微膠囊包封的用於焙烤製品的甜味劑的製作方法

2023-04-24 01:33:16

專利名稱：微膠囊包封的用於焙烤製品的甜味劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用包封技術使用於焙烤製品的人工合成和某些天然甜味劑更加穩定。所述的焙烤製品包括如蛋糕、餡餅、餅乾及包括糖果在內的一些糖果糕點製品。具體而言，本發明涉及包封天冬氨醯苯丙氨酸甲酯(以下稱為Aspartame)的方法以提供具有PH值、溫度和溼度穩定性的較小的膠囊。
Aspartame是目前用於「冷」食品和短時加熱食品中的一種人工合成甜味劑。所謂冷食品是指蘇打水、牙膏以及在室溫下加工的小吃食品等。短時加熱食品包括咖啡和茶等飲料。但Aspartame在焙烤製品中的效果並不很好，這可能是因為PH值、高溫和高溼的綜合作用使Aspartame發生化學降解的緣故。因而，對蛋糕、餅乾、餡餅等需在高溫下焙烤幾分鐘到幾乎1小時的食品來說，像Aspartame等對溫度、PH值或溼度敏感的甜味劑就不是理想的選擇對象。
為了能生產出存在有Aspartame的焙烤產品，人們已做過多種嘗試。但是，對該化合物所作的種種改進仍然無效。對Aspartame粉末進行塗覆以保護它不會因長期的高溫、PH和溼度作用而損壞似乎是一種可行的方案，但是傳統的膠囊包封方法使得微膠囊包封的Aspartame產物存在有下述問題1.生產的膠囊尺寸太大從而影響到膠囊在整個麵糊中的分布。膠囊大使得分布不好，這導致在蛋糕或餅乾內許多地方沒有甜味或者是由於產品的外觀出現了斑點而影響美觀。
2.現有技術中，脂肪/蠟材料可被用作膠囊的殼層材料來包封Aspartame。但是，觀察膠囊可以發現，膠囊有一系列的破裂或損傷。據認為這是由於蠟從其熔化狀態再形成固體時硬化而引起的。高PH值水(例如按許多蛋糕在配方生產時)均可能通過這些裂縫進入殼內並直接影響內芯。
3.單層、薄殼的微膠囊的強度太差不能承受攪拌操作中的剪切力，因而當它們被置於傳統的食品或蛋糕麵糊混合裝置中時經常破碎。
4.使用蠟或其它塗層經常會使膠囊殼上產生靜電，進而導致膠囊的附聚。這也使膠囊不能在整個麵糊中充分分散，從而出現空白點。
本發明是一種可以避免上述缺陷的方法。本發明提供了較小的膠囊，它的附聚作用小，膠囊殼密封更完全，從而防止或減少了能導致上述問題的裂縫或損傷的機會。


圖1描述了幾種可用來包封甜味劑的微膠囊結構。
圖2為使用脂肪/蠟粘接材料的粒狀Aspartame的DSC溫度記錄圖譜。
圖3為使用天然聚合物作膠囊的包覆殼體，經包封的Aspartame的DSC溫度記錄圖譜。
圖4描述了在大多數焙烤過程中，承受溫度、PH值和溼度時，Aspartame產生的分解產物。
圖5是表示在標準溫度下，Aspartame在各種PH值時的分解範圍的曲線圖。
圖6描述了在包封Aspartame時脂肪或蠟的使用情況，表示了普通脂肪/蠟塗層與熟成脂肪/蠟塗層的應用對比。
圖7給出了使用熟成脂肪和蠟包封顆粒甜味劑的方法的方框圖。
圖8給出了所謂凝集法的膠囊包封的現有技術。
天然的、人工合成的或者天然與人工合成材料混合的食品甜味劑用一種物質塗覆以使甜味劑在各種焙烤製品的條件下保持功效，此外提供一種使與採用某些合成甜味劑相關的任何餘味得以減小的方法。表2A和2B分別給出了部分天然甜味劑和合成甜味劑。
可以參考T.Cea等人的美國專利4，384，004和J.Tsau等人的美國專利4，704，288。這兩篇專利都描述了包封的Aspartame。Tsau描述了在焙烤製品應用領域使用包封的Aspartame。Tsau給出了包含脂肪物質的塗層，膠囊粒徑超過177μm。業已發現，這些膠囊在各種焙烤製品中都產生空白點上述食品包括蛋糕、餡餅和餅乾。「空白點(Void Spots)」定義為焙烤製品中沒有甜味的區域，它們或是整體上缺少甜味劑，無味，或是實際上與口味不相符。
空白點可能是因為膠囊沒有完全形成造成的，因而只能對Aspartame提供微弱的保護，以至在焙烤過程中芯料發生降解(Aspartame是對PH值、溼度和溫度敏感的物質，結果使Aspartame分子分解成為一些具有令人討厭的口味或淡味的分解副產物，如圖4所述)。
