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Dokumentenidentifikation DE68905864T2 15.07.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0347402
Titel Mikrokristallines, auf Zellulose basierendes Stabilisator-System für ein trocken gemischtes Schokoladen-Instantgetränk.
Anmelder FMC Corp., Philadelphia, Pa., US
Erfinder Tuason, Jr., Domingo Custodio, Bensalem Pennsylvania 19020, US;
McGinley, Emanuel Joseph, Morrisville Pennsylvania 19067, US
Vertreter Weinhold, P., Dipl.-Chem. Dr.; Barz, P., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 8000 München; Dannenberg, G., Dipl.-Ing.; Gudel, D., Dr.phil.; Schubert, S., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 6000 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 68905864
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 14.06.1989
EP-Aktenzeichen 898700935
EP-Offenlegungsdatum 20.12.1989
EP date of grant 07.04.1993
Veröffentlichungstag der Übersetzung europäischer Ansprüche 13.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.1993
IPC-Hauptklasse A23L 1/05
IPC-Nebenklasse A23G 1/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine mikrokristalline Cellulose enthaltende Trockenpulver-Zusammensetzung, die sich als funktionelles Mittel in einer Instant- Schokoladengetränkmischung eignet. Insbesondere kann das funktionelle Mittel eine kolloidale mikrokristalline Cellulose, Stärke und eine wasserlösliche Komponente, wie Maltodextrin enthaltende, sprühgetrocknete Zusammensetzung sein.

Trockenmischprodukte für Instant-Schokoladengetränke sind pulverförmige Formulierungen, die mit Wasser oder Milch gemischt, ein Schokoladengetränk ergeben. Ein ernsthafter Nachteil vieler dieser Schokoladengetränke ist, daß sich die Kakaopartikel nach dem ersten Umrühren sehr schnell absetzen und so auf dem Boden des Gefäßes ein Schokoladensediment bilden, wodurch die Flüssigkeit verdünnt und wäßrig schmeckt.

Bei kommerziell hergestellten Schokoladengetränken wird gewöhnlich ein Stabilisator eingesetzt, der als Suspendiermittel für die Kakaopartikel wirkt. Eines dieser Stabilisierungsmittel ist kolloidale mikrokristalline Cellulose, wie die in Durand et al., U.S. Patent Nr. 3.539.365 beschriebene und von der FMC Corporation unter den Markennamen Avicel RC und Gelstar verkaufte Carboxymethylcellulose-beschichtete mikrokristalline Cellulose (MCC). Das in McGinley et al. U.S. Patent Nr. 3. 684. 523 beschriebene hitzesterilisierte künstliche Milchgetränk verwendet die kolloidale MCC von Durand et al. '365.

Kolloidale mikrokristalline Cellulose muß, sobald sie in einem wäßrigen Medium dispergiert wurde, aktiviert oder "peptisiert" werden, um zu bewirken, daß sich die einzelnen kolloidalen MCC-Partikel voneinander lösen, und um optimale Suspensionseigenschaften zu erbringen. Die Aktivierung eines kolloidale mikrokristalline Cellulose enthaltenden Stabilisierungssystems erfordert oft eine hohen Grad an Scherung, wie sie von kommerziellen Mischvorrichtungen wie Propellerrührwerken oder Homogenisatoren erbracht wird. Diese Verfahren sind bei Stabilisierungsmitteln durchführbar, die für den Einsatz in kommerziell hergestellten Getränken bestimmt sind, im Hausgebrauch sind sie jedoch nicht anwendbar.

Stabilisatoren, die für den Hausgebrauch oder für den Einsatz in Verkaufsautomaten bestimmt sind, sollten jedoch durch einfaches Rühren mit dem Löffel aktiviert werden können. Wie zwingend diese Forderung ist, kann man nur dann ermessen, wenn man erkennt, daß schnelle Dispergierung und Langzeit-Suspendierung ein strenger Test für alle Feststoff-Stabilisierungsmittel ist.

Ein für Instantmischungen im Hausgebrauch vorgesehener, im Handel erhältlicher Stabilisator ist der in McGinley, U.S. Patent Nr. 4.311.717 beschriebene und unter dem Markennamen Microquick verkaufte. Er enthält kolloidale MCC in Kombination mit Milchfeststoffen oder Molke. Obgleich dieser Stabilisator normalerweise zufriedenstellend wirksam ist, müssen Stabilisierungssysteme für bestimmte Endgebrauchsanwendungen wie für Verkaufsautomaten bestimmte Instant-Schokoladengetränkmischungen durch einfaches Rühren mit dem Löffel aktiviert werden können. Das Stabilisierungsmittel dieser Erfindung kann dieses Bedürfnis befriedigen.

Die vorliegende Erfindung ist ein als schnelles Dispergiermittel zum Suspendieren von Feststoffen in einem wäßrigen Medium geeignetes Stabilisierungsmittel, das eine gemeinsam verarbeitete, gemeinsam getrocknete Zusammensetzung darstellt, die kolloidale mikrokristalline Cellulose; Stärke in einer Menge, die geringer ist als das Gewicht der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose, jedoch ausreicht, um die kolloidale mikrokristalline Cellulose in einem wäßrigen Medium zu aktivieren, wobei ihre schnelle Peptisierung durch minimales Rühren des wäßrigen Mediums gefördert wird; und ein nicht-verdickendes, wasserlösliches Bindemittel in einer solchen Menge, daß das Gewichtsverhältnis des Bindemittels zu der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose im Bereich von 0,6 : 1 bis 9 : 1 liegt, enthält.

