专利名称：：制造卡路里降低的食品的方法
技术领域：
：本发明涉及减少食品中的卡路里。所述食品可以是汁液诸如果汁或蔬菜汁。在本发明的一个方面，公开了选择性地相比初级糖除去更多的蔗糖从而减少卡路里的方法。初级糖包括例如葡萄糖和果糖。由于初级糖相比蔗糖具有更高的可感知甜味，因此能获得每卡路里高感知甜，味的可^皮接受的风P未特征。在另一方面，公开了用于减少汁液中卡路里的食物加工系统。所述食物加工系统包括用于过滤汁液形成澄清汁液的微滤阶段和用于选择性地相比初级糖从所述澄清汁液中除去更多的蔗糖从而形成具有可被接受的风味特征的澄清低卡路里汁液的纳米过滤阶段。参考以下描述和附图将易于理解本文中公开的本发明的这些以及其他目的，连同优点和特征。此外，应当理解本文中所描述的各种实施方式的特征并非相互排斥，反而能以各种组合和置换形式存在。在附图中，相似的标记符号通常指代全部不同图片中的相同部件。同样，这些附图并非必须成比例，重点反而通常在于描述了本发明的原理。在以下描述中，参考以下附图描述本发明的各种实施方式，其中图l显示了根据本发明的一个实施方式的用于形成食品的工艺；和图2-5显示了根据本发明的各种实施方式的过滤工艺。发明具体内容本发明一般涉及具有卡路里含量降低的食品和饮料。并不依赖于人造糖或者相比传统低卡路里饮料更少地依赖人造糖而实现卡路里减少。在一个实施方式中，所述低卡路里饮料包括非浓缩复原(NFC)或浓缩复原(FC)汁液。汁液可源自于水果或蔬菜。优选为所述饮料包括柑橘类汁液。更优选为所述饮料包括非浓缩复原(NFC)汁液。其它类型的水果汁和蔬菜汁包括但不限于杏、苹果、柚子、柠檬、桔子、桔柚、金橘、芒果、梨、桃、菠萝、木瓜、西番莲果、葡萄、草莓、覆盆子、黑醋栗、蓝莓、黑莓、巴西莓、荔枝、猕猴桃、石榴、花楸果、西红柿、芹菜、洋葱、豆瓣菜、黄瓜、胡萝卜、欧？f、甜菜、芦夢、土豆、萝卜、芜菁甘蓝，及其任意组合。图l显示了根据本发明的一个实施方式用于生产卡路里降低的饮料的工艺100。在一个实施方式中，所述工艺生产NFC橙汁。也可用于生产其它类型的汁液。所述工艺包括提供用于加工的原料汁液105。所述原料汁液包括由各种传统技术获得的单一浓度(singlestrength)汁液。这些技术包括例如机械提取并用饮用水进行浓缩汁的调制完成或重构。通常，单一浓度汁液具有约7。至约22。，并优选为约9。至14。的白利糖度。在一个实施方式中，所述单一浓度汁液具有至少7。，优选为至少9。的白利糖度。在另一个实施方式中，单一浓度汁液具有小于或等于22。，优选为小于或等于18。，更优选为小于或等于M。的白利糖度。也可使用具有其他白利糖度水平的单一浓度汁液。例如，可经混合各种果汁和/或蔬菜汁，或者经产生混合饮品、饮料或奶昔(smoothie)型产品从而提供更低或更高的白利糖度水平。原料汁液按需要可包括各种添加成分，诸如维生素和矿物质。也可^f吏用其他添加剂。可在所述工艺之前或之后添加成分。原料汁液在步骤110进行加工。加工包括过滤原料汁液以生产滤过物部分160。在一个实施方式中，所述滤过物包括低白利糖度澄清汁液。澄清汁液是其中已将下沉固体从原料汁液中分离的汁液。下沉固体例如包括果肉、混浊成分和其它类型的固体。所述下沉固体形成初级滞留物部分135。滤过物具有的白利糖度小于原料汁液的白利糖度。例如，在原料汁液具有约12。的白利糖度的情况下，滤过物将具有小于12。