70.4份水并用民用混合器攪拌5分鐘。然后,加入1份本發(fā)明制品,用旋轉(zhuǎn)式勻漿機(“T.K.Homomixer MARK II”型號2.5,由Tokushu Kikakogyo,Co.,Ltd.制造)在6,000rpm下分散得到的混合物15分鐘,并裝入玻璃制耐熱瓶中。在105℃下熱處理30分鐘后,用流水冷卻該瓶,然后在5℃的環(huán)境中放置過夜。由此得到的凝膠無分離和凝結(jié),其凝膠強度為0.21N。
不用將凝膠組合物從容器中取出來測量凝膠強度,而是直接在除去了蓋子的瓶中通過“RHEO METER”型號NRM-2002J(由Fudo Kogyo,Co.,Ltd.制造,具有推進夾具(10mmΦ球形夾具))以2cm/min的推進速度進行測量。
《實施例51》通過使用本發(fā)明的水分散性干燥組合物J制備南瓜布丁,從而為受看護的病人提供食品。首先,將本發(fā)明的制品加入熱水中,并用Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm攪拌10分鐘。然后,向其中加入葡甘露聚糖并分散以得到具有1.05%組合物J和0.45%葡甘露聚糖的液體分散體。向50份的該分散體中加入20份蒸熟的南瓜、24份奶、5.4份糖、0.1份無鹽黃油和0.1份鹽,并且將該混合物一起攪拌并混合。將該混合物倒入內(nèi)徑為45mm的玻璃耐熱瓶中,并在5℃的環(huán)境中放置1小時,然后在105℃消毒30分鐘。因此,得到不會分離或凝結(jié)的均勻的南瓜布丁。25℃時凝膠強度為0.15N。當其加熱至50℃時,在50℃下顯示0.12N的凝膠強度,并且不融化、無水分離。當食用該南瓜布丁時,該凝膠在口中輕輕地被粉碎,從而不表現(xiàn)糊狀感覺,并賦予顯著的南瓜和牛奶的感覺。因而據(jù)認為該南瓜布丁可以用于必須避免食用固體食品的病人。該南瓜布丁可以在加熱狀態(tài)下食用。
不用將凝膠組合物從容器中取出來測量凝膠強度,而是直接在除去了蓋子的瓶中通過“RHEO METER”型號NRM-2002J(由Fudo Kogyo,Co.,Ltd.制造,具有推進夾具(10mmΦ球形夾具))以2cm/min的推進速度進行測量。
《對比實施例37》將80℃的熱水加入瓊脂中以得到濃度為0.4%的瓊脂水溶液。向50份該水溶液中加入20份蒸熟的南瓜、24份奶、5.4份糖、0.5份無鹽黃油和0.1份鹽。將該混合物一起攪拌和混合之后,倒入內(nèi)徑為45mm的玻璃制耐熱瓶中。將其在5℃的環(huán)境中放置大約1小時后,于105℃下消毒30分鐘。結(jié)果,該體系凝固,并且南瓜纖維聚集在所述凝膠的上表面。當其加熱至50℃并嘗試食用時,口中很難獲得凝膠感。南瓜和牛奶的味道非常淡。
《實施例52》通過使用水分散性干燥組合物H制備味噌湯凝膠,從而為受看護的病人提供食品。首先,將本發(fā)明制品加入80℃的水中,并通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘。此外,加入葡甘露聚糖并進行分散以得到具有1%組合物H和0.43%葡甘露聚糖的水分散體。向70份該水分散體中加入由21份熱水(80℃)、8份白味噌和1份金槍魚味的調(diào)味品組成的攪拌混合物,并攪拌和混合所得的混合物。將由此得到的混合物倒入內(nèi)徑為45mm的玻璃耐熱瓶中,向其中加入5塊約1cm見方的豆腐。在5℃的環(huán)境中放置該瓶大約1小時。其后,在105℃消毒30分鐘。結(jié)果,得到了其中豆腐(大豆凝乳)塊均勻分布在整個湯中并且無水分離和沉淀的味噌湯凝膠。25℃時凝膠強度為0.09N。當凝膠加熱至50℃時,凝膠既不融化也不發(fā)生水分離,并在50℃下保持0.07N的凝膠強度。當其食用時,凝膠在口中輕輕地粉碎,不表現(xiàn)糊狀感覺,且明顯地顯示出味噌的滋味和金槍魚味,同時不存在任何不合適的味噌湯的感覺。
不用將凝膠組合物從容器中移出來測量凝膠強度,而是直接在除去了蓋子的瓶中通過“RHEO METER”型號NRM-2002J(由Fudo Kogyo,C0.,Ltd.制造,具有推進夾具(10mmΦ球形夾具))以2cm/min的推進速度進行測量。