Das Stabilisierungsmittel ist vorzugsweise eine sprühgetrocknete Zusammensetzung

Die kolloidale mikrokristalline Cellulose ist vorzugsweise mikrokristalline Cellulose, die innig mit einer kleineren Menge, z.B. 3 - 15%, Natriumcarboxymethylcellulose assoziiert ist.

Die Stärke weist vorzugsweise einen niedrigen Amylosegehalt auf. Die Konzentration der Stärke im Stabilisierungsmittel sollte geringer als die Menge sein, die eine gelierähnliche Verdickung verursacht, wenn das Mittel in einen wäßrigen Medium angewandt wird. Die Stärke ist vorzugsweise in einer solchen Menge vorhanden, daß das Gewichtsverhältnis von kolloidaler mikrokristalliner Cellulose zu Stärke im Bereich von ca. 3 : 2 bis 7 : 1 liegt.

Die dritte Komponente des Stabilisierungsmittels, ein nicht-verdickendes, wasserlösliches Bindemittel, wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Maltodextrin, Molke und Magermilchpulver besteht.

Das Stabilisierungsmittel dieser Erfindung ist speziell geeignet für den Einsatz in Trockenmisch-Instant-Schokoladengetränkformulierungen, die mit heißem Wasser rekonstituiert werden. Die Menge an verwendetem Stabilisierungsmittel sollte ausreichend sein, um ein rekonstituiertes Getränk zu ergeben, welches ca. 0,5 - 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise ca. 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent kolloidale mikrokristalline Cellulose enthält.

Das Stabilisierungsmittel dieser Erfindung ist besonders geeignet zum Suspendieren von Kakaofeststoffen in Schokoladengetränk-Formulierungen, die aus solchen Trockenmischungen hergestellt werden, welche typischerweise mit heißem Wasser rekonstituiert werden. Dieses Stabilisierungsmittel hat den Vorteil, daß es durch minimales Rühren oder Bewegen der Trockenmischung während der Rekonstituierung mit Wasser oder mit einer anderen wäßrigen Flüssigkeit eine ausgezeichnete Dispergierung und Suspendierung der Kakao-(oder anderen) Feststoffe in wäßrigen Medien erbringt.

Obwohl das Stabilisierungsmittel für den Einsatz bei der Suspendierung von Kakao-Feststoffen am besten geeignet ist, hält man es für ebenso geeignet für andere wäßrige Nahrungsmittel- und Nicht-Nahrungsmittel- Feststoffsuspensionssysteme, bei denen schnelle Rekonstitution oder Zubereitung aus einer Trockenpulvermischung unter Bedingungen erforderlich ist, die nur ein minimales Bewegen oder Mischen zum Erreichen vollständiger Feststoffdispergierung und Suspendierung zulassen. Beispiele für weitere Einsatzmöglichkeiten des Stabilisierungsmittels dieser Erfindung schließen Instant-Soßentrockenmischungen, Käsesoßenmischungen, Suppenmischungen und andere Lebensmittel oder Getränke ein, die durch Mischen einer zu suspendierende Feststoffe enthaltenden Trockenmischung mit Wasser, speziell heißem oder kochendem Wasser, oder einer anderen wäßrigen Flüssigkeit erhalten werden. Nicht-Nahrungsmittel-Verwendungen umfassen die Suspendierung von Farbe oder kosmetischen Pigmenten in wäßrigen Medien, die Stabilisierung von Öl-in-Wasser Emulsionen oder Schäumen und dergleichen.

Die aus dem Stabilisierungsmittel dieser Erfindung erwachsenden Verhaltensvorteile scheinen auf dessen drei Komponenten zu beruhen: kolloidale mikrokristalline Cellulose, eine Stärke und ein nicht-verdickendes, wasserlösliches Bindemittel, die alle innig miteinander vermischt sind. Die Erfinder denken, daß die Anwesenheit sowohl der Stärke als auch des nicht-verdickenden wasserlöslichen Bindemittels erforderlich ist um sicherzustellen, daß das auf kolloidaler mikrokristalliner Cellulose basierende Stabilisierungsnittel die gewünschten Verhaltenseigenschaften des schnellen Dispergierens und Suspendierens entfaltet. Das Weglassen entweder der Stärke oder des Bindemittels aus dem Stabilisierungsmittel resultiert, wie die unten beschriebenen Vergleichsbeispiele zeigen, in nicht akzeptablem Verhalten.

Kolloidale mikrokristalline Cellulose ist ein anerkanntes Dispergier- und Suspendierhilfsmittel, nützlich beim Suspendieren von Feststoffen in wäßrigen Medien. Die im Handel erhältlichen kolloidalen mikrokristallinen Cellulosen erfordern normalerweise starkes Rühren oder Mischen mit einer erheblichen Scherkraft, um sicherzustellen, daß die einzelnen Partikel der mikrokristallinen Cellulose aktiviert oder "peptisiert", d.h. voll dispergiert werden, um gute Langzeit-Suspendierwirksamkeit für die Feststoffe zu erbringen. Die Anwesenheit der nicht-verdickenden wasserlöslichen Bindemittel- und Stärkekomponenten im Stabilisierungsmittel dieser Erfindung ermöglicht es der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose mit minimalem Mischen oder Rühren schnell aktiviert oder peptisiert zu werden; Rühren mit starker Scherung ist nicht erforderlich.

