Выделяющая газ сыпучая композиция и способ ее производства

Выделяющая газ сыпучая композиция и способ ее производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к выделяющим газ композициям и, в частности, к выделяющим газ сыпучим композициям, содержащим закачанный под давлением газ, удерживаемый в пределах внутренних пустот внутри частиц, который способен медленно и контролируемо истекать через ограниченные по размеру каналы в пределах частиц, и к способам приготовления и применения таких композиций. Выделяющие газ композиции согласно настоящему изобретению могут быть применены, например, в качестве компонентов для хранения и доставки растворимого газа, которые приводят к пене, вспененному слою или аэрированной фазе, когда они включаются в растворимые пищевые или питьевые продукты, при восстановлении влагосодержания жидкостью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ряд обычно приготовляемых представителей пищевых продуктов включают в себя вспененный слой или пену. Например, кофе капучино, молочные коктейли и некоторые супы могут иметь вспененный слой или пену. В то время как обычно приготовляемые представители пищи могут считаться предпочтительными для некоторых потребителей, другие потребители во все большей степени требуют удобства при приготовлении потребителем альтернативных растворимых пищевых продуктов. Для того, чтобы соответствовать предпочтениям потребителей, путем разработки представителей растворимых продуктов питания, которые имеют те же или аналогичные характеристики, как обычно приготовляемые представители пищевых продуктов, производители производят растворимые пищевые продукты, которые предоставляют потребителям те продукты, которое они запрашивают, исходя из приемлемости растворимого пищевого продукта. Один важный вопрос для производителей состоит в том, как производить пищевой продукт, имеющий вспененный слой или пену, из представителя растворимого пищевого продукта.

Одно предшествующее решение, применяемое для производства растворимого пищевого продукта, который имеет вспененный слой или пену, состоит в применении порошковых вспенивающих композиций, которые продуцируют пену при восстановлении в жидкости. Вспенивающие порошковые композиции применяются для создания вспененного слоя или вспененной фазы на разнообразных сортах пищи и напитков. Например, вспенивающие композиции применяются для придания вспененного слоя или вспененной фазы растворимому кофе капучино и другим кофейным смесям, растворимым смесям бодрящих напитков, растворимым суповым смесям, растворимым смесям для молочных коктейлей, растворимым верхним украшениям десертных продуктов, растворимым соусам, горячим или холодным блюдам из круп и подобному при объединении с водой, молоком или другой пригодной жидкостью.

Один предшествующий способ производства вспенивающей композиции предоставлен в патенте США № 6713113, который впервые описывает способ производства порошкового растворимого вспенивающего компонента, который включает в себя основной состав, содержащий углеводы, белок, и захваченный газ под давлением, приготовляемый путем нагревания композиции до температуры выше температуры стеклования, при контактировании с газом под давлением в автоклаве, и затем тушением путем быстрого удаления давления газа или охлаждения для уменьшения температуры композиции до температуры ниже температуры стеклования композиции и предотвращения потери закачанного под давлением газа из закрытых пор, присутствующих в основном составе. Нагревание композиции выше температуры стеклования может потенциально вести к нежелательным неокислительным реакциям коричневения (по Малларду, Maillard), которые могут отрицательно влиять на внешний вид, аромат и срок хранения упакованных пищевых продуктов. Также, нагревание композиции внутри автоклава до температуры выше его температуры стеклования типично требует применения высокоспециализированного оборудования, продолжительных времен обработки и значительной энергии, все эти условия могут в неблагоприятном направлении увеличивать стоимости оборудования и производства и существенно уменьшать скорости производства.

Международный патент WO2004/019699 впервые описывает другой способ для получения вспенивающей композиции, в котором белковую композицию подвергают газификации действием газа под давлением в автоклаве при температуре выше температуры стеклования композиции, с последующим тушением или охлаждением для уменьшения температуры композиции ниже температуры стеклования и предотвращения потери газа под давлением из закрытых пор, присутствующих в основном составе. Вспенивающая композиция предпочтительно содержит пластификатор, такой как углеводный полиольный или сахарный спирт, и вспенивающую композицию, которая образует основу всех рабочих примеров, впервые описанных там, и содержит углеводный глицерин в количестве 5% по массе.