的白利糖度。在一个实施方式中，滤过物的白利糖度比原料汁液的白利糖度小约0至30%,优选为比原料汁液的白利糖度小0至20%。根据用途，也可以提供滤过物，其具有的白利糖度小于原料汁液的白利糖度的百分比为其他数值。在一个实施方式中，滤过物的白利糖度为约5至8。比原料汁液的白利糖度更小的其他滤过物白利糖度值也是可行的。原料汁液中的糖含量包括蔗糖、葡萄糖和果糖。通常，原料汁液中的蔗糖、葡萄糖和果糖的比例为2:1:1。出于讨论的目的，葡萄糖和果糖净皮称为初级糖。如此则原料汁液中的蔗糖和初级糖比例为1:1。为了减小汁液中的卡路里含量，选择性地分离碳水化合物。在一个实施方式中，选择性地分离糖。优选为，选择性地分离蔗糖而在滤过物中保留初级糖。滞留物形成高白利糖度溶液155，具有比原7料汁液的白利糖度更高的白利糖度。在一个实施方式中，滞留物的白利糖度为约15。至约25。，优选为约20。。也可以提供高于原料汁液的白利糖度的滞留物其他白利糖度值。根据本发明的一个实施方式，滤过物的糖含量具有的蔗糖与初级糖比例小于原料汁液的蔗糖与初级糖比例。这是通过减少滤过物中的蔗糖量实现的。在一个实施方式中，在滤过物中含有的糖的蔗糖含量减少至约0-30重量％，而初级糖含量为约70-100重量％。在一个实施方式中，滤过物的蔗糖、葡萄糖和果糖的比例为约2:1:1至1:2:2。在一个实施方式中，滤过物的蔗糖和果糖的比例为约1:40至约4:1，并优选为约1:20至约2:1。在步骤170,滤过物与配料相混合形成最终低白利糖度果汁。加入的配料之一是含有来自原料汁液的固体的初级滞留物135。也可加入pH调节剂诸如磷酸二氬钾、柠檬酸钾、柠檬酸、苹果酸或其组合以调节汁液的pH。其他配料，诸如维生素、调味剂包括橙油(例如，PPOJBN#95768)也可按需加入。维生素和调味剂的总量可以分别为约0.9重量％和0.006重量％。其他量也是可行的。在一个实施方式中，维生素预混剂大致包括B1、B6、C、镁、三氯蔗糖和乙酰舒泛钾。所述预混剂例如包括约0.2重量。/。的Bl，0.1重量。/o的B6，46重量。/。的C,23重量％的镁，15.35重量％的三氯蔗糖和15.35重量％的乙酰舒泛钾。约0.09重量％的维生素预混剂加入到澄清汁液中。也可以使用包含其他配料的其他制剂。在步骤180中进行汁液的最后加工。例如，果汁经灭菌并进行包装。例如，汁液包装到合适的纸盒、壶、罐或瓶子中。然后已包装好的产品可贴上标签并包装以进行运输。根据本发明，采用多阶段式过滤工艺得到低白利糖度澄清汁液。所述多阶段式过滤工艺包括进行粗略过滤的初级阶段和进行精细过滤的次级阶段。所述粗略和精细过滤阶段可各自包括一个或多个过滤子阶段。所迷过滤子阶段可以是依次的、并行的或其组合。在一个实施方式中，所述粗略和精细阶段利用膜技术实现。膜技术包括微滤、纳米过滤和超滤。其他技术，诸如离心也是可行的。粗略过滤阶段产生初级滞留物和初级滤过物流。所述初级滞留物包含原料汁液的下沉固体，而所述初级滤过物包含澄清的汁液。所述初级滤过物经精细过滤阶段进行过滤。所述精细过滤阶段选择性地从所述澄清汁液中分离碳水化合物或糖。次级滞留物和次级滤过物流由所述精细过滤阶段产生。所述次级滞留物含有高白利糖度溶液而所述次级滤过物包含低白利糖度澄清汁液。在一个实施方式中，所述滤过物相比滞留物具有更高的果糖与蔗糖比例。