专利名称：用于制备粉状营养产品的超声辅助挤出法的制作方法
用于制备粉状营养产品的超声辅助挤出法
公开领域本公开涉及用于制备粉状营养产品的超声辅助挤出法。更具体地，本公开涉及使用超 声辅助挤出法制备粉状营养产品的方法，所述粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人 营养产品二者。_2]公开背景粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品二者是可广泛商购的，且其用途 多年以来稳定增长。这些产品通常包含脂肪、碳水化合物、蛋白质、维生素和矿物质，以及潜 在其它营养有益组分。在使用之前，粉状配方或产品以预定比例在水中复原以产生立即可 饮的液体。
粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品二者通常包含约O. 5%至约 35% (以重量计)的脂肪。为了成品包装稳定(即，不进行显著氧化和腐败)并且当复原 时不具有显著脂肪分离，通常在制备过程中将脂肪组分修剪为具有约O. 1-20微米大小的 小球而同时用水合蛋白质以及其它附加乳化剂乳化所述修剪的脂肪小球。
通常，通过制备高固体水浆料(即，30%至60%的总固体)并泵送所述浆料通过具 有2000-4500 psig的均质压力的高压均质器完成该剪切和乳化。然后，通常将浆料蒸发至 约45%至60%的总固体并喷雾干燥。这通常产生在储存过程中不进行显著氧化并容易复原 的稳定的脂肪。
尽管挤出法被称为显著最小化水的量和所需能量并且能够制备能被干燥和研磨 成粉状物质的颗粒的高效方法，但通常挤出法至今不用于制备粉状婴儿配方和粉状成人营 养产品，因为挤出法不能产生具有稳定脂肪乳的完成粉末。通常，挤出法不能使蛋白质被挤 出过程中可得的有限量的水充分水合以使脂肪小球被水合蛋白质充分乳化。在挤出之前不 适当乳化脂肪小球，则脂肪在储存过程中易进行氧化和腐败，并在复原过程中进行脂肪分 离。
因此，本领域亟需用于制备粉状营养产品的有效挤出法。如果粉状营养产品包含 充分乳化的脂肪以抵抗储存过程中的氧化和腐败并且抵抗复原过程中的脂肪分离，这是有 利的。
公开概沭本公开涉及用于制备具有少于5重量％的游离脂肪水平的挤出粉状婴儿配方的方法。 所述方法包括将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器，将包含水和脂肪 的液体引入至所述预调节器，使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料，输送所述浆料进 入超声辅助挤出机以用水合蛋白质使所述脂肪乳化，挤出所述浆料以产生颗粒，以及干燥 和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方。所述粉状婴儿配方包含约10%至约35%的脂肪、约 5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约3%的水，全部以所述粉状 婴儿配方的重量计。
本公开还涉及用于制备以粉状成人营养产品重量计具有小于5%的游离脂肪水平 的粉状成人营养产品的方法。所述方法包括将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器，将包含水和脂肪的液体引入至所述预调节器，使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料，输送所述浆料进入超声辅助挤出机以用水合蛋白质使所述脂肪乳化，挤出所述浆料以产生颗粒，以及干燥和研磨所述颗粒以产生粉状成人营养产品。所述粉状成人营养产品包含约O. 5%至约25%的脂肪、约10%至约90%的蛋白质、约5%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状成人营养产品的重量计。出人意料地发现，在挤出机中使用结合超声能量的挤出法能制备具有充分乳化的脂肪的粉状婴儿配方和粉状成人营养产品，其在储存过程中具有优异的复原和氧化稳定性。超声辅助挤出机提供了挤出装置内的恰当能量以使用低水分水平使脂肪组分被充足水合蛋白质充分乳化而仍允许挤出机内充分的背压以用于混合和提供充足的内部热产生以实现挤出物期望的巴氏杀菌作用。使用超声辅助挤出机制备的粉状营养产品包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品二者具有优异的保质期(即，稳定性)并且抵抗导致腐败的脂肪氧化。此外，粉末容易在水中复原，伴随不期望的脂肪分离。此外，容易控制超声辅助挤出机使得蛋白质组分不显著变性而使产生的粉末在I至6的等级上具有不超过4的颗粒水平。附图简沭
图1是适用于本公开方法的超声辅助挤出装置的示意图。公开详沭
本公开的粉状婴儿配方和粉状成人营养产品以及相应的制备方法涉及使用结合超声能量的挤出法以充分水合蛋白质组分并乳化脂肪组分而制备的粉末。下文详细描述本公开的粉末和方法的这些和其它基本的或任选元素或限制因素。本文使用的术语“粉状营养产品”包括粉状婴儿配方、粉状成人营养产品二者以及通常的粉状营养产品。本文使用的术语“粉状婴儿配方”包括粉状婴儿配方和粉状幼儿配方奶粉二者，其中婴儿配方意图用于直至约I岁的婴儿且幼儿配方奶粉意图用于约I岁至约10岁的儿童。本文使用的术语“粉状成人营养产品”包括通常用于维持或提高成人健康的配方，并且包括设计用于需要控制他们的血糖的成人的那些配方。本文使用的术语“游离脂肪水平”是指以非乳化形式的粉状婴儿配方或粉状成人
