含蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯和山梨糖醇酐脂肪酸酯的乳化穩定劑及含該乳化穩定...的製作方法
2023-12-10 07:52:07 1
專利名稱：含蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯和山梨糖醇酐脂肪酸酯的乳化穩定劑及含該乳化穩定 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及乳化穩定劑和含該乳化穩定劑的乳飲料。具體地說，涉及含蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、和山梨糖醇酐脂肪酸酯的乳化穩定劑，以及，含該乳化穩定劑的乳飲料，所述乳飲料具有在加熱殺菌時熱穩定性優良以及長期保存穩定性優良的特性。
背景技術：
作為含有乳性成分的乳飲料，可以舉出牛奶咖啡或牛奶紅茶等，但這些飲料在商店長期放置時或在自動售貨機上長期加溫保存中，乳性成分浮到上部，隨著時間的流逝，上浮的乳性成分發生凝聚、合併，形成所謂頸環狀態。此時，乳性成分再分散性變差，再分散後乳性成分塊處於懸浮在上部的狀態。
近幾年來，反映消費者嗜好的強調咖啡豆原有風味的咖啡飲料正在大量製造、銷售，但此前存在的問題是，在加入乳性成分的咖啡飲料中，長期保存時使乳性成分發生分離。最近，烘焙咖啡豆的數量增多，使用各種烘焙度咖啡豆的咖啡飲料也在不斷增加，但在使用烘焙程度深的咖啡豆時，已知乳性成分的上浮加快。
特別是最近，由於代替罐裝飲料的PET瓶裝飲料的普及，乳性成分的乳化穩定性受到極其重視。這是由於PET瓶是透明容器，消費者可以看見乳飲料的外觀，當在PET瓶裝飲料中發生乳性成分分離時，給消費者帶來不愉快的印象，商品價值下降，有可能成為索賠的原因。
因此，為了提高乳飲料的保存穩定性，已知公開的方法(特開2002-101858號公報)是，以特定的比例配合蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油檸檬酸脂肪酸酯及/或聚甘油脂肪酸酯、酪蛋白鈉，並加入乳飲料中；還有，以特定的比例混合蔗糖脂肪酸酯、聚甘油一脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、有機酸一甘油酯、酪蛋白鈉，並把該乳化穩定劑的0.4％水溶液的pH調節至5～9後並添加至乳飲料的方法(特開2002-42670號公報)。
另外，還有以下方法已經公開(特開2000-333599號公報)在PET瓶裝乳飲料中，為了保持長時間的乳化穩定性，把組成脂肪酸以軟脂酸為主的單酯含量高的HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯組合後加以添加，所述聚甘油脂肪酸酯是在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點在90℃或90℃以上。
然而，採用現有技術，在長期保存乳飲料時，乳化穩定性仍不能得到充分滿足，特別是在烘焙咖啡豆量多或深度烘焙程度深的咖啡豆的牛奶咖啡中，乳化不穩定。
因此，希望開發出可以抑制乳性成分的上浮，即使長時間保存也不發生凝聚的乳飲料。
發明內容
本發明人經過悉心研究發現，當在乳飲料中配合特定的乳化穩定劑並進行殺菌時，可以抑制乳性成分的上浮，乳化穩定性良好，從而完成本發明。
即，本發明所要解決的技術問題是，提供一種含有HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、以及HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯的乳化穩定劑，其中，所述聚甘油脂肪酸酯在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點範圍在50℃或50℃以上。
本發明的另一所要解決的技術問題是，提供一種含有該乳化穩定劑的乳飲料。
具體實施例方式
下面詳細說明本發明。