这有利地降低了低白利糖度澄清汁液中的卡路里数并同时保持了可接受的汁液风味特征。优选为，所述比例足以保持可接受的风味特征。在一个实施方式中，当滤过物中的果糖与蔗糖比例为约1:4至约40:1，并更优选为约1:2至约20:1时，发现风味特征是可接受的。由于诸如果糖等糖通常感觉比蔗糖甜约10-70%，通过具有更高的果糖与蔗糖比例能获得更高的每卡路里感知甜味。较少的或者没有人造甜味剂需要加入到最终饮料混合物中以获得可接受的风味特征，有利地制造了更"天然"的饮料产品。汁液也可含有能被本发明的方法选择性地分离的其他糖。表1显示了根据本发明的一个实施方式的最终橙汁产品组合物的例子，其每8盎司份量仅有约50卡路里，相比传统的为每8盎司份量11O卡路里。本发明可用于制造其他更高或更低卡路里产品。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>图2-5显示了根据本发明的各种实施方式的过滤工艺。参考图2，显示了包括粗略过滤阶段220和精细过滤阶l殳250的多阶段式过滤工艺210。在一个实施方式中，粗略过滤阶段220包括微滤单元221用于接受原料汁液205。在一个实施方式中，微滤(MF)单元221包括农i滤膜以使原料汁液205澄清。然而，也可以使用本领域技术人员已知的其他任何方法，诸如离心或超滤。微滤膜将原料汁液分离为下沉固体流235(初级或MF滞留物)和澄清汁液流236(初级或MF滤过物)。在一个实施方式中，MF单元形成约2x至5x浓度的MF滞留物。优选为，MF滞留物为约3X浓度。其他浓度也是可行的。尽管可行，但已发现更高浓度将延长加工时间和/或需要更多的膜单元。可以使用各种类型的微滤装置(skid)获得目标浓度。在一个实施方式中，MF单元包括来自KochMembraneSystems(美国)的微滤装置。可以4吏用诸如DowChemicalCompany(美国)和SCTMembralox(法国)制造的其他类型的膜，以及其他已知系统。微滤膜的孔尺寸优选为足够小从而阻止更大的不需要的分子穿过膜并影响下游过滤的效率。在一个实施方式中，孔尺寸为约0.1至10微米，这对应于约100,000至约5，000,000的分子量截留(MWCO)。过滤经设计具有预定的输出量，例如加仑每分钟(gpm)。预定输出量经选定以满足所希望的产量。例如，用于加工橙汁的生产线具有约IOOgpm的输出量。其他预定的输出水平也是可行的。过滤工艺的压力可经调整以实现预定输出量。优选为，原料流通过微滤装置，其压力足以使所需的香味、风味和营养成分通过微滤装置。本领域技术人员将知道如何使用本发明的微滤装置按需要调节压力、流速和其他工艺条件。通过精细过滤阶段对MF滤过物流或澄清汁液进行加工。精细过滤单元包括纳米过滤(NF)单元，其减少澄清汁液中的糖以产生低白利糖度澄清汁液(NF滤过物)260。被分离的糖形成高白利糖度溶液(NF滞留物)255。在一个实施方式中，NF单元选择性地除去澄清汁液中的蔗糖。蔗糖的选择性除去则得到约15白利糖度至约25白利糖度的蔗糖浓度。优选为，蔗糖浓度为约20白利糖度。在一个实施方式中，NF滞留物是澄清汁液的约2X-5X浓度。优选为，NF滞留物是澄清汁液的约2X浓度。尽管可行，但已发现更高浓度将延长加工时间和/或需要更多的膜单元。为了选择性地除去蔗糖，则采用NF膜。可以在NF单元中使用各种类型的NF膜。