JP5435958B2 - 脂肪含有粉末の低温液体溶解性の改善 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、粉末の分野、具体的には、低温液体（例えば、水）での改善された溶解性を有する脂肪含有粉末の分野、及び、そのような粉末を製造する方法に関連する。

背景

この数十年の期間中、低温の液体に即座に溶ける粉末についての市場が成長し続けている。そのような粉末は、様々な適用が、乾燥・粉末化された栄養成分に基づく飲料物又は液体食料品を製造することにおいて見出される。

液体における粉末の再構成は４つのステップ、すなわち、濡らすことができること（濡れ性）、浸すこと／沈めること、分散すること、及び、溶解することに分けることができる。これらの個々の再構成ステップの間には明確な境界がないが、濡れ性は、粉末の塊における水／液体の浸透を支配するので、最も影響力の大きい要因であると一般に見なされている。

多くの研究では、濡れ性が、溶媒に対する粉末の接触角（これはさらには、粉末の脂肪含有量に依存する）、及び、粉末の粒子サイズによって主に影響されることが示されている。液体の浸透に関して粉末の濡れ性に影響を及ぼす他の要因には、粉末の多孔性、液体の粘性、及び、液体と粉末との間における表面張力が含まれる。

これに関して、凝集した粉末、すなわち、粒子の一つ一つがより大きい顆粒又は凝集物を形成している粉末は、水と混合されたとき、普通の粉末の場合よりも、改善された濡れ性を有することが長い間知られている。

例えば、米国特許第３，８２１，４３６号明細書は、易流動性（free-flowing）で、非吸湿性で、また、高温及び低温の両方の液体において容易に水溶性である、食品において使用されるための粉末を記載する。この特許明細書における実施例では、濡れ性、従って、９℃〜１０℃での水における溶解性が粒子のサイズによって影響されることを示している。

しかしながら、脂肪含有粉末は、脂肪の薄い層を粒子の表面に有し、これにより、脂肪含有粒子を冷水中で反発させる傾向があるので、凝集は、脂肪含有粉末の場合には十分でない。実際、粉末の、脂肪で覆われた表面は疎水性であり、液体に対する粉末の大きい接触角をもたらしており、従って、このことは粉末を濡れにくくし、溶けにくくしている。

そのうえ、脂肪の融点が溶媒の温度よりも高いならば、これらの粉末は一層悪化した濡れ性を示すことになる。

今日まで、この問題に対する解決としては、例えば、ダイズレシチンなどの表面活性剤（界面活性剤）の使用であって、これらの粉末の表面性状を改変することができる。

しかしながら、界面活性剤の使用はまた、例えば、流動性など、これらの粉末の他の性質に負の影響を及ぼし得るし、また、官能的特性に影響さえ及ぼし得る（例えば、特徴的なダイズ風味）。

本発明の目的は、例えば、水などの低温の液体における脂肪含有粉末の溶解性を改善することである。

概要

本発明の目的は、独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項により、本発明の中心的概念がさらに展開される。

この目的のために、本発明は、第１の態様において、低温の液体に可溶である脂肪含有粉末組成物を提案する。粉末粒子の脂肪表面には、粒状流動剤が会合する。

より具体的には、本発明は、脂肪により覆うことができる粉末粒子を提供する。粒子の表面には、より小さい平均直径サイズを有する流動剤の粒子が会合する。

本発明の第２の態様によれば、粒状流動剤を前記粉末に加えるステップを含む、脂肪含有粉末の溶解性を改善する方法が提供される。

さらに、本発明の第３の態様によれば、低温の液体における脂肪含有粉末の溶解性を改善するための粒状流動剤の使用が提供される。

本発明は、発明の例示的な実施形態及び添付の図面の図によって詳しく記載される。

説明において示される百分率は、別途言及される場合を除き、重量比による百分率に関連する。

発明の詳細な説明

好ましくは、本発明による脂肪含有粉末は、少なくとも０．１％から５０％までの脂肪を含むことができる。粉末粒子の表面には、粒状流動剤が会合する。

このことが図１に概略的に示される。図において理解され得るように、流動剤粒子は、粉末粒子と比較して、サイズがより小さい。このことにより、粉末粒子は、流動剤粒子が粉末粒子の表面に密に会合するように数個の流動剤粒子と接触することが可能になる。このことは、付着する流動剤粒子によって取り囲まれる粉末粒子をもたらす。粉末粒子表面と、流動剤粒子との間における分子間力は、そのような分子間力により、堅固な会合が、粉末粒子と流動剤粒子との間に生じるようにする。脂肪含有粉末の冷水溶解性を改善すると考えられるのは、粉末粒子の、流動剤粒子によるこの「被覆」である。