本發明的乳化穩定劑含有HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、以及HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯，其中所述聚甘油脂肪酸酯在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點範圍在50℃或50℃以上。
所述HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯，其單酯含量通常在50重量％或50重量％以上，其中組成脂肪酸可以舉出肉豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸、山嵛酸、油酸等碳原子數為14～22的飽和或不飽和脂肪酸。優選組成脂肪酸，碳原子數為14～18的脂肪酸，優選飽和脂肪酸。其中，從抗菌特性方面考慮，優選含70重量％或70重量％以上的軟脂酸或硬脂酸，單酯含量為70重量％或70重量％以上，最優選作為組成脂肪酸80重量％或80重量％以上的軟脂酸的蔗糖脂肪酸酯。HLB優選15或15以上，更優選16或16以上。HLB通常在22或22以下，優選18或18以下。當HLB過低時，乳化穩定性降低。HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯在乳飲料中的添加量優選0.03～0.1重量％。
所述組成聚甘油脂肪酸酯的脂肪酸具體例子，可以舉出肉豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸、山嵛酸、油酸等碳原子數為14～22的飽和或不飽和脂肪酸，其中，優選碳原子數為14～18的脂肪酸，優選飽和脂肪酸。特別是優選以肉豆蔻酸為主成分的。所述組成聚甘油脂肪酸酯的聚甘油的聚合度，平均聚合度通常為2～20，平均聚合度優選為4～12。
作為聚甘油脂肪酸酯，在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點範圍在50℃或50℃以上，優選60℃或60℃以上，更優選80℃或80℃以上，特別優選90℃或90℃以上，也可以優選100℃或100℃以上。當渾濁點過低時，乳化穩定性降低。
聚甘油脂肪酸酯的分析，此前採用各種化學分析方法。例如，為了把握酯化度或脂肪酸殘留量，經常採用各種酸值、皂化值、羥基值，另外，也可使用通過皂鹼或催化劑殘留量的灰分分析等的評價方法。
然而，聚甘油脂肪酸酯的原料聚甘油是甘油的縮聚物，由於純化困難，所以具有聚合度分布，不僅含直鏈聚合物而且還含支鏈聚合物或環狀聚合物等。因此，作為其酯體的聚甘油脂肪酸酯則成為一種含有聚甘油骨架不同而形成各種不同酯化度的聚甘油脂肪酸酯和未參加反應的聚甘油的組合物。另外，在聚甘油脂肪酸酯中，有時還含有酯化反應中使用的鹼催化劑和原料脂肪酸之間反應所生成的副產物皂鹼或酯化反應不充分時以及超過化學計量的、過量使用脂肪酸時等未參加反應的脂肪酸。
因此，聚甘油脂肪酸酯是一種複雜的混合物，若採用現有的化學分析方法，難以評價聚甘油脂肪酸酯的綜合特性。例如，即使聚甘油脂肪酸酯的平均酯化度近似或相同，有時其乳化穩定性等物性明顯不同，所以，僅用平均酯化度或未參加反應的聚甘油等現有的化學分析方法，不能充分把握它的物性，不適合用作物性的評價方法。因此，作為聚甘油脂肪酸酯組合物綜合特性的確定，近幾年來採用「渾濁點」。
由於聚甘油具有多個羥基，當與聚氧化乙烯類表面活性劑比較時，聚甘油脂肪酸酯的渾濁點都高，有時超過水的沸點。在這種情況下，通過使用適當的鹽水溶液可以容易地進行測定(特開平9-157386號公報)。通常，親水性愈高渾濁點愈高，即使酯化率相同，單酯含量愈多渾濁點愈高。
所述渾濁點測定方法，通常必須把聚甘油脂肪酸酯溶解在1～30重量％氯化鈉或硫酸鈉水溶液中後進行測定，其條件因對象的試樣溶解性而異，下面就本發明的測定法進行說明。在本發明的情況下，首先，把聚甘油脂肪酸酯分散在20重量％氯化鈉水溶液中，使濃度達到1重量％，邊加熱邊攪拌，製成均勻的水溶液。然後，把得到的聚甘油脂肪酸酯均勻的水溶液，在0℃至100℃中的任意溫度下，在2～5℃的溫度刻度範圍振蕩攪拌、靜置，把聚甘油脂肪酸酯以油狀或凝膠狀那樣進行分離，測定不均勻水溶液的狀態。把該不均勻狀態稱作「渾濁點」，在本發明中求其溫度。