《對比實施例38》向90.7份80℃的熱水中加入8份白味噌和1份金槍魚味調(diào)味品,并攪拌和混合該混合物。此外,向其中加入0.3份天然型結(jié)冷膠,并攪拌和混合。將該混合物裝入內(nèi)徑為45mm的玻璃制耐熱瓶中,向其中加入5塊約1cm見方的豆腐,并在5℃的環(huán)境中放置得到的混合物約1小時,之后在105℃消毒30分鐘。結(jié)果,分離出水分且形成了兩層(味噌的固體成分和豆腐沉淀至下部50體積%區(qū)域)。當加熱該制品至50℃時,斷裂強度(50℃)為可與實施例52相當?shù)?.06N。然而,食用時其具有滑移質(zhì)地,這是天然結(jié)冷膠的特征,其與味噌湯非常不同。
《實施例53》稱量水分散性干燥組合物I(2.1g),將其加入297g熱水中并通過Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘。將葡甘露聚糖(0.9g)(PropolA,由Shimizu Kagaku,Co.,Ltd.制造)添加至該分散體中,進一步攪拌該混合物10分鐘,然后補充由于蒸發(fā)而損失的水分。由此,得到了固體濃度為1%的300g液體混合物。以干重計算供入所有粉末狀材料。將該液體混合物(44g)倒入容積為125mL的廣口聚碳酸酯瓶中,在80℃的水浴中加熱3小時,然后用流水冷卻1小時,并在家用冰柜-冰箱的冷凍室中于-20℃冷凍24小時。然后,為了解凍將其在40℃的環(huán)境下放置以得到凝膠組合物。
將該凝膠的薄片放在載玻片上,并在光學(xué)顯微鏡下觀察。發(fā)現(xiàn)具有海綿狀結(jié)構(gòu)。其中的孔的尺寸為20μm×50至300μm×400μm。當用抹刀擠壓時,該凝膠釋放出水分,并且體積收縮。當向其中加入足量的水時,該凝膠吸收水分并膨脹而恢復(fù)最初的形狀。也就是說,它是海綿狀凝膠。當該凝膠吸收了足量的水分時,其可以保留125倍于其固體重量的水分。當通過用抹刀施加壓力而釋放水分時,其可以保留20倍于其固體重量的水分。當該凝膠食用時,感覺到松脆的口感。凝膠強度(斷裂強度)為0.82N。
在將凝膠組合物切成10mm(高)×20mm(寬)×30mm(長)尺寸的圓柱體后,測量凝膠強度(斷裂強度),其中凝膠強度是通過“RHEOMETER”型號NRM-2002J(由Fudo Kogyo,Co.,Ltd.制造,具有推進夾具(0.3mm鋼琴線夾具))以6cm/min的推進速度測量的。
《實施例54》以與實施例53中同樣的方法得到凝膠組合物,不同的是用水分散性干燥組合物J代替水分散性干燥組合物I;條件是通過將試樣浸入用干冰調(diào)節(jié)至-45℃的乙醇中以及隨后將試樣在-25℃的冰柜中放置3小時而進行冷凍。解凍是通過將該試樣放置于室溫下進行的。
將該凝膠的薄片放在載玻片上,并在光學(xué)顯微鏡下觀察。結(jié)果,發(fā)現(xiàn)具有海綿狀結(jié)構(gòu),其孔的尺寸為10μm×20μm至50μm×80μm。當用抹刀擠壓時,該凝膠釋放出水分,并且體積收縮。向其中加入足量的水時,該凝膠吸收水分并膨脹至恢復(fù)最初的形狀。也就是說,它是海綿狀凝膠。當該凝膠吸收了足量的水分時,其可以保留85倍于其固體重量的水分。當其通過用抹刀擠壓而使得釋放水分時,其可以保留15倍于其固體重量的水分。食用該凝膠時,其表現(xiàn)出松脆的口感。凝膠強度為0.56N。
《對比實施例39》重復(fù)實施例53中的步驟,不同的是用結(jié)晶纖維素復(fù)合物(“Avicel”RC-591,由Asahi Kasei Kabushiki Kaisha制造)代替水分散性干燥組合物I。然而,解凍后的內(nèi)容物具有流動性,并不呈現(xiàn)出凝膠的外觀。
《對比實施例40》將熱水(294g)加入6g市售可得的微原纖化纖維素(“Celish”FD-100G,由Daicel Kagaku Kogyo,Co.,Ltd.制造)中,并用Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘以得到300g固體含量為2%的分散體。然后,將291g熱水加入9g葡甘露聚糖(Propol A,由Shimizu Kagaku,Co.,Ltd.制造)中,并用Ace勻漿機在80℃下以15,000rpm分散10分鐘以得到300g固體含量為3%的液體分散體。通過TK Homomixer在25℃下以8,000rpm均勻地混合280g 2%的微原纖化纖維素分散體和100g 3%的葡甘露聚糖分散體5分鐘,以得到380g固體含量為2.26%的液體混合物。將該混合物(44g)裝入容積為125mL的廣口聚碳酸酯瓶中,于-20℃冷凍60小時,并在室溫下放置以得到凝膠。