Kolloidale mikrokristalline Cellulose, die sich zur Verwendung in dieser Erfindung eignet, ist mikrokristalline Cellulose, die innig mit einer kleineren Menge, typischerweise ca. 3-15 Gewichtsprozent, Natriumcarboxymethylcellulose assoziiert ist. Die Natriumcarboxymethylcellulose ist vorzugsweise eine solche mit niedriger bis mittlerer Viskosität, d.h. mit einer Viskosität in einer 1-gewichtsprozentigen wäßrigen Dispersion von 50-1000 Centipoise bei 20º C. Eine im Handel erhältliche kolloidale mikrokristalline Cellulose dieser Art ist die von der FMC Corporation erhältliche kolloidale mikrokristalline Cellulose Avicel RC-591. Obgleich Natriumcarboxymethylcellulose ein bevorzugtes Material darstellt, können auch andere Kolloide, wie z.B. Xanthan oder Methylcellulose, zur Herstellung einer akzeptablen kolloidalen mikrokristallinen Cellulose verwendet werden.

Die kolloidale mikrokristalline Cellulose ist im Stabilisierungsmittel normalerweise in einer Menge von ca. 25% - 50% anwesend, doch kann auch die Anwesenheit größerer oder kleinerer Mengen zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen. Bei Endverwendungs-Anwendungen des Stabilisierungsmittels sollte die kolloidale mikrokristalline Cellulose in der endgültigen Formulierung des rekonstituierten Lebensmittels oder Getränks ( z.B. erhalten durch Mischen einer das Stabilisierungsmittel enthaltenden Trockenmischung mit Wasser) in einer Menge von ca. 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent, anwesend sein. Der letztere bevorzugte Bereich eignet sich besonders für Schokoladengetränk- Formulierungen, die Kakaofeststoffe enthalten.

Ebenso wichtig wie die absolute Menge an kolloidaler mikrokristalliner Cellulose im Stabilisierungsmittel sind die Mengen an Stärke und Bindemittel im Verhältnis zur kolloidalen mikrokristallinen Cellulose. Nur dann, wenn kolloidale mikrokristalline Cellulose mit Stärke und Bindemittel in den angegebenen Mengen kombiniert wird, treten die unerwarteten, hervorragenden Resultate ein: schnelle Dispergierung und Suspendierung der Feststoffe ohne Klumpenbildung, wenn eine Feststoffe und das Stabilisierungsmittel enthaltende Trockenmischung mit Wasser oder einem anderen wäßrigen Medium sacht gemischt oder gerührt wird; ausgezeichnete Langzeitsuspendierung der Feststoffe (mehrere Stunden) in einem wäßrigen Medium, ohne auf Mischen mit großer Scherkraft zurückzugreifen.

Die zweite Schlüsselkomponente in der Stabilisierungsmittel-Zusammensetzung ist Stärke. Die Herkunft der Stärke ist nicht entscheidend und eine große Vielfalt von Stärken erweist sich für die Verwendung in dieser Erfindung als zufriedenstellend: Mais-, Kartoffel-, Weizen-, Reis-, Tapioka-, und wachsartige Maisstärken, oder Stärke enthaltende Getreidemehle wie Weizen, Mehl, Kartoffelmehl etc.

Im Handel erhältliche geeignete Stärken schließen Melojel und Clearjel Getreidestärken, Purity Gum 1773 wachsartige Maisstärke, Instant Pure-Flo F vorgelatinierte Getreidestärke, alle von der National Starch and Chemical Company, Gelex vorgelatinierte Maisstärke der American Maize-Products Company und Mira-sperse Stärke von der A.E. Staley Manufacturing Company ein.

Die Stärke ist vorzugsweise eine solche, die einen relativ niedrigen Amylosegehalt aufweist. Die oben aufgeführte Purity Gum 1773 Stärke ist ein Beispiel für eine solche Stärke mit einem niedrigen Amylosegehalt. Stabilisierungsmittel-Zusammensetzungen, die eine Stärke mit niedrigem Amylosegehalt enthalten, zeigen ausgezeichnetes Verhalten bei der Stabilisierung der Feststoffe über lange Zeitspannen hinweg, d.h. die Feststoffe bleiben mehrere Stunden lang suspendiert, ohne daß es zu sichtbarem Absetzen kommt.

Es werden auch vorgelatinierte Stärken bevorzugt, da diese Stärken die schnelle Peptisierung der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose in kaltem Wasser erleichtern. Nichtvorgelatinierte Stärken eignen sich besser für Stabilisierungsmittelformulierungen, die in solchen Trockenmischungen zum Einsatz kommen sollen, welche mit warmen oder heißen wäßrigen Medien, deren Temperatur über der Gelatinierungstemperatur der Stärke liegt, rekonstituiert werden. Da die Menge der in der Stabilisierungsmittelzusammensetzung dieser Erfindung verwendeten Stärke relativ klein ist, kommt es, sobald das Stabilisierungsmittel mit warmen oder heißen wäßrigen Medien in Kontakt kommt, schnell zur Gelatinierung der nicht-vorgelatinierten Stärken.