粉末粒子への流動剤粒子のこの付着により、粉末の表面性状の改変がもたらされる。

脂肪含有粉末の場合、脂肪含有粉末の疎水的な表面特性が改変され、その結果、粉末を低温の液体においてより可溶性にする、より親水性の表面がもたらされる。流動剤の濡れ性特性が、「被覆された」脂肪含有粉末の濡れ性を決定すると考えられる。

流動剤粒子を粉末粒子にカップリングすることにより、低温の液体における粉末の濡れ性が増大することもまた考えられる。濡れ性（粉末再構成におけるステップの１つ）における改善により、粉末の溶解性が必然的に促進されることになる。

溶解性の改善のためには、流動剤粒子の多孔性、及び、結果として、流動剤の密度もまた重要である。多孔性が大きいほど（従って、密度が低いほど）、溶解性が良好になる。好ましくは、流動剤は１００ｇ／ｌ未満のタップ密度（tapped density）を有する。流動剤の低いタップ密度は、粉末粒子を被覆することにおいて好都合である。というのは、より少ない量の流動剤が、その場合、同じ効果のために必要となるからである。

本発明によれば、粒状流動剤は、シリカ、アルミノ珪酸ナトリウム（sodium silico aluminate）及びケイ酸アルミニウムなどから選択することができる。好ましくは、３００ミクロン未満、より好ましくは、２００ミクロン未満、より一層好ましくは、１ミクロン〜２０ミクロンの間、最も好ましくは、２ミクロン〜７ミクロンの間、の平均粒子直径サイズを有するシリカ（二酸化ケイ素）である。

粉末自体の平均直径サイズは、例えば、１００ミクロン〜５００ミクロンの範囲、好ましくは、２００ミクロン〜４００ミクロンの範囲であり得る。

従って、粒状流動剤の大きさは、図１に示されるような被覆を可能にするために、粉末の大きさよりも小さい。

理論によってとらわれることを望まないが、直径が小さい流動剤の粒子の使用により、ファンデルワールス力が、流動剤粒子を脂肪含有粒子の表面に固定するために十分に大きいという利点が提供されると考えられる。このことは、粉末の表面の性状を改変し、それにより、粉末の表面をより親水性にし、従って、より水溶性にし、具体的には、（例えば、５℃の温度を有する）冷水においてより可溶性にするという有益な効果を有する。

本発明による粉末組成物に存在する粒状流動剤は、好ましくは、粉末の０．１重量％〜１０重量％の量で存在し、最も好ましくは、粉末の１重量％〜５重量％の量で存在する。正確な量はまた、粉末の脂肪含有量にも依存する。脂肪含有量が低いほど、流動剤は少なくてすむ。

小さいサイズの流動剤を上記で記載された量で使用することによってもたらされる相乗的利点は、得られた粉末の流動性及び濡れ性における予想外の改善である。

本発明による脂肪含有粉末組成物は０．１％から５０％までの脂肪を含むことができ、この場合、脂肪供給源は動物起源及び／又は植物起源である。本発明を適用する場合、脂肪は、低融点脂肪、高融点脂肪又はこれらの組合せから選択することができる。

「低融点」脂肪とは、０℃よりも低い融点を有する任意の脂肪を意味する。そのような脂肪の例には、ラード、ダイズ油、植物油、カノーラ油、菜種油、綿実油、ココナッツ油、中鎖トリグリセリド油などがある。

「高融点」脂肪とは、０℃よりも高い融点を有する任意の脂肪を意味する。そのような「高融点脂肪」の例には、バター脂肪、獣脂、水素化獣脂、水素化油、パーム油、ピーナッツ油などがある。

本発明によれば、０：１から３：１に及ぶ比率での高融点脂肪対低融点脂肪の組合せを使用することができる。

本発明の好ましい実施形態において、高融点対低融点の比率は２：１である。実際、総脂肪含有量が、２／３重量％の高融点脂肪と、１／３重量％の低融点脂肪とであるような、高融点脂肪及び低融点脂肪の組合せにより、粉末の冷水溶解性が改善されることが驚くべきことに見出されている。この効果は、脂肪の融点が、通常の場合には、低温の溶媒での溶解性における非常に重要な要因であると見なされるという知識の点から見て予想外である。そのうえ、そのような組合せは、高融点脂肪のみが独立して使用されるときに必要とされる量と比較した場合、より少ない流動剤が、冷水溶解性を達成するために必要とされるという驚くべき利点をもたらす。

高融点脂肪及び低融点脂肪の混合は、物理的特徴及び風味を考慮に入れるために選択され、相当の費用的利点を提供するのと同様に、より良好な安定性を粉末組成物に提供するという利点を有する。