Публикация патентной заявки США № 2003/0026836 впервые описывает способ получения таблеток или порошков из фармацевтических препаратах или сортов пищи на основе углевода, которые включают в себя воздействие давления на таблетки или порошки, которые включают в себя основание напитка, такого как растворимый кофе, вспененный порошок, сахар и молочный порошок; и нагрев до температуры выше температуры стеклования для получения таблетки или порошка с увеличенной растворимостью или диспергируемостью при контакте с водой. В добавление, способ впервые описывает, что усиление растворимости или диспергируемости таблетки или невспенивающего порошка путем воздействия на таблетку или порошок газа под давлением при температуре выше температуры стеклования в автоклаве, с последующим тушением или охлаждением, эффективным для уменьшения температуры ниже температуры стеклования, так что закачанный под давлением газ захватывается в закрытых порах, присутствующих в нем, для усиления растворимости или диспергируемости таблетки или порошка при контакте с водой.

Публикации патентных заявок США № 2006/0040033 и 2006/0040034 впервые описывают способы получения неуглеводных и небелковых вспенивающих композиций соответственно, где белковые или углеводные частицы соответственно опрессовывают газом в автоклаве, нагревают до температуры выше температуры стеклования, охлаждают ниже температуры стеклования и снимают давление, что эффективно для захвата газа под давлением во множестве закрытых внутренних пустот, присутствующих в частицах. Хотя эти способы предоставляют безуглеводные или безбелковые вспенивающие композиции, по сравнению с другими композициями, которые содержат как белок, так и углеводы, являются менее восприимчивыми к коричневению и образованию неблагоприятных запахов во время обработки; способы требуют применения специализированного оборудования, применения нагревания, охлаждения и продолжительных времен обработки.

Публикация патентной заявки США № 2006/0040023 впервые описывает способ производства порошковых растворимых вспенивающих композиций, имеющих увеличенную емкость вспенивания, которые содержат аморфные частицы, имеющие атмосферное давление газа, удерживаемого в их открытых внутренних пустотах. Способ включает в себя привод внешнего давления газа к растворимой порошковой высушенной распылением композиции, включающей в себя аморфные частицы, которые имеют закрытые вакуумные внутренние пустоты, и снятие давления с композиции, таким образом, что по меньшей мере часть вакуумных внутренних пустот композиции открываются для атмосферы и заполняются газом с атмосферным давлением. Хотя способ имеет то преимущество, что его возможно проводить быстро, без нагревания или охлаждения, в способе не происходит захвата внутрь частиц газа под давлением, что ограничивает емкость вспенивания композиции относительно композиций, производимых согласно способам, в которых газ под давлением захватывается в закрытых порах или закрытых внутренних пустотах.

Хотя существующие способы могут быть применены для приготовления вспененных добавок в напитки и пищу, сохраняется необходимость в способе производства вспенивающих композиций, которые могут быть применены для удержания и высвобождения больших количеств закачанного под давлением газа без недостатков существующих способов. Например, существующие способы подвергают целевые композиции действию высоких температур, выше температуры стеклования, что может приводить к коричневению композиции и образованию неприятных запахов. Кроме того, существующие способы предоставляют композиции с газом под давлением, захваченным в закрытых порах или закрытых внутренних пустотах, и, хотя объем захваченного газа под давлением может уменьшаться с течением времени, например, из-за повреждения, которое наносится композиции при погрузке и транспортировке, контакта с влагой в растворимых пищевых или питьевых смесях или воздействия паров атмосферной влаги, эти композиции не могут быть просто и быстро произведены в большом объеме с применением традиционного нагнетательного оборудования, в котором нет необходимости проводить нагревание и охлаждение. Кроме того, существующие композиции действительно не предоставляют легко перезаряжаемого источника газа под давлением, особенно при недоступности производственного оборудования.