由於膠囊太大而使其不能在麵糊內充分分散也可形成空白點。空白點導致焙烤製品內部分布不良，在許多區域留下空白點，使這部分區域缺少甜味。表5給出了含同樣量Aspartame甜味劑的巧克力蛋糕在焙烤後甜味的存留率，所述甜味劑為未經處理或粒狀的Aspartame甜味劑和與之相比較的各種包封的Aspartame試樣。需要注意的是，相應於表6所列尺寸，平均顆粒尺寸大於650μm的粒狀Aspartame根據表3所給出的品嘗試驗存在一些空白點。
由於大顆粒在焙烤中存留而完好無損，特別是在如巧克力蛋糕這樣的深色焙烤製品上清晰可見，因此空白點還使蛋糕表面出現斑點。表1顯示了未經處理和粒狀的Aspartame與平均尺寸較小的經包封的Aspartame樣品相比在蛋糕中使用時所形成的外觀情況。如表6所示，未經處理的Aspartame的平均粒徑僅僅為29μm，而粒狀Aspartame的平均粒徑超過650μm。這些留存物在焙烤製品上留下斑點。這些斑點在蛋糕、餡餅和紙託蛋糕的底面上尤其清楚可見，表1的描述可作證明。
表1使用包封的Aspartame的蛋糕外觀與使用未經處理和粒狀的Aspartame的蛋糕外觀對比外觀的斑點情況未經處理的Aspartame 5～7粒狀的Aspartame 0～1AES-B-36 10AES-B-39 10AES-B-40 10AES-B-43.1 10等級斑點最重的外觀(0)到無可見的斑點(10)10＝在底面或整個蛋糕中無可見斑點5＝有一些可見的斑點0～1＝斑點很嚴重，外觀很差。
表2A部分天然甜味劑舉例產品 供應廠家 組成糖 Imperial Sugar Co. 蔗糖乳糖 Plalte Banner，Inc. 乳中的糖玉米糖漿 Corn Products，Co. 玉米葡糖玉米糖漿粉 Corn Products，Co. 玉米葡糖右旋糖 Corn Products，Co. 玉米葡糖果糖 Corn Products，Co. 水果中的糖甘露醇 Corn Products，Co. C6H16O6表2B部分人工合成甜味劑舉例產品 供應廠家 組成Nutrasweet Nutrasweet 天冬氨醯苯丙氨酸甲酯(Aspartame)ACE-K(Sunett) Hoechst Acesulfame KCelenese賽克萊美脫 Abbott 環己烷氨基磺酸的鹽(Cyclamate) LabsSuralose Mc Neil 蔗糖的氯化衍生物Alitame Pfizer 胺基酸基物糖精 PMC 由氨茴酸甲酯衍生的Specialities
左旋糖 Biosphere此外，由於大的粒狀甜味劑沒有在焙烤過程中或此後馬上完全釋放出甜味劑也可能造成空白點，由此，在品嘗的那時刻食用者與甜味劑的活性物質不能發生接觸，因而，品嘗者就根本不能感覺到焙烤製品的甜味。另外，這些大的膠囊在焙烤加工後給食用者帶來嚴重的餘味問題。
為了解決各種焙烤製品中存在的空白點和斑點問題，必須採用含較小膠囊的那種配方。較小的膠囊在麵糊中能均勻地更好地分散，從而使製得的蛋糕、餅乾和餡餅不再出現可見的甜味劑斑點，很少有或根本沒有空白點。現有技術提出使用的Aspartame膠囊實為粒狀的Aspartame顆粒，其最小粒徑為177μm，平均粒徑大於400μm。本發明製得的膠囊的平均粒徑小至4.0μm。用該甜味劑膠囊製作的蛋糕、餅乾和餡餅在焙烤後的成品中根本沒有空白點和可見的斑點。請注意表6給出了有關尺寸的比較結果，表3說明了甜味品嘗試驗結果，表1示出了巧克力蛋糕的外觀比較。
表3A在蛋糕混料中帶有1.25g Aspartame等效活性甜味劑的巧克力蛋糕的甜味分布比較甜味劑分布未處理的Aspartame 1粒狀Aspartame 3AES-B-36 10AES-B-39 10AES-B-40 10
AES-B-43.1 10等級最差(0)-最好(10)10在蛋糕的每一部分均有甜味，未檢測出空白點。
5有一些空白點，中度甜味劑。
0～1幾乎感覺不到任何甜味。
上述結果是基於對20個人進行人為盲式品嘗試驗而得出的。
表3B在蛋糕混料中帶有1.25g Aspartame等效活性甜味劑的巧克力蛋糕的餘味感覺比較餘味感覺未處理的Aspartame 10粒狀Aspartame 8AES-B-36 2AES-B-39 3AES-B-40 2AES-B-43.1 1等級餘味最輕(0)餘味最強(10)10＝餘味特別強。
5＝餘味中等。