為了得到20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點範圍在50℃或50℃以上的聚甘油脂肪酸酯，把脂肪酸對聚甘油的進料比例減小，在鹼催化劑存在下，在180～260℃的溫度下反應而得到。一般情況下，脂肪酸對聚甘油脂肪酸酯的進料比例是2.5摩爾或2.5摩爾以下，鹼金屬催化劑如K2CO3、KOH、Na2CO3、NaOH等以聚甘油為計，採用5×10-7～1摩爾的倍數。
為了得到在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點範圍在80℃或80℃以上的聚甘油脂肪酸酯，把脂肪酸對聚甘油脂肪酸酯的進料比例減至2摩爾或2摩爾以下。
20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點範圍在90℃或90℃以上的聚甘油脂肪酸酯，通常可採用少量的催化劑(例如，K2CO3、KOH、Na2CO3、NaOH等以聚甘油為計，採用5×10-7～0.1摩爾的倍數)，在兩步反應中提高後半部分溫度的方法，例如，在反應溫度180～260℃進行酯化反應後，再把反應溫度升高10～50℃，使反應進行1～4小時的方法(參照特開平7-145104號公報)。
聚甘油脂肪酸酯在乳飲料中的添加量，通常為0.01～0.1重量％。
一般的山梨糖醇酐脂肪酸酯是山梨糖醇、山梨糖醇酐、山梨糖醇的一、二、三酯和游離的山梨糖醇、山梨糖醇酐、山梨糖醇及脂肪酸鹽的混合物，但本發明使用單酯含量多的HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯。山梨糖醇酐脂肪酸酯HLB通常在9或9以下，優選7或7以下。當HLB過低時，乳化穩定性降低。作為HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯的組成脂肪酸，可以舉出肉豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸、山嵛酸、油酸等碳原子數14～22的飽和或不飽和脂肪酸。其中，優選使用組成脂肪酸為70重量％或70重量％以上的硬脂酸。HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯在乳飲料中的添加量，通常為0.01～0.1重量％。
本發明的乳化穩定劑，優選的是聚甘油脂肪酸酯/HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯的重量比為99/1～1/99。最優選該重量比為1/0.01～1時，對抑制乳性成分上浮有效。對HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯/聚甘油脂肪酸酯的重量比未作特別限定，但通常為1/0.5～1，優選1/1。本發明的乳化穩定劑，在不損傷本發明效果的範圍內，還可以含有其他成分。本發明的乳化穩定劑中所含的HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯、在20重量％氯化鈉水溶液中以1％重量濃度測定的渾濁點在50℃或50℃以上的聚甘油脂肪酸酯以及HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯的總量比率，通常為50～100重量％，優選70～100重量％，更優選90～100重量％。
本發明的含乳化穩定劑的乳飲料，是含有作為乳性成分的乳脂肪、乳蛋白質的飲料，具體的可以舉出牛奶咖啡(milk coffee)、法式牛奶咖啡(カフエオレ、caféau lait)、牛奶紅茶等。
作為乳性成分，可以舉出牛奶、全脂奶粉、壓縮奶粉(スキンミルクパウダ一)、鮮稀奶油、等，也可分別添加脫脂奶粉等蛋白質和黃油或奶油等乳脂進行調整。其中，牛奶與奶粉相比，由於牛奶口感滑膩，故可優選使用。乳性成分的含量，通常以牛奶為計，為4～60重量％優選8～25重量％。乳飲料的pH，通常優選為5.5～7.0的中性或弱酸性。