Настоящее изобретение может быть применено для удовлетворения этих нужд, а также других потребностей, и предоставляет преимущества, как будет очевидно из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, согласно одному аспекту, настоящее изобретение предоставляет выделяющую газ сыпучую композицию, включающую в себя частицы, имеющие внешнюю поверхность, множество внутренних пустот в пределах частиц, множество ограниченных по размеру каналов в пределах частиц и приемлемый для кулинарии газ, содержащийся во внутренних пустотах при втором высоком давлении. Ограниченные по размеру каналы обеспечивают газообразное сообщение между внутренними пустотами и внешней поверхностью и имеют ограниченный диаметр. Ограниченный диаметр является эффективным в отношении (1) возможности приемлемого для кулинарии газа проходить через ограниченные по размеру каналы с внешней поверхности во внутренние пустоты, когда частицы приведены в контакт с приемлемым для кулинарии газом при первом высоком давлении, что приводит к частицам, в которых внутренние пустоты содержат приемлемый для кулинарии газ при втором высоком давлении и (2) возможности для газа, в пределах внутренних пустот при втором высоком давлении, уходить медленно и контролируемо из внутренних пустот через ограниченные по размеру каналы, когда частицы удаляются из зоны контакта с газом при первом высоком давлении. Второе высокое давление является равным или меньшим, чем первое высокое давление, но больше давления окружающей среды. Частицы, имеющие внутренние пустоты, содержащие приемлемый для кулинарии газ при втором высоком давлении, при контакте со средой на водной основе быстро растворяются, таким образом высвобождая приемлемый для кулинарии газ из внутренних пустот в среде на водной основе для образования пены, вспененного слоя или аэрированной фазы в среде на водной основе.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен способ производства выделяющей газ сыпучей композиции, включающей в себя частицы, имеющие внешнюю поверхность, множество внутренних пустот в пределах частиц, множество каналов ограниченного диаметра в пределах частиц и приемлемый для кулинарии газ, содержащий внутренние пустоты при втором высоком давлении в газовом сообщении между внутренними пустотами и внешней поверхностью. Способ включает в себя контактирование растворимого, высушенного распылением с инжектированным газом сыпучего компонента, включающего в себя частицы, имеющие внешнюю поверхность, множество внутренних пустот в пределах частиц и множество каналов ограниченного диаметра в пределах частиц с приемлемым для кулинарии газом при температуре окружающей среды при первом высоком давлении, так что приемлемый для кулинарии газ проходит через каналы ограниченного диаметра от внешней поверхности во внутренние пустоты для получения частиц, в которых внутренние пустоты содержат приемлемый для кулинарии газ при втором высоком давлении, и затем позволяя приемлемому для кулинарии газу в пределах внутренних пустот при втором высоком давлении медленно и контролируемо выходить из внутренних пустот через ограниченные по размеру каналы, когда частицы удаляются из зоны контакта с газом при первом высоком давлении. Второе высокое давление является равным или меньшим, чем первое высокое давление, но больше, чем давление окружающей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой график, представляющий зависимость начальной высоты вспененного слоя напитка от времени хранения капучиновой смеси.

Фиг. 2 представляет собой график, представляющий зависимость постепенно увеличивающейся начальной высоты вспененного слоя напитка от натурального логарифма времени хранения капучиновой смеси.

Фиг. 3 представляет собой график, представляющий зависимость влияния давления газа и времени при загрузке сыпучего компонента на начальную высоту вспененного слоя напитка кофе капучино.

Фиг. 4A-4F представляют собой фотографии на сканирующем электронном микроскопе внутренних поверхностей и структуры пор сыпучего компонента перед загрузкой газом под давлением.

Фиг. 5 представляет собой график, показывающий распределение постепенно увеличивающегося объема поры для сыпучего компонента, представленного на фиг. 4A-4F, в зависимости от среднего диаметра поры, полученный с применением интрузионного анализа методом ртутной порозиметрии.