0幾乎感覺不到任何餘味。
上述結果是基於對20個人進行人為盲式品嘗試驗而得出的。
用現有技術方法對膠囊的微觀檢驗表明，目前常用的脂肪/蠟材料在其表面存在嚴重的裂縫和損傷，隨著膠囊陳化，裂縫變得日益明顯。
因而，現有技術提供的膠囊對在麵團製作或各種餡餅、蛋糕、餅乾和其它焙烤製品的焙烤過程中存在的PH值、溼度和溫度的降解作用只能給予很有限的保護。
由於如圖6所示的結構中的微孔和裂縫，脂肪/蠟殼層材料也不是一種有效的屏蔽材料。
申請人業已發現，所有β或幾乎所有β狀態的改進的脂肪/蠟材料可在APM(Aspartame)的包封中提供更有效的保護塗層，還發現其它一些材料也具有類似的保護能力，所說的其它材料包括如列於表4中的天然聚合物。
表4在包封甜味劑時可用作膠囊殼體的材料天然聚合物阿拉伯膠 蛋白質 乙基纖維素 琥珀醯化明膠 改性玉米澱粉 硝酸纖維素 三硬脂酸甘油酯 明膠 甲基纖維素改性澱粉 醋酸纖維素酞酸酯 阿拉伯半乳聚糖 丙基羥基纖維素脂肪和蠟三硬脂酸甘油酯 STEROTEX HM，K CARNOLA蠟棉籽絮片體(COTTON FLAKES) 大豆絮片體(SOYA FLAKES) 蓖麻蠟 菜籽蠟 蜂蠟 巴西棕櫚蠟 小燭樹蠟 微晶蠟(MICROWAX)(石油) 粘土蠟(BOLAR WAX)1014 特種脂肪42，44，168T BE SQUARE蠟195A BE SQUARE蠟195W ENERGYBOOSTER
ASTOR蠟180 ASTOR蠟150使用脂肪/蠟基塗層包封Aspartame可以使用這樣一種脂肪，即該脂肪通過加熱處理方法被轉化成一種更穩定的β狀態，所說的處理方法可以是對熔化態的脂肪或剛剛固化的脂肪進行熱熟成，這樣做有助於防止塗層的甜味劑製品形成損傷和微孔。此外，也可將脂肪和蠟熔化成熔融的液態，然後在將熔融的脂肪或蠟以造粒或熱熔包封法施加到甜味劑顆粒上以前突然改變壓力。在冷卻和再次固化後，脂肪就會有更少的損傷或微孔，從而減少了水分滲透通過處理過的脂肪的途徑，也減少了甜味劑芯料的降解。圖7示出了該過程，即用壓力處理熔融的脂肪或蠟，然後將處理過的殼體材料施加到甜味劑芯料上，如Aspartame顆粒上。
圖2為現有技術產品的溫度記錄圖。圖2表明，該產品有一混合熔點分布圖(該產品是用杜邦TA-2000型差示掃描量熱計測試)。這是由於在Aspartame上用作塗層的脂肪材料的不穩定性而引起的。圖3表示的是本發明的塗層的Aspartame產品的溫度分布圖。需要注意的是單一較高的熔點，它是再次固化用壓力處理過的脂肪中β狀態的特徵。圖3的材料較之常規熔化的和粒狀的脂肪塗層的熱穩定性更強。
實施例4給出了在甜味劑顆粒上以熱熔塗層法施加β化脂肪的實例。
可以採用傳統的包封法以天然聚合物作殼體材料來包封甜味劑，殼體材料如表4給出的那些。圖8表示一種常規的被稱之為凝聚的包封方法，該方法採用上述天然聚合物。
圖1顯示的是幾種可用於實施本發明的膠囊結構，包括儲存型、微孔海棉型、多殼體型和膠囊套膠囊型。可以圖8給出的說明作參考，圖8顯示了稱作凝集的包封方法，該方法是特為使用膠態或天然聚合物而設計的。
下列實例詳細描述了採用Aspartame作標的甜味劑，採用在一種溶劑中處理過的天然聚合物、在含水介質中處理過的天然聚合物、兩種天然聚合物的混合物殼體材料，及使用一種熟成脂肪殼體材料包封生產甜味劑的方法。
這些實例如下實例1用一種纖維素材料作殼體材料包封Aspartame本實例顯示了用纖維素材料作殼體塗層來製備包封的Aspartame的方法。把纖維素材料用於Aspartame膠囊的優點是明顯的，尤其是考慮到這些膠囊用於焙烤製品時。在這些焙烤製品中糖可被一種填充劑取代，該填充劑用來保持蛋糕、餅乾、餡餅或其它焙烤製品的整體形狀。
在蛋糕中由於缺少糖會使糕點製品的尺寸減小。平均來講，焙烤一塊蛋糕需使用約100～500g的糖。由於Aspartame比糖甜約200倍，因此在蛋糕配方中僅需要1～5g的Aspartame。原來糖所佔的大部分體積必須用一種填充劑來補充。在蛋糕、餅乾和餡餅中使用的大多數商用填充劑是纖維素化合物。
大多數的該類纖維素化合物為乙基纖維素或甲基纖維素。因而，需要使Aspartame膠囊與用來代替蛋糕中的糖的填充劑間得以協調而相容，從而決定使用乙基纖維素作為Aspartame的塗層材料。用作特定蛋糕配方中的填充劑的乙基纖維素和用於Aspartame膠囊的乙基纖維素自然構成相容性。