對牛奶咖啡中使用的咖啡豆未作特別限定，既可使用同一種咖啡豆，也可把兩種以上的咖啡豆混合使用。通常使用烘焙過的咖啡豆。其烘焙的方法，使用直火式烘焙機或熱風式烘焙機等裝置，於200～300℃的溫度進行加熱，直至目標的烘焙度。在本發明的乳飲料中從烘焙過的咖啡豆中得到的咖啡萃取液的含量，未作特別限定，但以生咖啡豆為計，優選其含量為5～10重量％。
本發明的乳飲料，通常，先配製含有HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯、在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點在50℃或50℃以上的聚甘油脂肪酸酯以及HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯的乳化穩定劑，然後將其與其他成分混合，配製成乳飲料。在乳飲料的其他成分中還可以分別混合HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯、在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點在50℃或50℃以上的聚甘油脂肪酸酯以及HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯。
本發明的乳飲料，通常是把咖啡或紅茶萃取液和砂糖及牛奶等乳性成分混合後，再混合乳化穩定劑水溶液，再添加碳酸氫鈉調節pH後，用均質機進行均質化處理。本發明的乳化穩定劑對乳飲料的添加量，通常為0.04～0.3重量％。把經過均質化的乳飲料接著進行加熱殺菌，但本發明的乳飲料，可以採用罐飲料殺菌使用的高壓式殺菌或PET瓶裝飲料使用的UHT殺菌。通常的高壓式殺菌是把乳飲料裝在罐中，用高壓式殺菌機於121℃、20～40分鐘的條件下進行。另外，UHT殺菌，系在更高的溫度下，例如殺菌溫度在130～150℃，並且121℃殺菌值(F0)相當於10～50的超高溫殺菌。高溫殺菌可以採用向飲料直接吹入蒸汽的蒸汽噴入式或把飲料噴射至水蒸汽中進行加熱的蒸汽注入式等直接加熱方式；採用片式或管式等表面熱交換器的間接加熱方式等公知的方法，例如，可以採用片式殺菌裝置的高溫殺菌。
另外，在本發明的乳飲料中，在不影響本發明效果的範圍內還可以添加其他乳化穩定劑、甜味劑、香料、維生素、抗氧化劑等公知的配合劑等。所述其他的乳化穩定劑，可以舉出卵磷脂、溶血卵磷脂、甘油脂肪酸酯、二甘油脂肪酸酯、有機酸一甘油酯等。既可預先使這些其他成分，含在本發明的乳化穩定劑中，也可與本發明的乳化穩定劑一起另外添加。
實施例下面通過實施例更具體的說明本發明，但在不超出其要點的範圍內，本發明不受下列實施例的限定。另外，「比」、「％」及「份數」，均可表示重量比、重量％及重量份數。
把L值26的烘焙咖啡豆(哥倫比亞EX，(株)ユニカフエ生產)0.65kg，用95℃軟化水6.5kg萃取，得到咖啡萃取液。把咖啡萃取液6kg、牛奶0.8kg、白砂糖0.5kg及表1中記載的乳化穩定劑於50℃溶解在軟化水中配製的水溶液，使總量為10kg。往該溶液中添加碳酸氫鈉，調節殺菌後的pH使達到6.4，用高壓均質機將其於60～70℃的溫度下，用150kg/50kg的壓力加以均質化後，用片式UHT殺菌裝置(日阪製作所(株)，STS-100)，在殺菌溫度137℃、殺菌時間(停留時間)60秒的條件下進行殺菌(F0＝40)，於無菌狀態下裝入350mlPET瓶中，進行冷卻，得到牛奶咖啡。
把這些牛奶咖啡於40℃保存2個月，對乳性成分的上浮速度(乳化穩定性)，用FormulAction公司製造的TurbiScan MA2000進行評價。評價結果示於表1。
實施例3採用與實施例1或2同樣的方法配合原料，進行均質化處理後，裝入100ml的耐熱玻璃瓶內，用高壓式殺菌機(アルプ(株)RK3030)於殺菌溫度121℃、殺菌時間40分鐘的條件下進行殺菌(F0＝40)，通過冷卻，得到牛奶咖啡。
把這些牛奶咖啡於55℃保存2個月，對乳性成分的上浮速度(乳化穩定性)，用FormulAction公司製造的TUrbiScan MA2000進行評價。評價結果示於表1。