Die Stärke wird in der Stabilisierungsmittelzusammensetzung im Verhältnis zur kolloidalen mikrokristallinen Cellulose in kleinen Mengen verwendet. Die Stärke ist in einer Menge anwesend, die kleiner ist als das Gewicht der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose, doch mindestens in so ausreichender Menge, um die kolloidale mikrokristalline Cellulose mit minimalem Mischen oder Rühren des wäßrigen Mediums, z. B. durch einfaches Rühren für weniger als eine Minute, zu aktivieren oder peptisieren. Stärkekonzentrationen unter dem für die Aktivierung der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose erforderlichen Minimum führen zu sichtbarer Klumpenbildung der Feststoffe und/oder zum Auftreten von Sedimentation, wenn das Stabilisierungsmittel in Trockenmischungsformulierungen verwendet wird, die in einem wäßrigen Medium rekonstituiert werden.

Die Stärke ist wünschenswerterweise in Mengen anwesend, die unter denen liegen, welche, wenn das Stabilisierungsmittel in einem wäßrigen Medium verwendet wird, gelierähnliches Verdicken hervorrufen. Bei bestimmten Endverwendungs-Anwendungen des Stabilisierungsmittels, z.B. bei Instant- Soßenmischungen, kann die Stärke in Mengen anwesend sein, die zu einem Verdicken des wäßrigen Mediums führen. Bei Schokoladengetränk-Formulierungen ist es wünschenswert, daß die Stärkekonzentration unter der Menge liegt, die ein unerwünschtes Verdicken des Schokoladengetränkes und/oder einen unerwünschten Geschmack nach Stärke im Getränk hervorruft.

Die Menge an Stärke wird wünschenswerterweise so eingestellt, daß sie im Stabilisierungsmittel ein Gewichtsverhältnis von kolloidaler mikrokristalliner Cellulose zu Stärke im Bereich von ca. 3:2 bis 7:1, noch wünschenswerter im Bereich von ca. 2:1 bis 6:1, ergibt. Diese Verhältnisbereiche erbringen normalerweise optimales Verhalten des Stabilisierungsmittels, speziell dann, wenn es in Schokoladengetränkformulierungen verwendet wird, welche Kakaofeststoffe enthalten.

Die dritte wesentliche Komponente im Stabilisierungsmittel dieser Erfindung ist ein nicht-verdickendes wasserlösliches Bindemittel. Das "Bindemittel" könnte man auch als Füllmittel, Verdünnungsmittel oder Streckmittel charakterisieren, doch für die Zwecke dieser Offenbarung wird es als Bindemittel bezeichnet. Das Bindemittel sollte in wäßrigen Medien nicht-verdickend sein, so daß es keine unerwünschte Erhöhung der Viskosität hervorruft, wenn das Stabilisierungsmittel in einem wäßrigen Medium eingesetzt wird, um dadurch seine gewünschte Wirksamkeit bei der Suspendierung der Feststoffe zu liefern. Das Bindemittel sollte auch wasserlöslich sein, wodurch die Aktivierung des Stabilisierungsmittels bei dessen Verwendung in einem wäßrigen Medium erleichtert wird.

Geeignete Bindemittel umfassen Kohlehydrate, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie in wäßrigen Medien nicht- verdickend und wasserlöslich sind, z.B. Dextrose, Polydextrose, Maissirupfeststoffe, Lactose, etc.

Die bevorzugten nicht-verdickenden wasserlöslichen Bindemittel sind Maltodextrin, Molke und Magermilchpulver.

Bei Maltodextrin handelt es sich um ein aus der Hydrolyse von Getreidefeststoffen erhaltenes Polysaccharid; normalerweise hat es Pulverform. Das Maltodextrin hat aus Erwägungen des Geschmacks und des Geruchs ein Dextroseäquivalent von ca. 9-12. Für den Einsatz in dieser Erfindung geeignete, im Handel erhältliche Maltodextrine schließen Maltrin Maltodextrine der Grain Processing Corporation und Amaizo Fro-Dex Maltodextrine der American Maize-Products Company ein.

Molke ist ein pulverförmiges durch Sprühtrocknen von Molke- Nebenprodukt aus der Käseherstellung erhaltenes Milchprodukt.

Süßes Molkepulver, erhalten aus der Süßkäse- (im Gegensatz zu Scharfkäse-, Sauerquark-) Herstellung wird bevorzugt.

Magermilchpulver, auch nicht fette oder Magermilch-Trockenmasse genannt, stellt ein weiteres pulverförmiges Milchprodukt dar, das als bevorzugtes nicht-verdickendes wasserlösliches Bindemittel verwendet werden kann.

Das wasserlösliche, nicht-verdickende Bindemittel wird in der Stabilisierungsmittel-Zusammensetzung in solchen Mengen verwendet, daß das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu kolloidaler mikrokristalliner Cellulose im Bereich von ca. 0,6:1 bis 9:1 liegt. Relativ große Mengen an Bindemittel, d.h. Bindemittel zu kolloidaler mikrokristalliner Cellulose-Verhältnisse von ca. 7:1 bis 9:1, erfordern bei Endverwendungs-Anwendungen den Einsatz entsprechend großer Mengen an Stabilisierungsmittel. Dies ist notwendig, um die gewünschte Konzentration an kolloidaler mikrokristalliner Cellulose (0,5-1,5 Gew.-%) zu erreichen, die in einem zu suspendierende Feststoffe enthaltenden, wäßrigen Medium vorzugsweise zum Einsatz kommt. Aus diesen Grunde hält man das Bindemittel zu kolloidaler mikrokristalliner Cellulose- Verhältnis vorzugsweise im Bereich von ca. 0,6:1 bis 4:1.