按照下列過程生產Aspartame膠囊將Dow化學公司生產的乙基纖維素ST100 20g溶解在Aldrich化學公司生產的600ml加熱了的環己烷中，環己烷被預先在平緩攪拌下加熱至70℃。乙基纖維素與環己烷的混合物被攪拌直至混合物變得澄清。這時在環己烷內，乙基纖維素形成一層膜。將混合物緩慢地冷卻至60℃，再向其中加入由Tosoh Canada.Ltd.生產的Aspartame 60g，整個混合物再攪拌約1分鐘以使其均質。
採用名稱為M-CAP ＃L50裝置(利用其尺寸控制室＃2)來生產膠囊。該裝置在美國專利4，978，483有說明。M-CAP裝置對液體分散液中的芯料和殼體材料的混合物施加一個突然的壓力變化來形成膠囊。該裝置的入口壓力設置為75PSI，使乙基纖維素、Aspartame和環己烷的混合物通過處於60℃(該混合物單程通過裝置)下的該裝置而得到處理。該機器一啟動就可馬上觀察到膠囊的形成，然後，將膠囊真空過濾去除環己烷溶劑，再在通風櫥中乾燥過夜。製得的產品包括73.4g包封製品，產率為92%，該產品包含的膠囊大多數為球形，其平均粒徑如表6所示。該樣品稱之為AES-B-40。
表6材料 平均粒徑(M)未處理的APM 29粒狀APM 650AES B36 18.18AES B39 28.33AES B40 49.33AES B43.1 107.22AES A46 4.25AES A47 4.19AES A48 4.09AES A85 3.7按照蛋糕配方＃1和＃2及餅乾配方＃3和＃4，將乙基纖維素包覆的Aspartame膠囊加於蛋糕和餅乾配方中。焙烤試驗的結果表明膠囊形成良好，在蛋糕粉中具有優良的分散性，沒有空白點，即沒有不甜的區域，同時蛋糕也沒有斑點，參見表1和3。表5表明了這些膠囊在焙烤試驗後的留存率。表6給出了按照該方法生產的膠囊的平均尺寸範圍。
配方＃1 08/28/89巧克力蛋糕配方使用Aspartame的巧克力蛋糕配方BBF-4
組成麵粉 154g發酵粉 1.2g發麵蘇打 3.1g鹽 1.75g可可粉 56g包封的甜味劑 等於1.25g的活性組分填充劑 198g植物油 56g水 92g牛奶 99g蛋 65g香草 1.8g加工預熱烤爐至350°F，在一個9×1″×1/2″的圓鍋內放油和麵粉，將包封的甜味劑和填充劑一起過篩，然後將所有其它幹組分徹底過篩。在一個和麵缸裡放入篩過的幹組分，再加入蛋、奶、油和香草。使用Sunbeam生產的Deluxe Mixmaster混合機在中等速度下(啟動＃2檔)將上述所有組分混合在一起，混合時間為2分鐘。從混合機中取出和麵缸，將攪拌槳上多餘的麵糊刮下並加到和麵缸中。在室溫的水中攪拌並混合直至光滑(麵糊將是稀的)，將其加入鍋中。在350°F的爐中焙烤30～35分鐘，或者到木籤插入中心拔出時是乾淨的為止。從爐中取出蛋糕，在鍋中冷卻10分鐘。從鍋中取出讓其完全冷卻。
配方＃2 9/13/89雞蛋糕配方使用Aspartame的雞蛋糕配方J-30BBF180-A組分包封的甜味劑 等於1.25g活性組分填充劑 110.2g麵粉 154g香草 4.2g雞蛋 54g牛奶 194g起酥油 50g鹽 3.5g發麵粉 6.8g加工將烤爐預熱至350°F，在一個9×1″×1/2″的圓鍋內放油和麵粉。將包封的甜味劑和填充劑一起過篩，然後將其餘的所有幹組分徹底過篩。在另一個缸內將牛奶、雞蛋、起酥油和香草混合。緩慢地將幹組分加入液體中。使用Sunbeam生產的Deluxe Mixmaster混合機在中等速度下(啟動＃2檔)將上述所有組合混合在一起，混合時間為3分鐘。刮下缸邊以確保完全混合。從混合機中取出和麵缸，將攪拌漿上多餘的麵糊刮下並加到和麵缸中。將其倒入已準備好的鍋中。在350°F的爐子中焙烤20～30分鐘或到木牙籤插入中心拔出時是乾淨的才為止。從爐中取出蛋糕並在鍋內冷卻10分鐘。從鍋中取出讓其完全冷卻。
配方＃3 9/23/89奶油餅乾使用Aspartame的奶油餅乾配方BBF23A組分麵粉 181g包封的甜味劑 等於1.25g活性組分奶油 85g填充劑 48g香草 1.8g雞蛋 85g加工將烤爐預熱至375°F，將包封的甜味劑和填充劑一起過篩。將甜味混合物與奶油手工混合直至光滑並攪成乳漿狀(約2分鐘)。再加入香草和雞蛋至混合均勻。再緩慢地加入面料至混合均勻，以確保所有的面料在整個混料中已均勻。將小塊的混料放置在未上油的板式鍋上，焙烤10分鐘或直至餅乾的邊緣變成棕色。從板式鍋中取出餅乾並使其冷卻。