在一个实施方式中，NF膜的孔尺寸足够小以阻止比初级糖分子更多的蔗糖分子透过。蔗糖具有约342的分子量10(MW)，而诸如果糖和葡萄糖等初级糖具有约180的分子量。在一个实施方式中，孔尺寸为约0.001微米，这对应于约200的分子量截留(MWCO)。压力和流速经选择导致含有更小的初级糖分子的物流穿过NF膜并收集在NF滤过物流260中，而将更大的蔗糖分子保留在NF滞留物流255中。本领域技术人员将知道如何使用本发明的NF膜按需调整压力。整个卡路里减少工艺可在各种温度下进行。优选为，整个工艺在冷藏温度进行以生产更高质量的产品。冷藏温度优选为低于约45。F,并更优选为约32。F至38。F。系统可以以间歇处理模式或连续紧密耦合才莫式运行。当系统以间歇处理模式运行时，经加热巴氏灭菌的汁液临时稳定可用于防止酶和微生物降解。当系统以连续模式运行时，则可避免中间的巴氏灭菌。低白利糖度澄清汁液随后进一步加工，诸如与MF滞留物按所需要的比例进行混合。其他工艺包括在图1的步骤178和180中所描述的。图3显示了根据本发明的一个实施方式的另一过滤工艺310。如所示，粗略过滤或微滤阶段320与图2中所述的相类似。例如，原料汁液305经MF单元321加工产生含有下沉固体的MF滞留物流335和含有澄清汁液的MF滤过物流336，其经精细过滤或纳米过滤阶段350进行力口工。如所示，NF过滤阶段350包括第一和第二子阶段351和355。第一子阶段包括第一NF(NF1)过滤单元352,与图2中所描述的NF过滤单元相类似。MF滤过物336经NF1过滤单元352加工，形成含有低白利糖度澄清汁液的NF1滤过物354和含有高白利糖度溶液的NF1滞留物353。在一个实施方式中，所述高白利糖度溶液包含约15白利糖度至约25白利糖度，优选为约20白利糖度的蔗糖浓度。在一个实施方式中，第二子阶段355包括反向渗透(RO)单元356。可以使用任何合适的RO膜系统，诸如KochMembraneSystems(美国)制造的那些系统，以及其他已知的系统。RO过滤单元进一步浓缩NF1滞留物流353以产生含有非常低白利糖度水(例如，约1白利糖度以下)的RO滤过物360和含有非常高白利糖度溶液(例如，40白利糖度)的RO滞留物362。RO滤过物水流可在工艺中为各种目的而回收，包括但不限于混合或清洗。例如，所述水可与卡路里降低的NF滤过物流354和MF滞留物流335相混合形成最终汁液产品。RO滞留物(即高糖副产品)可用作其他汁液产品(非本发明中讨论的低卡路里产品)中的辅助甜味剂。优选为，来自整体卡路里且仅形成可用作辅助甜味剂的高糖副产品。在一个实施方式中，所述高糖副产品包括NF滞留物流255,诸如图2中所示。另一种方式，NF滞留物流可通过反向渗透单元进一步浓缩以产生高糖副产品362,如图3所示。高糖副产品可在保留罐(holdtank)中緩沖(surge)并且按需要在其他产品类型中再次使用。在使用反向渗透的实施方式中，可能需要较小的緩沖罐，但对于水滤过物则可能需要额外的水緩沖罐。通过在制造最终汁液产品中最大程度地使用低卡路里物流，可有利地缩减原材料诸如水和人造甜味剂的成本，而同时，生产了与"天然"卡路里降低的产品更相近的产品。可以有更多的NF单元，优选为并行的，但也可以为串联的，或者其组合。例如，图4显示了过滤工艺410,其包括含有第二NF(NF2)过滤单元456的第二子阶段355。