Фиг. 6 представляет собой график, показывающий распределение постепенно увеличивающейся площади поверхности поры, для сыпучего компонента, представленного на фиг. 4A-4F, в зависимости от среднего диаметра поры, полученный с применением адсорбционного анализа с газообразным азотом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к выделяющим газ композициям и, в частности, к выделяющим газ сыпучим композициям, включающим в себя частицы, содержащие закачанный под давлением газ, удерживаемый в пределах их структуры пор. Согласно одному аспекту изобретения, выделяющая газ сыпучая композиция образована путем включения частиц, имеющих внешнюю поверхность, множество внутренних пустот в пределах частиц, множество ограниченных по размеру каналов в пределах частиц и приемлемый для кулинарии газ, содержащийся во внутренних пустотах при втором высоком давлении. Ограниченные по размеру каналы обеспечивают газовое сообщение между внутренними пустотами и внешней поверхностью и имеют ограниченный диаметр. Ограниченный диаметр является эффективным для (1) возможности приемлемого для кулинарии газа проходить через ограниченные по размеру каналы с внешней поверхности во внутренние пустоты, когда частицы приведены в контакт с приемлемым для кулинарии газом при первом высоком давлении, что приводит к частицам, в которых внутренние пустоты содержат приемлемый для кулинарии газ при втором высоком давлении, и (2) возможности для газа, в пределах внутренних пустот при втором высоком давлении, уходить медленно и контролируемо из внутренних пустот через ограниченные по размеру каналы, когда частицы удаляются из зоны контакта с газом при первом высоком давлении. Второе высокое давление является равным или меньшим, чем первое высокое давление, но больше, чем давление окружающей среды. Частицы, имеющие внутренние пустоты, содержащие приемлемый для кулинарии газ при втором высоком давлении, при контакте со средой на водной основе быстро растворяются, таким образом высвобождая приемлемый для кулинарии газ из внутренних пустот в среде на водной основе для приготовления пены, вспененного слоя или аэрированной фазы в среде на водной основе.

Применяемый здесь термин "структура пор" относится к множеству внутренних пустот частиц, и термин "внутренние пустоты" относится к открытым внутренним пустотам, также известным как открытые поры частиц, которые связаны, прямо или непрямо, с окружающей атмосферой и также могут быть взаимосвязаны одна с другой через каналы или отверстия, такие как трещины, отверстия, поры, и т.д., и/или их сочетания в частицах, где по меньшей мере часть таких отверстий имеют достаточно небольшой диаметр для существенного затруднения ухода из них закачанного под давлением газа путем молекулярного истечения. Применяемый здесь термин "закрытые внутренние пустоты", также известные как "изолированные внутренние пустоты" или "закрытые поры", относится к тем внутренним пустотам или порам частиц, которые не связаны с окружающей атмосферой.

Предпочтительно, по меньшей мере часть отверстий, присутствующих в частицах, представляют собой ограниченные по размеру каналы. То есть они имеют ограниченный диаметр, который является существенно меньшим (то есть около 1/10-й, предпочтительно, около 1/100-й, и более предпочтительно, около 1/1000-й от размера), чем диаметр по меньшей мере части внутренних пустот. Ограниченные по размеру каналы медленно переносят наружу молекулы газа из по меньшей мере части внутренних пустот, что эффективно для существенного затруднения истечения по меньшей мере части закачанного под давлением газа из дисперсной структуры пор. В ограниченных по размеру каналах, имеющих неоднородные поперечные сечения, диаметр наиболее узкого поперечного сечения представляет собой ограничивающий фактор, который управляет скоростью переноса молекул газа. Применяемый здесь термин "диаметр" описывает размер отверстия, ограниченного по размеру канала, или диаметр среднего поперечного сечения отверстия.

Предпочтительно, по меньшей мере часть ограниченных по размеру каналов имеют диаметр, который является меньшим, чем приблизительно 1 микрометр (мкм), более предпочтительно, меньшим, чем приблизительно 0,1 мкм, наиболее предпочтительно, меньшим, чем приблизительно 0,01 мкм, и, необязательно, меньшим, чем приблизительно 0,001 мкм. Диаметр 0,001 мкм эквивалентен 1 нанометру (нм) или 10 Ангстрем (Å), что только слегка больше, чем эффективные молекулярные диаметры, или так называемые кинетические диаметры, или диаметры при столкновениях, многих газов, таких как те, что присутствуют в атмосфере. Например, молекулярные диаметры водорода, гелия, неона, аргона, криптона, азота, кислорода, диоксида углерода и оксида азота находятся в диапазоне около 2-5 Å.