配方＃4 09/07/89燕麥粉餅乾配方使用Aspartame的燕麥粉餅乾配方BBF-11-A
組分起酥油 55g包封的甜味劑 等於1.25g的活性組分填充劑 110g雞蛋 57g香草 1.8g麵粉 180g發酵粉 1.0g發麵蘇打 2.6g焙烤鹽 1.75g肉桂 1.4g燕麥粉 1量杯加工將烤爐預熱至400°F，在一缸內將填充劑和包封的甜味劑混合在一起，向其中加入起酥油、雞蛋、香草並充分混合。緩慢地將面料和其它幹組分混合在一起，要確保所有的幹組分被潤溼，再加入燕麥粉並混合2分鐘。在未放油的鍋上放置小塊混料並焙烤8～10分鐘。從鍋上取出餅乾並讓其冷卻。
表5焙烤後巧克力蛋糕中留存的Aspartame焙烤後留存率未經處理的Aspartame 10%粒狀Aspartame 84%AES-B-36 40.25%AES-B-39 40.88%AES-B-40 47.85%AES-B-43.1 65.84%測試是在HPLC裝置中對熟化的巧克力蛋糕樣品進行的。
總之，使用纖維素材料作殼體材料的實例1所提供的包封的Aspartame在焙烤加工後的蛋糕和餅乾中保留著，其甜度足以滿足要求，儘管其用量甚小。
例2用改性處理的澱粉作殼體材料並用M-CAP裝置在含水介質中製備Aspartame微膠囊由National澱粉公司生產的稱之為Capsul的改性蠟質玉米澱粉被用作甜味劑膠囊的殼體材料，Aspartame作甜味劑芯料。在本實驗中，是按照下述步驟在含水介質中製備膠囊混合物的。
將Capsul澱粉100g放入一個盛有4l蒸餾水的燒杯中，水已預熱至75℃。澱粉加放過程中迅速攪拌直至澱粉溶解成澄清溶液。將溶液冷卻至約50℃至形成輕微的混濁。向溶液中加入Tosoh Canada Ltd.生產的Aspartame 260g，添加過程中仍攪拌混合物，在15～20分鐘內加完。
讓混合後的澱粉-水Aspartame混合物通過＃L50型M-CAP裝置，在75PSI，2衝程/秒操作條件下使用＃2室，生產出小膠囊，其尺寸如表6的樣品號AES-B-39表示。
經M-CAP裝置包封后，膠囊漿液被攪拌直至樣品達到室溫，然後用Bowen 7英尺噴霧乾燥器進行噴霧乾燥。入口溫度為290℃，出口為90℃，壓力8PSI，速度為每小時160ml。應使噴霧乾燥器的燃料速度慢些以避免澱粉殼體的燃燒。
製得的甜味劑膠囊大多數為球形，產率為60.8%。
在配方號1～4中將該膠囊加入到蛋糕和餅乾配方中，檢驗了焙烤後蛋糕的斑點、甜味或空白點以及Aspartame成分的留存率。結果分別由表1、3和5給出。
在每種情況下，上述過程製備的膠囊用在蛋糕和餅乾中都能在焙烤時抑制溼度、溫度和PH值的降解作用，從而生產出優質的焙烤製品。
實例3用由兩種天然聚合物組成的基質殼體組合物微包封的甜味劑實例由Tic Gums公司生產的阿拉伯膠與由Berol Chemical生產的合成乙基纖維素這兩種纖維素天然材料結合起來製備由兩種天然聚合物殼體材料構成的以單一壁基體存在的甜味劑膠囊。
阿拉伯膠30g和乙基纖維素411(也被稱為Bermocell E411FQ)30g混合在一起，然後在溫和攪拌下加入到裝有3，640ml室溫蒸餾水的4l玻璃燒杯中。
然後，將混合物加熱至50℃，同時攪拌30分鐘，直至溶液澄清。
此時，再在溫和攪拌下，將此混合物冷卻至38℃。用刮勺向其中緩慢加入Tosoh Canada Ltd.生產的Aspartame 260g。將Aspartame、阿拉伯膠、乙基纖維素和水的混合物攪拌15分鐘，然後將混合物送入M-CAP裝置，該裝置的型號為＃L50，帶有室＃2，入口壓力設為75PSI，速度為2衝程/秒。
製得的甜味劑膠囊成型良好，其平均尺寸如表6中樣品AES-B-36所示。
然後，使用Bowen 7英尺噴霧乾燥器對甜味劑膠囊混合物作噴霧乾燥，以得到自由流動的鬆散的甜味劑膠囊固體。總產率為172g即53.75%。
將膠囊加入1-4號的蛋糕和餅乾配方中，檢驗了焙烤後蛋糕的斑點、甜味或空白點以及Aspartame成分的留存率。結果分別由表1、3和5給出。