NF1滤过物流354经NF2单元加工形成含有低白利糖度澄清汁液的NF2滤过物464和含有高白利糖度溶液的NF2滞留物462。在一个实施方式中，低白利糖度溶液具有约5白利糖度的蔗糖浓度。替代性构造也是可行的。所使用的单元数由效率和成本考虑所确定。图5显示了根据本发明的另一个实施方式的过滤工艺510。所述过滤工艺进一步包括与NF1滤过物流相连的易挥发物回收单元520。所述易挥发物回收单元通过保持住在加工中因挥发而易于损失的香味和风味挥发性化合物从而能改善最终饮料产品的风味。这些香味和风味挥发性化合物包括例如低分子量醇或油，诸如乙醇和曱醇，以及醛和酯。在一个实施方式中，所述易挥发物回收单元加热NF1滤过物流并利用汽提剂对其进行汽提从而除去香味或风味易挥发物。所述汽提剂可以是蒸汽或惰性气体，诸如氮气或二氧化碳。可使用热交换器或新鲜蒸汽注入进行加热至高于平衡温度的汽提温度。然后，经汽提的易挥发物530可任选地被冷凝并重新与NF2滤过物464和RO滤过物360相混合形成最终汁液产品。尽管参考各种实施方式具体显示和描述了本发明，但本领域技术人员应意识到可对本发明做出修改和变化而不背离本发明的精神和范围。本发明的范围因此并非由以上描迷所确定，而是由所附权利要求及其等价条款的完全范围所确定。权利要求1.加工食品的方法，所述方法包括提供汁液；和加工所述汁液以选择性地相比初级糖除去更多的蔗糖，从而在保持可被接受的风味特征的同时制造澄清低卡路里汁液流，所述初级糖相比蔗糖而言具有更强的可被感知的甜味。2.如权利要求l所述的方法，其中所述汁液包括果汁、蔬菜汁或者果汁和蔬菜汁的任意组合。3.如权利要求2所述的方法，其中所述汁液包括非浓缩复原橙汁。4.如权利要求2所述的方法，其中所述汁液包括浓缩复原橙汁。5.如权利要求l所述的方法，其中所述汁液包括具有约7。至约22。白利糖度的单一浓度汁液。6.如权利要求5所述的方法，其中所迷澄清低卡路里汁液包含的白利糖度低于单一浓度汁液的白利糖度。7.如权利要求6所述的方法，其中所述澄清低卡路里汁液的白利糖度比单一浓度汁液的白利糖度低约0至30%。8.如权利要求6所述的方法，其中所迷澄清低卡路里汁液的白利糖度比单一浓度汁液的白利糖度低约10至20%。9.如权利要求6所迷的方法，其中所述澄清低卡路里汁液具有约5至8的白利糖度。10.如权利要求l所迷的方法，其中所述初级糖包括果糖。11.如权利要求10所述的方法，其中所述澄清低卡路里汁液具有约1:40至约4:1的蔗糖:果糖比例。12.如权利要求ll所述的方法，其中所述澄清低卡路里汁液具有约1:20至约2:1的蔗糖:果糖比例。13.如权利要求l的方法，其中汁液加工步骤包括粗略过滤汁液以形成初级滞留物流和初级滤过物流，所述初级滞留物流包含汁液中沉积的固体，而所述初级滤过物流包含澄清的汁液；和精细过滤所述初级滤过物流以选择性地相比初级糖除去更多的蔗糖，所述精细过滤形成次级滞留物流和次级滤过物流，所述次级滞留物流包含高白利糖度溶液而次级滤过物流包含澄清低卡路里汁液。14.如权利要求13所述的方法，其中所述澄清低卡路里汁液包括约1:40至约4:1的蔗糖:果糖比例。15.如权利要求14所述的方法，其中所述澄清低卡路里汁液包括约1:20至约2:1的蔗糖:果糖比例。16.如权利要求13所述的方法，其中所述粗略过滤步骤包括微滤。17.如权利要求16所述的方法，其中所述微滤包括使汁液通过具有约100,000至约5,000,000的分子截留的微滤膜。