Открытые внутренние пустоты, из которых по меньшей мере часть прямо или непрямо связаны с окружающей атмосферой через ограниченные по размеру каналы, могут иметь в целом сферический вид с диаметром, предпочтительно находящимся в диапазоне приблизительно 0,01-2000 мкм, более предпочтительно, находящимся в диапазоне приблизительно 0,1-1000 мкм, и наиболее предпочтительно, находящимся в диапазоне приблизительно 1-100 мкм, хотя внутренние пустоты, имеющие другой вид и/или диаметр, также включены в объем изобретения. Индивидуальные частицы могут также иметь в целом сферический вид, с диаметром предпочтительно в диапазоне приблизительно 0,5-5000 мкм, более предпочтительно, в диапазоне приблизительно 1-1000 мкм, и наиболее предпочтительно, в диапазоне приблизительно 5-500 мкм, хотя частицы, имеющие другой вид и/или диаметр, также включены в объем изобретения. Способ заполнения частиц газом под давлением, также обозначаемым здесь как загрузка, типично не изменяет по существу вид или диаметр частицы, но может увеличивать число и/или диаметр отверстий и/или ограниченных по размеру каналов в частице. В некоторых случаях, например, когда с опрессованных частиц быстро снимают давление, некоторые частицы могут до некоторой степени расщепляться в результате внезапного развития несбалансированных сил, создаваемых молекулами газа на внутренние поверхности структуры пор.

Применяемый здесь термин "выделяющие газ" обозначает, что молекулы газа, присутствующие во внутренних пустотах частицы, исходят через отверстия во внутренних пустотах медленным и контролируемым образом, что в целом согласуется с установленными принципами истечения газа. Как известно для специалистов в данной области, согласно кинетической теории газов, скорость истечения идеального газа зависит от давления газа, температуры и молекулярной массы, объема контейнера, включающего в себя газ, и площади отверстий в контейнере. Если скорость истечения выражена как число молей (N) газа, который истекает через отверстие, имеющее площадь A, из контейнера в единицу времени (t), скорость может быть выражена как изменение N (dN) на изменение t (dt). Эта скорость может быть получена из dN/dt=A(Pi-Po)/(2πMRT)^0,5, где Pi представляет собой давление газа внутри контейнера, Po представляет собой давление газа вне контейнера, π представляет собой математическую постоянную пи (3,14), M представляет собой молекулярную массу газа, R представляет собой газовую постоянную и T представляет собой температуру. Число молей (N) газа, которое может вытечь из контейнера, может быть получено из уравнения идеального газа, выраженного как N=V(Pi-Po)/RT, где V представляет собой объем контейнера. Эти уравнения в общем управляют скоростью и продолжительностью истечения газов из сыпучих композиций по этому изобретению. Однако величины для A и Pi не являются легко измеримыми для сыпучих композиций, и, в результате, скорость и продолжительность истечения газа получают путем экспериментирования. Так как Pi постоянно уменьшается со временем, после того, как внешнее давление газа, приложенное к сыпучей композиции, удаляется, оно приближается к Po в целом с экспоненциальной скоростью, скорость истечения газа из сыпучей композиции в целом уменьшается экспоненциально с течением времени до тех пор, пока давление газа (Pi) в контейнер не достигает равновесия с давлением газа (Po) в окружающей атмосфере или вакууме.