本発明の粉末組成物は、タンパク質及び炭水化物から選択される少なくとも１つのさらなる構成要素を含むことができる。炭水化物の好ましい供給源は、例えば、マルトデキストリンであり、マルトデキストリンは、６０％までの量で、さらには７５％までの量でさえ、本発明の粉末組成物において使用することができる。タンパク質の好ましい供給源が脂肪非含有の乳固形物（ＭＳＮＦ）によって提供され、６０％までの量で組成物に存在させることができる。

本発明の粉末組成物はさらに、様々な安定剤を含むことができる。これらには、０．１％〜０．７％の量で単独又は混合物の形態で使用される、イナゴマメ粉、グアル粉（guar flour）、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、キサンタン、カラギーナン、ゼラチン、デンプン、卵アルブミン、ダイズアルブミンが含まれ得る。

必要に応じて使用される他の任意選択のさらなる成分には、乳化剤が含まれ、そのような乳化剤には、０．１％〜１％の量での蒸留モノグリセリド、モノグリセリド及びジグリセリド、モノグリセリドの酢酸エステル、モノグリセリドの有機酸エステル、脂肪酸のソルビタンエステル、脂肪酸のプロピレングリコールエステル、脂肪酸のポリグリセロールエステル、ダイズレシチン、スプリットレシチン（split lecithin）及び上記の任意の組合せが含まれ得る。

粉末組成物はさらに、ビタミン、ミネラル、例えばβ−カロテンのような着色剤、及び／又は、例えばデキストロース又はスクロースのような甘味剤を含有する場合がある任意のタイプの風味剤（flavourings）を含むことができる。

本発明の粉末組成物は、液体と混合されたときには、例えば、コーヒー、チョコレート飲料、果実ドリンク、ミルクベースの飲料物、カクテル、液体食料品などのインスタント飲料物を提供する。本発明の粉末組成物はさらに、例えば、コーヒーミックスなどの粉末ミックス組成物を形成するために、例えば、インスタントコーヒー顆粒、糖などの他の乾燥成分と混合することができる。本発明の粉末組成物はまた、乳幼児用調合乳（infant formulae）の基剤を形成することができる。

本発明の脂肪含有粉末の低温の液体での濡れ性及び可溶性における改善は、流動剤が、普通の粉末におけるケーキング（すなわち、粉末の水分吸収）を防止するために従来から使用されるという事実を考慮すれば、なおさら驚くべきことである。

本発明はまた、低融点脂肪の使用に通常の場合には制限され、また、脂肪含有粉末の味覚及び流動性に影響を及ぼし得る界面活性剤（これは脂肪含有粉末における「表面改質剤」として従来から使用される）により被覆される、この分野で見出される通常の粉末と比較して、優れた効果をもたらす。

本発明のプロセスを行うために、脂肪含有粉末は、この分野で広く知られている手段に従って製造することができる。例えば、成分の組合せを、均一な分散物（uniform dispersion）を形成するために水又は別の液体成分と混合することができる。混合物は低温殺菌され、組成物に依存して約３５％〜７５％の固形分に蒸発処理され、その後、濃縮物は均質化され、最終的に乾燥される。乾燥温度は、濃縮物の組成、炭水化物含有量、脂肪含有量、総固形分などに依存して７０℃〜１００℃の間で変化させることができる。組成物は、均一な粉末を形成するために通常の噴霧乾燥機で乾燥することができる。その後、粒状流動剤を製造された粉末に加え、十分に混合し、その結果、粉末粒子が、具体的には、粉末粒子の脂肪表面が粒状流動剤と会合するようにすることができる。

これにより、さらなる加工（例えば、凝集化など）が必要とされないという利点がもたらされる。得られた粉末は、費用のかかるさらなる加工工程を何ら伴うことなく、改変された再構成特性を有する。

本発明は、好ましい実施形態及び配合様式（modes of formulation）の実施例を参照して下記に記載される。しかしながら、様々な適合化及び／又は改変を、本発明の範囲内に留まりながら行うことができる。

レシピＡ（高融点脂肪）

レシピＢ（高融点脂肪及び低融点脂肪のミックス）

レシピＣ（低融点脂肪）

上記レシピは良好な冷水溶解性を呈する。

実施例２：比較例

下記の比較試験では、脂肪含有粉末の冷水溶解性に対する種々の流動剤の粒子サイズ及び密度の影響が示される。試験は、レシピＡに従った粉末に対して行われ、この場合、流動剤はそれぞれの試験について変更される。

粉末の再構成挙動は、適合化された溶解試験によって評価される。１８ｇの粉末を、１５０ｍＬの冷水（５℃より低い）が入ったビーカーに注ぐ。粉末の沈み性能を５秒の最初の時間区間で観察する。溶解しない粉末の量は、スプーンによる更なる１５秒間の撹拌の後に、ふるい分けによって決められる。ふるいを写真に撮り、評価する。ふるいの上に残渣がないか、又はより少ないことは、冷水溶解性が良好であることを意味する。