Die Stabilisierungsmittel-Zusammensetzung dieser Erfindung ist ein Trockenpulver. Das Pulver enthält vorzugsweise relativ feine Partikel mit einer Größe in der Größenordnung von 10-40 Mikron, welche die schnelle Aktivierung oder Peptisierung der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose beim Einbringen des Mittels in ein wäßriges Medium erleichtern. Das Stabilisierungsmittel kann auch aus groben Partikeln, z.B. bis zu einer Größe von ca. 250 Mikron bestehen oder solche enthalten. Diese groben Partikel können Granulatpartikel oder Agglomerate oder Aggregate feiner Partikel sein.

Das Stabilisierungsmittel wird hergestellt, indem man die oben beschriebenen drei Komponenten gemeinsam verarbeitet und gemeinsam trocknet, um ein Produkt in Form von Trockenpulver zu erhalten. Dieses Verarbeitungsverfahren ergibt ein Trockenprodukt, in dem die drei Komponenten innig miteinander assoziiert oder vermischt sind. Herkömmliches Sprühtrocknen einer wäßrigen, kolloidale mikrokristalline Cellulose, Stärke und wasserlösliches, nicht-verdickendes Bindemittel enthaltenden Aufschlämmung ist das bevorzugte Verfahren für das gemeinsame Verarbeiten und gemeinsame Trocknen der Komponenten, um pulverförmige Stabilisierungsmittel zu liefern.

Es ist auch möglich, das gemeinsame Verarbeiten und gemeinsame Trocknen in anderen Arten von Anlagen vorzunehmen, obwohl man ein zufriedenstellendes Stabilisierungsmittel nicht so leicht wie mit herkömmlichem Sprühtrocknen erhält.

Zwei Verfahren, die man für die Herstellung der gemeinsam verarbeiteten, gemeinsam getrockneten Stabilisierungsmittelzusammensetzung dieser Erfindung als geeignet erachtet sind (i) Fließbett-Trocknen, bei welchem eine die drei Komponenten enthaltende Aufschlämmung auf erhitzte, in einem Fließbett suspendierte Partikel gesprüht wird, um ein agglomeriertes teilchenförmiges Produkt zu liefern, und (ii) Wirbelschicht-Sprühtrocknen, bei welchem eine Wirbelschichtzone im unteren Teil eines Sprühtrockenkonus Partikel in die Sprühzone hinauftreibt, wo die eintretende Aufschlämmung in kleine Tröpfchen zerstäubt und getrocknet wird.

Beim Herstellungsverfahren, bei dem Sprühtrocknen angewendet wird, setzt man eine Naßaufschlämmung von kolloidaler mikrokristalliner Cellulose, z.B. Avicel RC-591 mikrokristalliner Cellulose, in einem geeigneten Gefäß Rühren mit hoher Schwerkraft, z.B. mit einen Hochgeschwindigkeitsmixer oder -Mischwerk, einer Zentrifugalpumpe oder einem Homogenisator, aus. Dann werden die Stärke und das nicht-verdickende wasserlösliche Bindemittel, z.B. Maltodextrin, in die wäßrige Mischung in relativ zur kolloidalen mikrokristallinen Cellulose geeigneten Mengen eingeführt und herkömmlichen Mischen unterzogen, um sicherzustellen, daß die Stärke gleichmäßig in der gesamten Mischung verteilt wird und daß das Bindemittel praktisch ganz aufgelöst wird. Nachfolgend bringt man die wäßrige Mischung in eine herkömmliche Sprühtrockenvorrichtung ein, wo sie zu Tröpfchen zerstäubt und getrocknet wird, um so die Stabilisierungsmittel- Zusammensetzung in Form eines feinen Pulvers zu ergeben.

Danach kann die Stabilisierungsmittel-Zusammensetzung für eine Vielfalt von Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine das Stabilisierungsmittel enthaltende Trockenpulverformulierung mit einem wäßrigen Medium rekonstituiert wird, um unter Bedingungen, die nur minimales Rühren oder Mischen mit geringer Scherung zulassen, gutes Dispergieren und Suspendieren von in der Formulierung enthaltenen feinen Feststoffen zu erbringen.

Eine bevorzugte Endverwendung des Stabilisierungsmittels ist in Trocken-"Instant"-Schokoladengetränkmischungen, bei denen die Kakaofeststoffe wünschenswerterweise im Getränk suspendiert bleiben, sobald die Mischung einmal mit heißen Wasser und mit einfachem, ein paar Sekunden langem Umrühren mit dem Löffel rekonstituiert wurde. Diese Trockenmischungs-Instantschokoladenmischungen enthalten typischerweise Kakaopulver, Zucker, einen Emulgator (für die Kakaofeststoffe) und Stabilisierungsmittel ( für die Dispergierung und Suspendierung der Kakaofeststoffe). Eine repräsentative Trockenmischung würde normalerweise mit solchen Mengen an heißem Wasser kombiniert, daß sich im rekonstituierten heißen Getränk ca. 1 Gewichtsprozent Kakaofeststoffe, 8% Zucker und ausreichend Stabilisator ergeben, um 1 Gewichtsprozent kolloidale mikrokristalline Cellulose zu ergeben. Solche Trockenmischungsformulierungen für Schokoladengetränke können, wie auch andere das Stabilisierungsmittel dieser Erfindung enthaltende Formulierungen, eine Vielfalt anderer herkömmlicher Bestandteile und Zusätze wie Aromastoffe, Färbemittel, Konservierungsmittel, Füllstoffe, Verdünnungsmittel und ähnliches enthalten.