Необходимо, однако, заметить, что в области физической химии истечение газа представляет собой идеализированный тип диффузии газа, который в целом представляется как последовательный поток одиночных молекул газа через небольшое отверстие, имеющее пренебрежимую длину, которое имеет место при относительно небольшом давлении газа, понижающемся в направлении от более высокого внутреннего и к меньшему внешнему давлению газа, при отсутствии столкновений с другими молекулами газа или со стенками отверстия при нахождении в пределах отверстия. Таким образом, поведение выделяющих газ композиций согласно настоящему изобретению, как ожидается, не может точно соответствовать физико-химическим взаимосвязям, производимым из кинетической теории газов, так как эти взаимосвязи получены, основываясь на поведении идеальных газов в идеальных условиях. Высокие давления, типично применяемые согласно настоящему изобретению, могут приводить к тому, что газы значительно отклоняются от идеального поведения. Также, композиции согласно настоящему изобретению типично имеют сложную, неоднородную структуру пор, характеризуемую широким диапазоном внутренних пустот, отверстий и диаметров ограниченных по размеру каналов. Далее, ограниченные по размеру каналы могут существовать как длинные или извилистые поры или как трещины с неровными поверхностями, что позволяет молекулам газа сталкиваться с другими молекулами, присутствующими там, и/или с окружающими стенками.

Во многих случаях опрессованные сыпучие компоненты согласно настоящему изобретению могут в начале высвобождать молекулы газа, в целом, согласующимся с установленными принципами объемного потока законом (то есть законом так называемого массового расхода, вязкого потока или турбулентного потока) в течение сравнительно короткого периода (то есть секунд или минут) сразу после сброса давления, так как закачанный под давлением газ, удерживаемый в пределах внутренних пустот, связанных с атмосферой через любые неограниченные по размеру каналы, может быстро истекать без существенного затруднения. Это относительно скоротечное начальное высвобождение газа будет типично переходить быстро в молекулярное истечение, которое будет затем преобладать в течение гораздо большего периода времени. Действительно, в таких случаях, переход к молекулярному истечению типично имеет место быстрее, чем время, требующееся для измерения содержания газа, удерживаемого в пределах частицы и скорости потери газа из нее.

Скорость истечения газа главным образом управляется структурой пор частиц и будет, в целом, уменьшаться с уменьшением диаметра, числа и/или объема отверстий и ограниченных по размеру каналов, связывающих внутренние пустоты с окружающей атмосферой. Если частицы действительно не имеют требующейся структуры пор, то молекулярное истечение или не будет иметь места, или будет иметь место только в течение очень короткого периода времени, что должно серьезно ограничить применимость композиции, в качестве вспенивающего агента. Скорость и продолжительность истечения газа может быть подвержена влиянию, в различной степени, других физических свойств сыпучего компонента, таких как диаметр, число и/или объем внутренних пустот, отношение объема внутренних пустот к объему ограниченного по размеру канала, и общей площади ограниченных по размеру канала отверстий, также как условий обработки, таких как давление газа и время, применяемое для заполнения структуры пор закачанным под давлением газом.

Известно, что процесс истечения газа в модельной системе, такой как контейнер, имеющий маленькое отверстие, облегчается, если средняя длина свободного пробега молекул газа (среднее расстояние пробега между столкновениями), присутствующих в контейнере, является большой по сравнению с диаметром маленького отверстия и маленькой по сравнению с диаметром контейнера. Эти условия уменьшают частоту столкновений молекул газа со стенками контейнера и с маленьким отверстием и приводят к замедлению скорости, с который газ вытекает из контейнера. Без необходимости быть связанным с любой теорией, предполагается, что истечение газа из композиций согласно настоящему изобретению аналогичным образом облегчается присутствием по меньшей мере некоторых диаметров ограниченных по размеру каналов, которые являются относительно маленькими, и по меньшей мере некоторые диаметры внутренних пустот, которые являются относительно большими, по сравнению со средней длиной свободного пробега молекул газа, присутствующих в пределах структуры пор сыпучей композиции.

Средние длины свободного пробега различных молекул газа в различных условиях могут быть оценены с применением установленных закономерностей, предписываемых кинетической теорией газов. Средняя длина свободного пробега в целом увеличивается с уменьшением давления газа и с увеличением молекулярной массы газа. При относительно высоких давлениях, типично применяемых для загрузки газа в сыпучие композиции согласно настоящему изобретению, существенно сокращенные средние длины свободного пробега молекул газа могут увеличивать скорость, с которой газ течет через по меньшей мере некоторые ограниченные по размеру каналы во внутренние пустоты, для благоприятного сокращения времени, требующегося для загрузки газа. Наоборот, сокращенные средние длины свободного пробега, которые преобладают сразу после снятия давления с композиции, могут вызывать более быструю скорость ухода газа из частиц, чем скорость, которая имеет место после периода времени, достаточного для уменьшения давления газа и, таким образом, удлинения средней длины свободного пробега. В результате, скорость истечения газа неуклонно уменьшается, с экспоненциальной скоростью после сброса давления.