除了不添加聚甘油脂肪酸酯以外，其它均與實施例1～2相同。評價結果示於表1。
除了不添加HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯以外，其它均與實施例1～2相同。評價結果示於表1。
除了添加20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點低於50℃的聚甘油脂肪酸酯以外，其它均與實施例1～2相同。評價結果示於表1。
除了不添加HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯以外，其它均與實施例3相同。評價結果示於表1。
表1
還有，表1中的乳化穩定劑按下法進行評價。
用TurbiScanMA2000測定撇去奶油量(クリ一ムオフ，cream off)
以一定的時間間隔用光源對樣品管的上下方向進行掃描，檢測來自樣品的後散射光，通過觀察後散射光強度對測定時間的變化率，可以把握撇去奶油的狀態。通過樣品管上部的測定，可以得到撇去奶油量的信息。後散射光強度對測定時間的變化率的正值愈大，撇去奶油量愈多，乳化穩定性愈差。其中，算出乳性成分的上浮速度(把測定時間和後散射光強度變化率作圖，得到的直線斜率)，按下法評價乳化穩定性。
*乳化穩定性評價標準◎乳性成分上浮速度小於3dB(％)/天○乳性成分上浮速度3dB(％)/天～小於4dB(％)/天△乳性成分上浮速度4dB(％)/天～小於5dB(％)/天×乳性成分上浮速度5dB(％)/天～小於6dB(％)/天××乳性成分上浮速度在6dB(％)/天或6dB(％)/天以上dB(％)是後散射光強度變化率deltaBackscattering的簡稱，又，表1中的各種成分，使用下列中的商品名。
注1)蔗糖軟脂酸酯三菱化學フ一ズ(株)商品名リヨ一ト一シユガ一エステルP-1670注2)癸甘油肉豆蔻酸酯三菱化學フ一ズ(株)商品名リョ一ト一ポリグリエステルM-10D注3)癸甘油硬脂酸酯A三菱化學フ一ズ(株)商品名リョ一ト一ポリグリエステルSWA-10D(添加固體成分300ppm)注4)癸甘油硬脂酸酯B三菱化學フ一ズ(株)商品名リヨ一ト一ポリグリエステルS-28D注5)山梨糖醇酐一硬脂酸酯理研ビタミン(株)商品名ポエムS-300另外，表1中各種成分添加量表示乳飲料中的含量。
工業上利用領域通過把本發明的乳化穩定劑添加至乳飲料中，可以抑制加熱殺菌後乳性成分的上浮，而且，長期保存後的乳化穩定性良好。
權利要求
1.一種乳化穩定劑，包括，HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯以及HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯，其中所述聚甘油脂肪酸酯在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點在50℃或50℃以上。
2.按照權利要求1中所述的乳化穩定劑，其中所述聚甘油脂肪酸酯，在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點在80℃或80℃以上。
3.按照權利要求1或2中所述的乳化穩定劑，其中，聚甘油脂肪酸酯/HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐脂肪酸酯的重量比在99/1～1/99。
4.一種乳飲料，其中含有權利要求1～3中任何一項所述的乳化穩定劑。
5.一種牛奶咖啡，其中含有權利要求1～3中任何一項所述的乳化穩定劑。
全文摘要
本發明提供一種含有HLB10或HLB10以上的蔗糖脂肪酸酯、在20重量％氯化鈉水溶液中以1重量％濃度測定的渾濁點在50℃或50℃以上的聚甘油脂肪酸酯以及HLB4或HLB4以上的山梨糖醇酐糖脂肪酸酯的乳飲料。由此可以提供乳化穩定性高的乳飲料。
文檔編號A23L1/03GK1691895SQ20038010019
公開日2005年11月2日 申請日期2003年11月20日 優先權日2002年12月16日
發明者小川晃弘 申請人:三菱化學株式會社