Beispiele

Zur Herstellung der sprühgetrockneten Stabilisierungsmittel-Zusammensetzungen wurde das folgende, nachstehend im Detail beschriebene, verallgemeinerte Verfahren angewandt.

Kaltem Wasser in einem Gefäß aus rostfreiem Stahl wurde Avicel RC-591 kolloidale mikrokristalline Cellulose in einer ausreichenden Menge zugegeben, um in dem wäßrigen Medium 3 - 4 Gewichtsprozent kolloidale mikrokristalline Cellulose zu ergeben. Danach wurde das wäßrige Medium etwa 30 Minuten lang mit einem Propellerrührwerk gemischt, um gute Dispergierung der mikrokristallinen Cellulose sicherzustellen. Nach diesem Mischen bildete sich im wäßrigen Medium im Ruhezustand ein wäßriges Gel.

Danach wurden dem wäßrigen Gel die gewünschten Mengen an Stärke und nicht-verdickendem wasserlöslichem Bindemittel, beide in Pulverform, zugegeben und es wurde weitere 15 Minuten gemischt, um gute Dispergierung der Stärke und Löslichmachung des Bindemittels sicherzustellen.

Als nächstes wurde das wäßrige Medium, das die drei Komponenten enthielt, in einem Mouton-Gaulin Homogenisator in der ersten Stufe mit 13800 kPa und in der zweiten Stufe mit 3450 kPa homogenisiert. Dieses Verfahren ergab eine wäßrige Aufschlämmung, in der die kolloidale mikrokristalline Cellulose und Stärke so gründlich dispergiert waren, daß eine für das Sprühtrocknen geeignete homogene Mischung bereitstand.

Die homogenisierte wäßrige Aufschlämmung wurde mit einem Bowen Sprühtrockner von Labormaßstab (91 cm Durchmesser) sprühgetrocknet. Die Eingangstemperatur des Sprühtrockners wurde auf ca. 145ºC festgesetzt, und die Zufuhrgeschwindigkeit für die Aufschlämmung in den Trockner wurde so eingestellt, daß sich eine Ausgangstemperatur von ca. 80ºc ergab. Die Sprühzerstäubung wurde mit einer 0,25 mm Düse vorgenommen, die mit einem Zerstäuberluftdruck von ca. 620 kPa betrieben wurde.

Die resultierenden sprühgetrockneten Stabilisierungsmittelpulver wurden in einer Trockenmischungs- Schokoladengetränkformulierung, die man durch Trockenvermischen der folgenden Komponenten hergestellt hatte: Stabilisierungsmittel, Kakao, Zucker (Saccharose), und Cremora nicht-Milch Sahnebildner (Borden, Inc.) als Kakaoaufheller, hinsichtlich ihrer Wirksamkeit bewertet. Die Trockenmischungsformulierung wurde dann durch 15-30 Sekunden langes Umrühren mit dem Löffel in heißem Wasser bei einer Temperatur von 93ºC (200ºF) rekonstituiert, um die folgende Zusammensetzung zu liefern:

Stabilisierungsmittel (in einer ausreichenden Menge, um im rekonstituierten Getränk ca. 1 Gewichtsprozent kolloidale mikrokristalline Cellulose zu liefern)

Kakao - 1 Gewichtsprozent

Saccharose - 8,1 Gewichtsprozent

Cremora nicht-Milch Sahnebildner - 1,6 %

Genügend heißes Wasser wurde verwendet, um die oben genannten Konzentrationen der Komponenten zu liefern. Die relativen Mengen der Komponenten in der Trockenmischungsformulierung wurden durch Rückrechnung aus der obengenannten Zusammensetzung des rekonstituierten Getränks bestimmt.

Die typischerweise verwendete Menge an Stabilisierungsmittel lag im Bereich von 2,5 - 4 Gewichtsprozent, normalerweise bei ca. 3 Gewichtsprozent. Die genaue Menge war abhängig vom der Konzentration der im Stabilisierungsmittel anwesenden kolloidalen mikrokristallinen Cellulose, die ihrerseits bestimmend war für die Menge an Mittel, die erforderlich war, um im rekonstituierten Getränk 1 Gewichtsprozent kolloidale mikrokristalline Cellulose zu erbringen.

Die Wirksamkeit des Stabilisierungsmittels in der Schokoladengetränkformulierung wurde über die Fähigkeit des Stabilisierungsmittels, 1 Gewichtsprozent Kakaofeststoffe in Suspension zu halten, gemessen. Die Stabilität der Suspension wurde bestimmt, indem man das Schokoladengetränk 6 Stunden nach dem anfänglichen Mischen durch Umrühren mit dem Löffel beobachtete; die Abwesenheit von Sediment war ein Anzeichen für gute Stabilität. Eine mikroskopische Untersuchung des Schokoladengetränks wurde ebenfalls durchgeführt um den Grad der Dispergierung der mikrokristallinen Cellulosepartikel zu bestimmen, da die Anwesenheit nicht dispergierter mikrokristalliner Cellulosepartikelklumpen oder -aggregate normalerweise nicht zufriedenstellendem Verhalten bei der Suspendierung der Feststoffe entspricht.