Известно, что молекулы газа в модельных системах истечения сталкиваются друг с другом и с внутренней поверхностью контейнера до прямого "соударения" с маленьким отверстием, что ведет к выходу из контейнера. Снова, без желания иметь ограничения любой теорией, предполагается, что этот механизм в целом преобладает в выделяющих газ композициях согласно настоящему изобретению, за исключением того, что молекулы газа сталкиваются с другими молекулами газа и с поверхностями внутренних пустот до их прямого "соударения" с отверстием или ограниченным по размеру каналом для вытекания из внутренних пустот в окружающую атмосферу. Далее, так как внутренние пустоты, присутствующие в композициях согласно настоящему изобретению, могут быть сильно взаимосвязаны, предполагается, что молекулы газа могут обмениваться между потенциально большим числом внутренних пустот, до некоторой степени, вероятно, через процесс объемного течения в добавление к молекулярному истечению, через отверстия и ограниченные по размеру каналы, и что полученный лабиринтообразный путь, который молекулы газа могут проходить в пределах структуры поры, может благоприятно замедлять скорость истечения, которая измеряется по конечному уходу молекул газа из внешних отверстий или ограниченных по размеру каналов на поверхность частицы.

Таким образом, ограниченные по размеру каналы предпочтительно имеют диаметр в диапазоне от около 2 до приблизительно 5000 раз, более предпочтительно, в диапазоне от около 2 до приблизительно 500 раз, и наиболее предпочтительно, в диапазоне от около 2 до приблизительно 50 раз от диаметра молекул газа, удерживаемого в пределах внутренних пустот. Со ссылкой на молекулы газа, удерживаемого в пределах внутренних пустот, термин "удерживать" обозначает, что газ присутствует в открытых внутренних пустотах частицы и способен входить и покидать внутренние пустоты за достаточное время. Предпочтительно, после загрузки газа в сыпучую композицию согласно вариантам осуществления этого изобретения, большая часть газа, присутствующего в частице, представляет собой закачанный под давлением газ, удерживаемый в ее открытых внутренних пустотах, которые связаны с окружающей атмосферой. Остаток любого газа, который может присутствовать в порошке, представляет собой главным образом газ без давления, захваченный в закрытые внутренние пустоты при получении частицы, таком как сушка распылением с инжектированным газом водных растворов.

Применяемый здесь термин "структура", "дисперсная структура", "структура частицы" или "структура порошка" обозначает структуру, которая содержит большое число внутренних пустот, которые взаимосвязаны и/или открыты для атмосферы. Термин "структура пор" обозначает структуру, которая содержит внутренние пустоты, отверстия и ограниченные по размеру каналы, все из которых открыты для атмосферы и по меньшей мере до некоторой степени могут быть взаимосвязаны друг с другом. Внутренние пустоты, присутствующие в пределах структуры пор, способны к удержанию большого объема закачанного под давлением газа, который высвобождается в виде пузырьков при растворении частицы в жидкости для получения пены, вспененного слоя, аэрированной фазы или другого эффекта. Термин "аморфный" обозначает стекловидную структуру, которая является преимущественно некристаллической.

Термин "порошковая растворимая вспенивающая композиция", "порошковая вспенивающая композиция", "сыпучая вспенивающая композиция" или "вспенивающая композиция" обозначает любую сыпучую композицию, которая является растворимой или дезинтегрируется в жидкости, и особенно в водной жидкости, и которая при контакте с такой жидкостью образует пену или вспененный слой или приводит к образованию аэрированной фазы.