該凝膠的凝膠強度是不可測得,因為它超過了設(shè)備的測量限度(19.6N)。當嘗試食用時,它幾乎太硬以致于無法咬食,因此無論如何不能被認為是可食用的。
《實施例55》通過使用本發(fā)明的制品制備乳冰。因此,將10份粟醬加入55.45份加熱至40℃的水中。在攪拌和混合該混合物的同時,向其中加入10份脫脂奶粉、10份糖、10份懸浮狀含水組合物D(固體濃度0.5重量%)和0.25份脂肪酸甘油酯。然后,加入4份椰子油,并在80℃下攪拌和溶解所得的混合物10分鐘。用活塞式勻漿機使該混合物均化之后,加入0.3份香草精并在5℃下陳化16小時。然后,使該混合物冷凍并凝固以得到乳冰。
盡管由此得到的乳冰具有稠度感覺,但是其在口中融化方面的口感是出色的,并且沒有任何糊狀感覺。其耐熱沖擊性同樣是優(yōu)良的。
《實施例56》通過使用本發(fā)明制品制備具有在沙拉中容易感受到稠度感的凱薩沙拉調(diào)味料。首先,將水分散性干燥組合物J加入80℃的熱水中,并用Ace勻漿機在15,000rpm下分散5分鐘以得到濃度為1重量%的分散體。然后,向20份該分散體中連續(xù)混合25份市售可得的蛋黃醬、6份蘋果醋、5份糖、4份檸檬汁、3份鹽、1.5份粉末奶酪、0.1份谷氨酸鈉、0.05份大蒜粉、0.05份粗粉胡椒、0.05份粗粉辣椒、0.2份黃原酸膠,并用水使總重量為100份。最后,通過TK Homomixer在80℃下以7,000rpm攪拌該混合物12分鐘以得到均化的混合物,然后消毒。
靜態(tài)粘度(用B型粘度計測量,轉(zhuǎn)子No.3,12rpm,25℃)高達約2.3Pas;振動粘度為約2Pa s。至于口感,當在口中融化時,該調(diào)味料具有強烈的稠度感,并且無糊狀感覺。當醬該調(diào)味料從容器中倒出時,其平滑地流出。該調(diào)味料在25℃下儲存一個月時,可以保持均勻的外觀,并且不存在油和水的分離,以及無辛香料的凝結(jié)和沉淀。
《對比實施例41》根據(jù)實施例56制備凱薩沙拉調(diào)味料,不同的是不使用水分散性干燥組合物J并且使用0.3份黃原酸膠。
靜態(tài)粘度和振動粘度為大約2.4Pa s。雖然稠度感覺高,但是同時可以感覺到強烈的糊狀感覺(在口中不易融化,像漿糊一樣的感覺)。當將該調(diào)味料從容器中倒出時,它會變成一團,而不能平滑地流動。
工業(yè)實用性本發(fā)明的細纖維狀纖維素可以為多種食品提供稠度感覺和穩(wěn)定性(熱穩(wěn)定性、懸浮穩(wěn)定性等)并且對食品的口感不會產(chǎn)生不利影響。此外,通過將其與特定的多糖混合,可以提供在耐熱性方面出色的凝膠和具有新穎口感的凝膠。本發(fā)明的細纖維狀纖維素可以由源自廉價植物細胞壁的纖維素通過經(jīng)濟的方法而制備。
權(quán)利要求
1.一種水分散性纖維素,其中該纖維素源自植物細胞壁,該纖維素是結(jié)晶的并為細纖維狀,其含有30重量%或更多的可穩(wěn)定懸浮于水中的成分,并且當制成0.5重量%的水分散體時具有小于1的損耗角正切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水分散性纖維素,其包含50重量%或更多的可穩(wěn)定懸浮于水中的成分,并且當制成0.5重量%水分散體時具有小于0.6的損耗角正切。
3.一種懸浮狀含水組合物,其包含0.0005~7重量%的根據(jù)權(quán)利要求1或2的水分散性纖維素和水。
4.一種水分散性干燥組合物,其包含50~95重量%的根據(jù)權(quán)利要求1或2的水分散性纖維素和5~50重量%的水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的水分散性干燥組合物,其中當所述組合物被制成0.5重量%水分散體時具有小于1的損耗角正切。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的水分散性干燥組合物,其中所述水溶性聚合物為羧甲基纖維素鈉。
7.一種凝膠形成組合物,其包含根據(jù)權(quán)利要求6的水分散性干燥組合物和至少一種選自藻酸、半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖中的多糖。