Dem eben beschriebenen Verfahren folgend wurden mehrere Beispiele des Stabilisierungsmittels hergestellt. Als Veranschaulichungsmittel für die entscheidende Bedeutung verschiedener Elemente der Stabilisierungsmittel der Erfindung wurden unter ähnlichen Bedingungen auch Vergleichsbeispiele durchgeführt. In den Tabellen I und II sind relevante Daten für alle diese Beispiele aufgezeichnet.

Die Beispiele veranschaulichen die Verwendung von verschiedenen Stärken und von drei nicht-verdickenden wasserlöslichen Bindemitteln, Maltodextrin, Molke und Magermilchpulver. Als kolloidale mikrokristalline Cellulosekomponente des Stabilisierungsmittels wurde in allen Beispielen Avicel RC-591F kolloidale mikrokristalline Cellulose (erhältlich von der FMC Corporation) verwendet.

Ebenso werden verschiedene Konzentrationen für die drei Komponenten des Stabilisierungsmittels veranschaulicht.

In Tabelle II sind die Verhaltensergebnisse für die beispielhaft angegebenen Stabilisierungsmittel enthalten, die in einer mit heißem Wasser rekonstituierten, standardisierten Trockenmischungs-Schokoladengetränkformulierung verwendet wurden, und diese Daten wurden unter Verwendung der zuvor beschriebenen allgemeinen Verfahren erhalten.

Die Beispiele 1-4 in den Tabellen veranschaulichen die Verwendung von 4 verschiedenen Stärken in einem kolloidale mikrokristalline Cellulose, Stärke und Magermilchpulver als Bindemittel enthaltenden, sprühgetrockneten Stabilisierungsmittel. Die resultierenden Stabilisierungsmittel erbrachten in der standardisierten Schokoladengetränkformulierung ähnliche, sehr gute Verhaltensmerkmale

Die Vergleichsbeispiele A und B beinhalteten die Substitution von Hydroxypropylmethylcellulose bzw. Johannisbrotgummi anstelle der Stärke aus den Beispielen 1- 4, Vergleichsbeispiel C war ein sprühgetrocknetes Material, das keine Stärke enthielt, sondern nur kolloidale mikrokristalline Cellulose und Magermilchfeststoffe als Bindemittel. Alle Produkte erwiesen sich bei Bewertung in der standardisierten Schokoladengetränkeformulierung als nicht zufriedenstellend.

Beispiel 5 veranschaulicht eine Stabilisierungsmittelzusammensetzung, bei der Molke als Bindemittel verwendet wurde und Beispiel 7 veranschaulicht eine Stabilisierungsmittelzusammensetzung, die Maltodextrin als das Bindemittel enthält. Die relativen Anteile der Komponenten in den Beispielen 1, 5 und 7 sind identisch und unterscheiden sich lediglich im Typ des verwendeten Bindemittels. Die Verhaltensergebnisse dieser Stabilisierungsmittel in der Schokoladengetränkformulierung waren durchwegs sehr gut.

Die Beispiele 6 - 11 veranschaulichen kolloidale mikrokristalline Cellulose (CMCC), Stärke und Maltodextrin enthaltende Stabilisierungsmittel, bei denen das Verhältnis CMCC:Stärke von 3: 1 bis 7:1 variierte. Alle erbrachten in der Schokoladengetränkformulierung sehr gute Verhaltensergebnisse. Das Vergleichsbeispiel D veranschaulicht ein übermäßig niedriges Stärkeverhältnis, d.h. 8:1 CMCC:Stärke, was ein unbefriedigendes Verhalten bei der Feststoffstabilisierung ergab. In Vergleichsbeispiel E wurde die Stärke ganz weggelassen und das Verhalten bei der Feststoffstabilisierung in der Schokoladengetränkformulierung war schlecht. Bei diesen beiden Beispielen scheinen der geringe Anteil und das Fehlen von Stärke die Aktivierung oder Peptisierung der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose in den sprühgetrockneten Zusammensetzungen ungünstig zu beeinflussen.

Die Beispiele 12 - 15 veranschaulichen kolloidale mikrokristalline Cellulose (CMCC), Stärke und Maltodextrin enthaltende Stabilisierungsmittel, bei denen das Verhältnis Bindemittel:CMCC von 2,8:1 bis 0,8:1 variiert wurde. Alle ergaben in der Schokoladengetränkeformulierung sehr gute Verhaltensergebnisse. Vergleichsbeispiel F veranschaulicht ein Verhältnis Maltodextrin-Bindemittel:CMCC von 0,5:1; das Verhältnis bei der Feststoffstabilisierung war an der Grenze. Vergleichsbeispiel G veranschaulicht ein sehr niedriges Maltodextrin-Bindemittel : CMCC Verhältnis von 0,1:1 und Vergleichsbeispiel H veranschaulicht eine Zusammensetzung ohne jedes Bindemittel. Beide dieser Vergleichsbeispiele wiesen bei der Bewertung der Zusammensetzungen in der Schokoladengetränkformulierung nicht zufriedenstellendes Verhalten bei der Feststoffstabilisierung auf.