在每種情況下，上述製備的甜味劑膠囊用在蛋糕和餅乾中時都能抑制焙烤過程中溼度、溫度和PH值的降解作用，從而生產出優質的焙烤製品。在單一基質殼體材料組合物中使用多種材料可以增加膠囊的強度，與採用薄單壁材料的情況相比，可以給予更強的保護。
實例4包含有經熱或壓力加工技術熟成的脂肪或蠟殼體材料的甜味劑膠囊的製備本實例詳細說明了使用熔化的脂肪和蠟造粒或包覆固體顆粒的熱熔法。作為現有技術的這類加工方法生產的產品塗層存在缺陷，所形成的保護層不能阻止水分的滲透。這是由於如圖6所示的製得的殼體結構中形成了裂縫、縫隙或微孔。
為了減小脂肪和蠟塗層中形成的裂縫、縫隙或微孔，脂肪必須首先經熟成處理成更穩定的多晶型狀態。這可以通過熱或壓力熟成處理來完成。圖6B給出了這種熟成處理的結果，殼體上很少有或沒有裂縫、縫隙或微孔。
由美國的Huls生產的稱為Dynasan 118的蠟式三硬脂酸甘油酯的熔點為70℃，由於它的熔點特別高，因而被選用作殼體材料，它使標的甜味劑在焙烤過程中成為優良的熱保護層。此外，選用它還在於它的高純度和晶體結構。
將226g Dynasan 118在一個已加熱至90℃的不鏽鋼燒杯中熔化。然後將熔化的脂肪傳送至一個由Encapsulation Systems.公司生產的被稱為β-處理器的壓力施加裝置中。β-處理器對熔化的脂肪或蠟施加一突然變化的壓力，其目的是使脂肪或蠟熟成進而冷卻至二次固化的形式。
β-處理器單元的入口壓力設為75PSI，速度為1衝程/秒，在上述條件下讓熔化的Dynasan 118通過該裝置。然後收集經壓力處理的脂肪/蠟，並在熔化狀態下將其加到由Tosoh Canada Ltd.生產的75g Aspartame中，Aspartame是裝在由Hobart公司生產的軌道混合機的混合釜中的。
一直攪拌該混合物至Dynasan 118/Aspartame混合物的溫度冷卻至55℃，這時，脂肪殼體材料二次凝固成Aspartame顆粒上的完整塗層，從而形成了甜味劑膠囊。
製得的白色固體產品的產率為98%。在該方法中沒有使用溶劑。這個樣品在表6中標記為AES-B-43.1，其大小可瀏覽對照。
按配方1～4號將該膠囊加入蛋糕和餅乾中，檢驗了焙烤後蛋糕的斑點、甜味或空白點以及Aspartame成分的留存率。結果分別由表1、3和5給出。
在每種情況下，上述過程製備的膠囊用在蛋糕和餅乾中都能在焙烤時抑制溼度、溫度和PH值的降解作用，從而生產出優質的焙烤製品。
圖3的DSC圖譜明顯優於圖2所示的圖譜，圖2的圖譜是由Nutrasweet公司得到的簡單未熟成的脂肪塗層的Aspartame的圖譜。應注意比較，圖3β型結晶的脂肪/蠟具有較高熔點和更穩定的結晶結構而圖2是不穩定且較低熔點的脂肪DSC圖譜。圖2所示的未經熟成處理的脂肪的熔點不大明確，在顯微研究中，發現它有一些微孔、裂縫和縫隙，如圖6A所示，從而減小了對水分滲透的阻止能力。由於Aspartame對PH值和溫度均是敏感的，那麼通過脂肪殼體塗層上的裂縫的水分滲透就能引起Aspartame活性成分的迅速分解，產生了如圖4所示的分解產物，相應地也減小了甜味的效能。
β處理或壓力處理過的脂肪的裂縫或微孔都非常之少，因而可以阻止水分的滲透，PH值也就難以隨著水分滲透而改變，上述微孔和裂縫很少的情況可從圖6B所給出的說明中看出。此外，熟成的脂肪殼體具有更高而穩定的熔點，從而能抵抗焙烤過程中的熱量，參見圖3。由於使用脂肪作殼體材料，因而當脂肪與口腔一經接觸可立即釋放，在人們品嘗摻入上述製備的甜味劑膠囊的焙烤製品第一口時就馬上能得到滿意的甜味。
由上述實驗製得的樣品使用HPLC測試方法對按配方1生產的巧克力蛋糕中樣品的留存率進行了測試。該方法比較了蛋糕中加入的Aspartame膠囊的量(在每個測試配方中等於1.25g的活性物質)和在焙烤後及蛋糕放置至少5天後在蛋糕樣品中存在的Aspartame的量。該研究的結果列於表5。由表5可以看出，粒狀的大顆粒的Aspartame製品的留存率最高，產生的分解副產物最少。然而，由於它在麵團中的分布差以及其粒徑的作用，該產品也使得蛋糕外觀上有斑點並存在幾處空白點。按照上述所列過程製得的其它所有的包封的樣品都具有可接受的Aspartame的留存率。
