[发明专利]生产冷冻充气食品的方法、装置和由此获得的冷冻充气食品

说明书

本发明涉及冷冻充气食品、一种生产这种冷冻食品的方法及一种实施该方法的装置。

传统的生产冷冻充气食品，尤其是冰激凌的方法包括用于混合、均化、灭菌、冷冻和硬化冷冻的混合物等操作过程。混合物的充气或膨胀是在冷冻阶段进行的，其体积增大的比例为70％到120％。在离开冷冻装置(冷冻机)时，充气物质的温度一般在-5至-6℃。然后充气物质在硬化腔中在-40至-45℃的温度下硬化，直到冷冻食品的芯部的温度达到-18℃或更低(对于块状产品)或-30℃(对于挤出的棒状产品)。

人们试图降低冷冻物质在离开冷冻机时的温度，以便节省能源和改善其特性，如提高滑润方面的特性。但是，对于传统设备来说会遇到块状冰激凌在温度低于-7至-8℃时粘度较高等难以克服的问题。利用两个串接的刮削表面式冷冻机可使这些问题得到部分解决，第一个冷冻机是传统式的，它在约-7℃的温度下输送充气冰激凌，而第二个冷冻机专用于处理高粘度块，以便将其温度降低到-10℃左右。

类似地，在EP-A-0561118中描述了在降到约-20℃的低温下生产冰激凌的三阶段法。在生产温度下，对于块状产品可完全消除硬化阶段，对于挤出的产品，可适当缩短硬化阶段。在第一阶段，即所谓的预膨胀阶段，将空气引入到混合物中，以便在正温度下冷冻。在第二阶段，充气物质在刮削表面式交换器内冷却，在约-6℃的温度下排出。在第三阶段，螺杆装置将该物质冷却到-20℃。

US-A-5024066涉及一种双级系统。在第一级中，当在正温度下向被冷冻物质中充入气体期间会发生预膨胀。在第二级中，利用在其周边装有带粗糙表面的刮削板的阿基米德螺旋压缩机将这种充气物质冷却到足够低的负温度，以确保冷冻物质具有稳定的特性，并使该产品可直接贮存在冷藏库中。

本发明的目的是使物质的膨胀和冷冻过程只在一个容易控制和尺寸比现有的装置小的装置内的一级中进行，从而简化了低温冷冻方法，同时仍具有上述的能源和特性上的优点。

本发明涉及一种用于生产冷冻充气产品的方法，其中对冷冻的组合物进行混合、充气、冷冻并冷冻到等于或低于-8℃的温度，并使这种冷冻组合物通过一个喷嘴，其特征在于这些过程是在单个装置中的一个级内进行的，该装置由两个平行排列的蜗杆组成，这两个蜗杆互相啮合并以相同的方向旋转，它们同处于一个装有充气和冷冻装置的壳体内。

人们惊奇地注意到，可在一个装置的单个级中对一种用于生产冰点的组合物进行充气、混合、冷冻和挤压，并同时可获得特性更好和更稳定的低温冷冻充气食品，但人们担心，在双蜗杆装置内的加工过程中冷冻组合物的特性会受到破坏。由于已有的方法是在一个分离的装置内冷冻之前进行充气的，并且冷冻至少部分地是在一个装有刮削板的装置内进行的，所以上述的破坏作用不明显。

为了利用这种方法，可用传统的方法制备冰点(如冰激凌、低脂冰激凌或冰糕)的组合物，按照这种方法，在牛奶、脱脂乳、奶乳、炼乳、奶粉或奶油中加入蔗糖、葡萄糖、水果葡萄糖、果浆和稳定水解胶体(如角叉菜酸盐、藻酸盐、角豆树胶、如一部分甘油酯和食用香料等的乳化剂)。在按该方法规定的比例将这些成分均匀拌和后，进行巴氏杀菌、冷却，然后在压力状态下加热均化，使脂肪颗粒的平均粒度降低到约8-20微米。在均化物质冷却到接近于0℃的较低温度之后，使该组合物在这个温度下熟化一段时间。均化和熟化是可选择的步骤。

在说明书的下文中，将这种熟化物质称为“被冷冻物质”。最好将这种物质在约2-5℃下输送到双蜗杆冷冻装置中(下面将更详细说明这种装置)，被冷冻物质在该装置中由以高速旋转(最好以100-600r/min的转速)的同向旋转蜗杆混合，并将其输送到一个空气喷射区，在该区物质膨胀到超过正常体积的20-150％，并深度冷冻到-8至-20℃，然后迫使它们通过一个喷嘴。

令人惊异的是，这种双蜗杆装置的工作是在不出现过高剪切力的情况下进行的，这样使喷嘴的压力不会升高到超过约50bar。产品的特征在于平均冰晶的粒度为10至30微米，这明显低于传统冷冻机所获得的平均冰晶粒度，并且脂肪液滴的平均粒度约为8-20微米。其结果在较大程度上提高了在滑润度和乳化度方面的特性。

本发明还涉及一种用于实施上述方法的装置，它包括两个相同的、互相平行地啮合并以相同的方向旋转的蜗杆，这两个蜗杆位于一个壳体内，壳体的一端装有一个喷嘴，另一端装有一个用于输送待冷冻组合物的装置，在中部区域装有输送空气的装置，该壳体设置在有制冷流体循环流动的外套内。