Термин "температура окружающей среды" обозначает комнатную температуру, которая типично находится в диапазоне приблизительно 18-30°C, но может быть более высокой или низкой. Температура окружающей среды часто обозначается в научных экспериментах как "при 25°C", как это делается здесь, даже хотя действительная комнатная температура может быть слегка более высокой или низкой. Термин "атмосферное давление" обозначает давление окружающей среды, которое слегка варьируется вместе с погодой и высотой, равняется давлению в 1 атмосферу на уровне моря. Термин "газ под давлением" обозначает газ, сжатый до давления большего, чем давление окружающей среды, и также известен как газ со сверхатмосферным давлением.

Газы, которые могут предпочтительно применяться согласно настоящему изобретению, могут быть выбраны из азота, диоксида углерода, оксида азота, воздуха, аргона, кислорода, гелия, водорода или их смеси. Азот является предпочтительным, но любой другой пищевого качества газ может быть применен для приложения внешнего давления газа к порошку. Газы, которые не утверждены для применения в пищевой промышленности, могут быть применены для производства композиции согласно настоящему изобретению, которые не предназначаются для потребителей. Также, в определенных применениях продукта, может быть желательно опрессовывать сыпучие компоненты с применением альтернативного газа, такого как газообразный углеводород, приемлемого для кулинарии газообразного хладагента, галогенированого углеводорода или их смеси. Некоторые из этих газов могут иметь гораздо более высокие молекулярные массы, чем обычные атмосферные газы, и могут, следовательно, предоставлять значительно более низкие скорости истечения из композиций, в соответствии с другими преимуществами. Неограничивающие примеры альтернативных газов включают в себя пропан, фреон 115 и фреон 318.

Выделяющие газ композиции согласно настоящему изобретению предпочтительно образуются приемлемыми для кулинарии веществами, способными сохранять значительные объемы закачанного под давлением газа в течение предварительно определенных периодов времени, варьирующихся от минут до лет, в зависимости от физических свойств сыпучего компонента, давления и композиции газа, удерживаемого в них, температуры хранения и способов упаковки. Способы обработки и упаковки, включая необязательно упаковку под давлением газа, могут легко контролироваться для приготовления выделяющей газ композиции согласно настоящему изобретению или ее смесей, таких как растворимая пища и питьевые смеси, содержащие вспенивающие композиции согласно настоящему изобретению, которые имеют срок хранения, особенно подходящий для различных применений продукта. Обработка может быть проведена на большом объеме, например, на производственном оборудовании, или в меньшем объеме, например, на оборудовании в розничной или пищевой сети, где продукт потребляется, продается или распределяется.

Сыпучий компонент может включать в себя различные формы, включая углеводные, белковые и/или их смеси. В одной предпочтительной форме сыпучий компонент имеет аморфную структуру и включает в себя низкой плотности, высушенный распылением с инжектированным газом порошок из снятого молока (SMP). Применяемые здесь термины "порошок из снятого молока" и "SMP" обозначают сыпучий компонент, включающий в себя высушенное снятое (обезжиренное) молоко; эти термины включают в себя порошковое снятое молоко, нежирное сухое порошковое молоко (NFDM) или их сочетание. SMP и NFDM порошки типично имеют подобные составы, но могут иметь слегка различные содержания белка, так как первый должен иметь по меньшей мере 34% по массе белка, а содержание в последнем не регулируется и типично составляет 34-37% белка по массе. Термины SMP и NFDM часто применяются взаимозаменяемо, и любое обозначение часто может применяться для описания того же порошка. SMP и NFDM порошки, такие как те, что применяются в настоящем изобретении, типично содержат около 1% по массе диспергированного остаточного молочного жира, но точный уровень не критичен и может быть более высоким или низким.

Другие пригодные выделяющие газ композиции могут быть получены из низкой плотности, высушенных распылением с инжектированным газом порошковых видов молока, имеющих уровни жира более высокие, чем уровни для SMP и NFDM порошков. Такие порошки могут, однако, быть более восприимчивы к окислению и образованию неприятных запахов, что может ухудшать качество аромата и уменьшать срок хранения. Далее, пригодные выделяющие газ композиции могут быть произведены из низ