需要注意，當在焙烤製品中使用包封的甜味劑時，消費者希望在品嘗焙烤製品的第一口時就能馬上感到滿意的甜味。如果膠囊能包護甜味劑在麵團製備或焙烤時不至於降解，但卻不能在消費者第一口品嘗時立即有甜味，那麼這種包封就是一種浪費了。如圖1所示的大多數儲藏型膠囊，當它們被設計用來總體上牢固地包封時將不能釋放出甜味劑，而膠囊實際上被消化掉了。因此，為了給消費者一個最初的滿意感覺，膠囊最好不僅在麵團製備至焙烤的整個過程中保護甜味劑芯料，而且應能使甜味劑在焙烤循環的末期釋放出來。以這種方式，在焙烤過程的末期膠囊釋放出來或至少部分溶解膠囊殼體使甜味劑芯料暴露出來，這樣在第一口品嘗時就能立即有甜味感覺。表4所列的顆粒塗層材料之所以能被選用除了因為它們能在焙烤過程中提供保護，還因為它們能在焙烤循環的末期部分釋放，從而在第一口品嘗時能立刻感覺到甜味。
雖然甜味對各種消費者有不同的感受，屬於一種主觀上的事情，但表3A給出的等級表明了由20人組成的品嘗組的感受，上述品嘗試驗是針對各種蛋糕和餅乾配方進行的。所做的比較是對不含Aspartame、含未經處理的Aspartame、粒狀Aspartame以及本文所列出的多種經包封的Aspartame的蛋糕進行的。請注意，在每種情形下，包封的Aspartame是最優的。表3B表明，在品嘗試驗時，使用包封的Aspartame的被品嘗的焙烤製品很少有或沒有餘味，而用未經處理或粒狀的Aspartame的焙烤製品的餘味卻很重。
當使用高效甜味劑代替通常的糖的空間時可以使用各種填充劑。具體到Aspartame來說，它的甜度幾乎為糖的200倍，在一塊常規的蛋糕配方中僅需要1～2g的Aspartame活性物質，而如用糖則需要多達100～200g。餘下的約198g重量的空間體積必須由一種填充劑來代替。大多數的填充劑為纖維素化合物，由於使用Aspartame而需大量使用時就帶來鬆散問題。有些填充劑不存在鬆散問題，特別是由Canadian Harvest公司生產的稱為Snowite Oat Fiber的產品。此外，重要的一點在於考慮使用填充劑的一些好處。填充劑可控制體積或粘度，並能給出改善口感的平滑且穩定的質地。大多數填充劑可溶於冷水，它可改善褐變反應，並可提供無澱粉味的從低到中等的甜度。使用填充劑的最大優點之一是減少熱量，然而，只有不多的填充劑自稱能減少熱量。
本發明的包封的甜味劑可以在焙烤期間提高留存率，因而使得可以在焙烤製品如蛋糕和餅乾中使用無糖的甜味劑。
權利要求
1.一種含有一種甜味劑的膠囊的製備方法，該方法包括下列步驟(a)製備一種由一種甜味劑組成的芯料和一種殼體材料的分散物；和(b)對分散物施加突然的壓力變化。
2.按權利要求1的膠囊的製備方法，其特徵在於甜味劑芯料包括天然甜味劑、人工合成甜味劑或天然和人工合成甜味劑的混合物。
3.按權利要求1的膠囊的製備方法，其特徵在於甜味劑芯料物質選自Aspartame、糖精、Nutrasweet、ACE-K(Sunett)、賽克萊美脫、Surolose、Alitame、左旋糖，它們或是液體形式的或是固體形式的。
4.按權利要求1的膠囊的製備方法，其特徵在於甜味劑芯料物質選自蔗糖、葡萄糖、乳糖、玉米糖漿、玉米糖漿乾粉、右旋糖、果糖和甘露醇。
5.按權利要求1的膠囊的製備方法，其特徵在於甜味劑芯料物質包括天然和人工合成的甜味劑化合物的混合物。
6.用脂肪或蠟殼體材料製備膠囊的方法，包括下列步驟(a)將脂肪或蠟熔化成熔融狀態;(b)通過加熱或突然的壓力變化來處理熔化的脂肪或蠟以使脂肪或蠟熟成;(c)將處理過的熔融脂肪或蠟塗加到在容器中的甜味劑顆粒上，然後攪拌該混合物，直至處理過的脂肪或蠟在甜味劑顆粒上固化成塗層;和(d)從所說的容器中取出經處理即熟成的脂肪或蠟塗層的甜味劑。
7.按權利要求6的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於用作塗層的熟成脂肪或蠟選自棉籽絮片體、甘油、三硬脂酸甘油酯、Carnoloa蠟、由植物、昆蟲、動物或合成產物得到的脂肪或蠟。
8.按權利要求1的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於製得的膠囊尺寸在150μm以下。
9.按權利要求6的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於製得的膠囊尺寸在150μm以下。