8.一種凝膠組合物,其包含根據(jù)權(quán)利要求1或2的水分散性纖維素、根據(jù)權(quán)利要求3的懸浮狀含水組合物或者根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項的水分散性干燥組合物和至少一種選自藻酸、半乳甘露聚糖和葡甘露聚糖中的多糖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的凝膠組合物,其中所述多糖為葡甘露聚糖,并且該組合物具有海綿狀結(jié)構(gòu)并可食用。
10.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1或2的水分散性纖維素或根據(jù)權(quán)利要求3的懸浮狀含水組合物的方法,其至少包括下列步驟(1)至(3)(1)由平均聚合度為400或更高并且α-纖維素含量為60~100重量%的源自植物細胞壁的纖維素物質(zhì)制備長度為4mm或更小的纖維素纖維顆粒的水分散體,條件是平均聚合度低于1,300并且α-纖維素含量大于90重量%的纖維素物質(zhì)除外;(2)對(1)的水分散體中的纖維素纖維顆粒進行纖維縮短化和微粉化使得其沉降體積變成70體積%或更大;和(3)在60~414MPa下用高壓勻漿機處理(2)中得到的包含纖維素纖維顆粒的水分散體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法,其中,步驟(3)中,所述水分散體的濃度為0.1~5重量%,處理壓力為70~250MPa,重復(fù)該處理6次或更少。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的制備懸浮狀含水組合物的方法,其中步驟(1)還包括混合水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的制備懸浮狀含水組合物的方法,其中所述水溶性聚合物為羧甲基纖維素鈉。
14.一種制備根據(jù)權(quán)利要求4或5的水分散性干燥組合物的方法,其至少包括下列步驟(1)至(5)(1)由平均聚合度為400或更高并且α-纖維素含量為60~100重量%的源自植物細胞壁的纖維素物質(zhì)制備長度為4mm或更小的纖維素纖維顆粒的水分散體,條件是平均聚合度低于1,300并且α-纖維素含量大于90重量%的纖維素物質(zhì)除外;(2)對(1)的水分散體中的纖維素纖維顆粒進行纖維縮短化和微粉化使得其沉降體積變成70體積%或更大;(3)在60~414MPa下通過高壓勻漿機處理(2)中得到的包含纖維素纖維顆粒的水分散體;(4)將水溶性聚合物和/或親水性物質(zhì)混入(3)中處理的水分散體中;和(5)干燥(4)中得到的水分散體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的制備水分散性干燥組合物的方法,其中所述水溶性聚合物為羧甲基纖維素鈉。
16.一種食品組合物,其包含根據(jù)權(quán)利要求1或2的水分散性纖維素、根據(jù)權(quán)利要求3的懸浮狀含水組合物、根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項的水分散性干燥組合物或者根據(jù)權(quán)利要求7的凝膠形成組合物。
17.一種穩(wěn)定含乳品成分的飲料的方法,其包括將根據(jù)權(quán)利要求1或2的水分散性纖維素、根據(jù)權(quán)利要求3的懸浮狀含水組合物或者根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項的水分散性干燥組合物混入含乳品成分的飲料中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可以賦予食品充分的增稠作用和穩(wěn)定性(耐熱性、懸浮特性等)食品材料,以及一種通過使用廉價的原料而制備該材料的經(jīng)濟方法。此外,提供了一種主要包含纖維素的新型凝膠。本發(fā)明提過了一種源自植物細胞壁的超細纖維狀的水分散性纖維素。為了制備該纖維素,使用具有特定性質(zhì)的原料并對其進行逐步粉碎。也可以通過混合水溶性聚合物等而制成干燥組合物。這種干燥組合物與多糖如葡甘露聚糖等一起混合可以形成凝膠。該凝膠在耐熱性和形狀保持方面的性能出色,并且可以用于制備新穎的食品。
文檔編號A23L2/62GK1668646SQ0381660
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者柳沼義仁, 持原延吉, 田中百合香, 大谷哲也, 江夏浩一郎, 秋元光代, 坂元昭宏 申請人:旭化成株式會社