18.如权利要求16所述的方法，其中所述精细过滤步骤包括纳米过滤。-19.如权利要求18所述的方法，其中所述纳米过滤包括使初级滤过物流通过具有约200的分子截留的纳米过滤膜。20.如权利要求13所述的方法，其中所述精细过滤步骤包括納米过滤。21.如权利要求20所述的方法，其中所述纳米过滤包括使初级滤过物流通过具有约200的分子截留的纳米过滤膜。22.食品加工系统，所述食品加工系统包括用于过滤汁液产生初级滞留物流和初级滤过物流的微滤阶段，所述初级滞留物流包含汁液中沉积的固体，而所述初级滤过物流包含澄清的汁液，和用于从所述澄清的汁液中选择性地相比初级糖除去更多的蔗糖的納米过滤阶段，该初级糖具有比蔗糖更高的被感知的甜度，且所述纳米过滤阶段产生次级滞留物流和次级滤过物流，所述次级滞留物流包含高白利糖度溶液而次级滤过物流包含具有可被接受的风味特征的澄清低卡路里汁液。23.如权利要求22所述的食品加工系统，其中所述澄清低卡路里汁液包括约1:40至约4:1的蔗糖:果糖比例。24.如权利要求23所述的食品加工系统，其中所述澄清低卡路里汁液包括约1:20至约2:1的蔗糖:果糖比例。25.如权利要求22所述的食品加工系统，其中所述微滤阶段包括具有约1OO,OOO至约5,000,000的分子截留的微滤膜。26.如权利要求22所述的食品加工系统，其中所述纳米过滤阶段包括具有约200的分子截留的纳米过滤膜。'27.如权利要求22所述的食品加工系统，其中所述纳米过滤阶段包括第一纳米过滤子阶段和第二纳米过滤子阶段，所述第一纳米过滤子阶段加工初级滤过物流以产生第一纳米过滤滞留物流和第一纳米过滤滤过物流，所述第二纳米过滤子阶段加工第一纳米过滤滞留物流以产生第二纳米过滤滞留物流和第二纳米过滤滤过物流。28.如权利要求27所述的食品加工系统，其中所述第一纳米过滤子阶段包括纳米过滤单元。29.如权利要求28所述的食品加工系统，其中所述第二纳米过滤子阶段包括反向渗透单元。30.如权利要求29所述的食品加工系统，其中所述第二纳米过滤滤过物流包括在所述加工系统中回收的低白利糖度水副产品。31.如权利要求30所述的食品加工系统，其中所迷低白利糖度水副产品具有小于或等于约1。的白利糖度。32.如权利要求29所述的食品加工系统，其中所迷第二纳米过滤滞留物流包括用作辅助甜味剂的高糖副产品。33.如权利要求32所述的食品加工系统，其中所迷高糖副产品包含约40。的白利糖度。34.如权利要求27所述的食品加工系统，进一步包括易挥发物回收单元，用于从所述第一纳米过滤滤过物流中汽提易挥发物。35.如权利要求34所述的食品加工系统，其中所述被汽提的易挥发物与所述第二纳米过滤滤过物流再次合并以形成所述澄清低卡路里汁液。全文摘要通过选择性地相比例如葡萄糖和果糖等初级糖而言除去更多的蔗糖可降低汁液中的卡路里。由于初级糖相比蔗糖而言具有更强的可被感知的甜味，因此能获得可被接受的风味特征。用于降低卡路里的食品加工系统可包括过滤汁液从而生产具有可被接受的风味特征的澄清低卡路里汁液的多个阶段。文档编号A23L2/74GK101522059SQ200780036560公开日2009年9月2日申请日期2007年9月13日优先权日2006年9月30日发明者D·佩沙,G·苏布拉马尼亚姆,N·希尔兹,T·里韦拉申请人:特罗皮卡纳产品有限公司