10.一種需經加熱、焙烤、油炸或微波處理的食品，如餅乾、餡餅、小吃食品、麵包卷、蛋糕、麵包(家庭自製的早餐用)、麵包、糖果或其它食品，其特徵在於採用一種由食用纖維組成的填充劑取代糖，填充劑與由權利要求1所述的方法製得的經包封的甜味劑一起使用。
11.一種食品，如餅乾、餡餅、小吃食品、麵包卷、蛋糕、麵包(家庭自製的早餐用)、麵包、糖果或其它需經加熱、焙烤、油炸或微波處理的食品，其特徵在於採用一種由食用纖維組成的填充劑取代糖，填充劑與由權利要求5所述的方法製得的經包封的甜味劑一起使用。
12.按權利要求1所述的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於採用多種殼體材料。
13.按權利要求1的膠囊的製備方法，其特徵在於採用多種殼體材料的混合物。
14.按權利要求6的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於不同的脂肪或蠟的混合物被用作混合殼體材料。
15.一種按權利要求6的對甜味劑膠囊提供熱穩定性的方法，其特徵在於運用熟成處理使處理過的脂肪或蠟塗層具有更高的熔點。
16.一種按權利要求6的使甜味劑膠囊能抗PH值、溼度的方法，其特徵在於運用熟成處理來減少在處理過的脂肪或蠟塗層上的微孔或裂縫的數目。
17.一種減少某些甜味劑，特別是Aspartame的餘味的方法，該方法是按權利要求1的包封方法實現的。
18.按照權利要求1的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於甜味劑膠囊可通過該包封方法不止一次地再循環。
19.按權利要求18的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於膠囊的再循環是用於生產用較大的膠囊包封另一膠囊。
20.按權利要求18的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於膠囊的再循環為尺寸減小方法的一部分。
21.按權利要求18的甜味劑膠囊的製備方法，其特徵在於膠囊的再循環是試圖提供附加殼體層方法的一部分，該殼體層可以是也可以不是由原殼體材料組成的。
22.包含有按權利要求1的方法生產的甜味劑的膠囊，其特徵在於，(a)尺寸在150μm以下;(b)自由流動的膠囊粉末，它能在各種焙烤製品的原料組成中均勻分布;(c)具有保護甜味劑不受在形成最後的焙烤製品中存在的PH值、溼度和焙烤溫度的影響的能力;(d)具有阻滯甜味劑的活性成份在焙烤過程中分解的能力，該能力是通過對甜味劑芯料物質提供保護性殼層實現的;(e)甜味劑膠囊在暴露於焙烤過程中的熱源的大部分時間內能留存下來，但在焙烤循環的末期，膠囊的殼層應能逐漸部分或全部溶解，從而使得消費者第一口品嘗焙烤製品時立刻有甜味感覺;和(f)減少餘味的能力，該餘味是在使用的甜味劑為其未經處理或加工成型的甜味劑在與熱源接觸時產生的，該餘味的減少是通過膠囊殼被包封實現的。
23.一種使用權利要求1的方法製備甜味劑膠囊的方法，採用選自下述的纖維素殼體材料硝酸纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素或這些纖維素的混合物。
24.一種按權利要求1的方法製備甜味劑膠囊的方法，採用選自下述的天然聚合物阿拉伯膠、蛋白質、明膠、改性或未改性的玉米澱粉、醋酸纖維素酞酸酯、阿拉伯半乳聚糖、丙基羥基纖維素。
全文摘要
包括Aspartame在內的天然和人工合成甜味劑被包封在一層保護性殼體材料中，該殼體材料可使甜味劑抵抗蛋糕、餡餅、餅乾、脆點心、布丁，微波處理的食品和其它要加入敏感的天然或人工合成甜味劑並進而加熱的其它食品的焙烤加工中產生的溫度、溼度和pH的影響。在本發明中給出的包封方法和材料能使甜味劑的甜味在焙烤的整個過程中得以保持。
文檔編號B01J13/22GK1066765SQ91112739
公開日1992年12月9日 申請日期1991年12月17日 優先權日1990年12月17日
發明者小·B·K·雷丁, B·布徹, W·S·加裡森, A·E·施穆克爾 申請人:小布魯斯·K·雷丁, 布賴恩·布徹, 沃爾特·S·加裡森, 阿登·E·施穆克爾