TABELLE I Stabilisierungsmittelzusammensetzung
Beispiel Komponenten Konzentration der Komponente (Gew.-%) Gew.-Verh. CMCC: Stärke Gew.-Verh. Bindemittel: CMCC* Vergleichsbeispiel Kolloidale mikrokristalline Cellulose Melojel Stärke Magermilchpulver (NFDM) Clearjel Stärke Gelex Stärke Pure-Flo F Stärke Hydroxypropylmethylcellulose Johannisbrotgummi Molke Maltodextrin keine Stärke
TABELLE I (Fortsetzung) Stabilisierungsmittelzusammensetzung
Beispiel Komponenten Konzentration der Komponente (Gew.-%) Gew.-Verh. CMCC: Stärke Gew.-Verh. Bindemittel: CMCC* Vergleichsbeispiel Melojel Stärke Maltodextrin keine Stärke
TABELLE I (Fortsetzung) Stabilisierungsmittelzusammensetzung
Beispiel Komponenten Konzentration der Komponente (Gew.-%) Gew.-Verh. CMCC: Stärke Gew.-Verh. Bindemittel: CMCC* Vergleichsbeispiel Kolloidale mikrokristalline Cellulose Melojel Stärke Maltodextrin keine Bindemittel * CMCC - Kolloidale mikrokristalline Cellulose
TABELLE II
Beispiel Stabilisierungsmittelkonzentration (Gew.-%)** Stabilität des dispergierten Kakaos (nach 6 Stunden) CMCC* - Dispergierung Vergleichsbeispiel gut; stabil schlecht; dichter, kompakter Bodensatz mäßig; lockerer, voluminöser Bodensatz sehr gut schlecht; nicht dispergierte CMCC-Aggregate gut mäßig; teilweise dispergierte CMCC-Aggregate
TABELLE II
Beispiel Stabilisierungsmittelkonzentration (Gew.-%)** Stabilität des dispergierten Kakaos (nach 6 Stunden) CMCC* - Dispergierung Vergleichsbeispiel schlecht; dichter, kompakter Bodensatz gut; stabil mäßig; lockerer, voluminöser Bodensatz schlecht; nicht dispergierte CMCC-Aggregate sehr gut mäßig; teilweise dispergierte CMCC-Aggregate * CMCC - Kolloidale mikrokristalline Cellulose ** entspricht 1% CMCC im formulierten Schokoladengetränk


Anspruch[de]

1. Stabilisierungsmittel, das als schnelles Dispergiermittel zum Suspendieren von Feststoffen in einem wäßrigen Medium geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es eine gemeinsam verarbeitete und gemeinsam getrocknete pulverförmige Zusammensetzung umfaßt, enthaltend

(i) kolloidale mikrokristalline Cellulose;

(ii) Stärke in einer Menge, die geringer ist als das Gewicht der mikrokristallinen Cellulose, jedoch ausreichend, um die kolloidale mikrokristalline Cellulose in einem wäßrigen Medium zu aktivieren, wobei ihre schnelle Peptisierung durch minimales Rühren des wäßrigen Mediums gefördert wird; und

(iii) ein nicht-verdickendes wasserlösliches Bindemittel in einer Menge, daß das Gewichtsverhältnis des Bindemittels zu der kolloidalen mikrokristallinen Cellulose im Bereich von 0,6:1 bis 9:1 liegt.

2. Stabilisierungsmittei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung eine sprühgetrocknete Zusammensetzung ist

3. Stabilisierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidale mikrokristalline Cellulose in dem Stabilisierungsmittel normalerweise in einer bevorzugten Menge von 25-50% vorhanden ist.

4. Stabilisierungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidale mikrokristalline Cellulose mikrokristalline Cellulose ist, die innig mit einer geringeren Menge Natriumcarboxymethylcellulose assoziiert ist.

5. Stabilisierungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke einen niedrigen Amylosegehalt aufweist.

6. Stabilisierungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke eine vorgelatinierte Stärke ist.

7. Stabilisierungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Stärke unter der Menge gehalten wird, die eine gelierähnliche Verdickung verursacht, wenn das Mittel in einem wäßrigen Medium angewandt wird.

8. Stabilisierungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidale mikrokristalline Cellulose und Stärke in Mengen vorhanden sind, daß das Gewichtsverhältnis von kolloidaler mikrokristalliner Cellulose zu Stärke im Bereich von 3:2 bis 7:1 liegt.

9. Stabilisierungsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidale mikrokristalline Cellulose und Stärke in Mengen vorhanden sind, daß das Gewichtsverhältnis von kolloidaler mikrokristalliner Cellulose zu Stärke im Bereich von 2:1 bis 6:1 liegt.

10. Stabilisierungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtverdickende wasserlösliche Bindemittel ein Kohlenhydrat ist.

11. Stabilisierungsmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-verdickende wasserlösliche Bindemittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Maltodextrin, Molke und Magermilchpulver besteht.

12. Stabilisierungsmittel nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel und die kolloidale mikrokristalline Cellulose in Mengen vorhanden sind, daß das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu kolloidaler mikrokristalliner Cellulose im Bereich von 0,6:1 bis 4:1 liegt.

13. Wäßrige Nahrungsmittelformulierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Stabilisierungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche in einer ausreichenden Menge enthält, um 0,5-3 Gewichtsprozent kolloidale mikrokristalline Cellulose darin zu ergeben.

14. Wäßrige Nahrungsmittelformulierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahrungsmittelzusammensetzung ein rekonstituiertes wäßriges Schokoladen- oder Kakaogetränk ist, welches 0,5-1,5 Gewichtsprozent kolloidale mikrokristalline Cellulose enthält.







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