流動剤：シリカ、粒子サイズ：１００μｍ、タップ密度：２８０ｇ／ｌ。

流動剤：シリカ、粒子サイズ：５μｍ、タップ密度：７５ｇ／ｌ。

流動剤：ケイ酸アルミニウム、粒子サイズ：５μｍ、タップ密度：３００ｇ／ｌ。

流動剤：シリカ、粒子サイズ：３μｍ、タップ密度：７０ｇ／ｌ。

流動剤：シリカ、粒子サイズ：１５μｍ、タップ密度：１７５ｇ／ｌ。

上記の表から、小さい粒子サイズ、ならびに、低いタップ密度（大きい多孔性）が、冷水溶解性を達成するために望ましいことが明らかである。

図１は、本発明の粉末組成物において見出され得るような個々の粉末粒子を示す。この粉末粒子は、流動剤の粒子が付着することができる脂肪表面を含む。図１における大きさは縮尺通りに描かれていないが、流動剤粒子は、どのような場合でも、粉末粒子よりも小さい。

Claims (23)

1. 粉末粒子の脂肪表面に粒状流動剤が会合することを特徴とし、
   前記粒状流動剤が、シリカ、アルミノ珪酸ナトリウム、ケイ酸アルミニウム又はこれらの任意の組合せから選択され、
   前記粒状流動剤が１ミクロン〜２０ミクロンの間の平均粒子サイズを有し、
   前記粒状流動剤が１００ｇ／ｌ未満のタップ密度を有する、低温の液体に可溶性である脂肪含有粉末組成物。
2. 前記流動剤の粒子サイズが平均粉末粒子サイズよりも小さい、請求項１に記載の粉末組成物。
3. 前記粒状流動剤が２ミクロン〜７ミクロンの間の平均粒子サイズを有する、請求項１又は２に記載の粉末組成物。
4. 前記粒状流動剤が粉末組成物の０．１重量％〜１０重量％の量で存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉末組成物。
5. 前記粒状流動剤が粉末組成物の１重量％〜５重量％の量で存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉末組成物。
6. 前記組成物の総脂肪含有量が０．１重量％〜５０重量％の間である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉末組成物。
7. 前記脂肪が、０℃よりも低い融点を有する、請求項６に記載の粉末組成物。
8. 前記脂肪が、０℃を越える融点を有する、請求項６に記載の粉末組成物。
9. 前記脂肪が、０：１〜３：１の範囲の０℃よりも高い融点を有する高融点脂肪対０℃よりも低い融点を有する低融点脂肪の比率からなる、請求項６〜８のいずれか一項に記載の粉末組成物。
10. 前記総脂肪含有量が、２／３重量％の０℃よりも高い融点を有する高融点脂肪と、１／３重量％の０℃よりも低い融点を有する低融点脂肪とである、請求項６〜９のいずれか一項に記載の粉末組成物。
11. 前記組成物が、タンパク質及び炭水化物から選択される少なくとも１つのさらなる成分を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の粉末組成物。
12. 前記組成物が、安定剤、乳化剤、ビタミン、ミネラル、風味改質剤及び着色剤から選択される少なくとも１つのさらなる成分を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粉末組成物。
13. 粉末粒子の表面に、平均粉末粒子直径よりも小さい平均直径を有する請求項１記載の粒状流動剤の粒子が会合していることを特徴とする、食品成分の粉末粒子。
14. 前記流動剤粒子の大きさが平均粉末粒子サイズの少なくとも１／１０より小さい、請求項１３に記載の粉末粒子。
15. 粉末に請求項１記載の粒状流動剤を加えるステップを含む、低温の液体における脂肪含有粉末の溶解性を改善する方法。
16. 前記流動剤の粒子サイズが平均粉末粒子サイズよりも小さい、請求項１５に記載の方法。
17. 前記粒状流動剤が２ミクロン〜７ミクロンの間の平均粒子サイズを有する、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 前記粒状流動剤が粉末組成物の０．１重量％〜１０重量％の量で存在する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記組成物の総脂肪含有量が０．１重量％〜５０重量％の間である、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. ０℃よりも高い融点を有する高融点脂肪対０℃よりも低い融点を有する低融点脂肪の比率が０：１〜３：１の範囲にある、請求項１９に記載の方法。
21. 食品粉末及び食品成分粉末の冷水溶解性を改善するための請求項１記載の粒状流動剤の使用。
22. 前記流動剤の粒子サイズが平均粉末粒子サイズよりも小さい、請求項２１に記載の使用。
23. 前記粒状流動剤が粉末組成物の０．１重量％〜１０重量％の量で存在する、請求項２１又は２２に記載の使用。

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