营养产品的重量计的脂肪的量。本文使用的术语“保质期”是指产品的商业可行寿命，此后产品不适合或不可销售和/或消费。除非另外规定，本文使用的所有百分比、份和比例都以总配方的重量计。除非另外规定，当它们涉及列出的原料时所有这样的重量都基于活性水平，因此不包括商购物质中可能包含的溶剂或副广品。本文使用的数值范围意图包括所述范围内的每个数字和数字的子集，不论是否具体公开。此外，这些数值范围应解释为提供涉及所述范围内的任何数字或数字的子集的权利要求的支持。例如，I至10的公开应解释为支持2至8、3至7、5至6、1至9、3.6至4.6、3. 5至9. 9等的范围。除非其中进行引用的上下文另外规定或清楚地暗示相反的情况，对本公开单数特征或限制的所有引用应包括相应的复数特征或限制，并且反之亦然。
除非其中进行引用组合的上下文另外规定或清楚地暗示相反的情况，本文使用的方法或加工步骤的所有组合能以任何顺序进行。本公开粉末的各个实施方案还可基本上没有本文描述的任何任选的或选定的必需成分或特征，条件是剩余的粉末仍包含所有本文描述的所需成分或特征。在该上下文中，并且除非另外规定，术语“基本上没有”是指选定的粉末包含少于功能量的任选成分，通常少于O.1重量％，并且还包括零重量％的这种任选的或选定的必需成分。本公开的粉状营养产品和相应的制备方法可包括本文描述的本公开的必需元素和限制因素以及本文描述的或另外用于粉状营养应用的任何附加或任选成分、组分或限制因素，由本文描述的本公开的必需元素和限制因素以及本文描述的或另外用于粉状营养应用的任何附加或任选成分、组分或限制因素组成，或基本上由本公开的必需元素和限制因素以及本文描述的或另外用于粉状营养应用的任何附加或任选成分、组分或限制因素组成。产品形式
使用本公开的超声辅助挤出法制备的产品是粉状营养产品。在使用之前，通常将这些产品与水或另外的液体混合并复原。本公开的产品通常具有约2%至约5% (以重量计)，或甚至约2%至约4% (以重量计)，或甚至约2%至约3% (以重量计)，或甚至约2. 5%至约3% (以重量计)的水分含量。本公开的粉状产品具有少于约5%，包括约1%至约5%，或甚至约1%至约3%，或甚至约1%至约2%的游离脂肪水平，以粉状营养产品的重量计。通过限制粉状产品的游离脂肪水平，保质期延长，因为产品不太容易腐败。此外，通过限制粉状产品的游离脂肪水平，产品能被容易地复原而没有显著脂肪分离。本公开的产品通常具有至少约3个月，或甚至至少约4个月，或甚至至少约5个月或甚至12个月，或甚至18个月，包括6个月至18个月的保质期。还可用足够种类和量的营养物配制本公开的产品以提供特有的、主要的或补充的营养来源，或提供用于患有特殊疾病或疾病状态的个体的专门的营养配方。大量营养素
本公开的粉状产品至少包含脂肪、蛋白质和碳水化合物。通常，已知或另外适用于粉状营养产品的脂肪、蛋白质和碳水化合物的任何来源还可适用于本文的用途，条件是这类大量营养素也与本文定义的营养配方的必需元素相容。尽管脂肪、蛋白质和碳水化合物的总浓度或量可依赖预期使用者的营养需要而变化，但这样的浓度或量最通常落入下面呈现的范围之一，包括本文描述的任何其它必需脂肪、蛋白质和或碳水化合物成分。碳水化合物
本公开的粉状营养产品可包含碳水化合物来源。当超声辅助挤出产品为粉状婴儿配方时，碳水化合物组分以约30%至约85%，包括约45%至约60%，包括约50%至约55%的量存在，以粉状婴儿配方的重量计。碳水化合物来源可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。当超声辅助挤出产品为粉状成人营养产品时，碳水化合物组分以约5%至约60%，包括约7%至约30%，包括约10%至约25%的量存在，以粉状成人营养产品的重量计。碳水化合物来源可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。用于粉状营养产品的合适的一种或多种碳水化合物来源包括甘油、鹿糖、糊精、麦芽糊精、木薯麦芽糊精、玉米糖浆、木薯糖浆、异麦芽酮糖、乳糖、果糖，均未水解的、部分水解的树胶，阿拉伯胶(gum Arabic)(还称为金合欢胶(gum acacia))、黄原胶、黄苗胶和瓜尔豆胶，甘油、植物纤维、葡萄糖、麦芽糖、煮熟和未煮熟的蜡状和非蜡状玉米淀粉、煮熟和未煮熟的蜡状和非蜡状木薯淀粉、煮熟和未煮熟的蜡状和非蜡状大米淀粉、塔格糖、低聚半乳糖(GOS)、低聚果糖(FOS)包括短链低聚果糖、中等长度链低聚果糖和长链低聚果糖，α -乳糖、β -乳糖、聚葡萄糖、及其组合。其它合适的碳水化合物包括任何膳食纤维或纤维来源，其非限制性实例包括不溶膳食纤维来源，例如燕麦壳纤维、豌豆壳纤维、大豆壳纤维、大豆子叶纤维、甜菜纤维、纤维素、玉米糠及其组合。 因此，用于营养配方的碳水化合物可包含可溶和/或不溶纤维，或其它复合碳水化合物，优选具有少于约40,包括少于20并还包括I至10的DE (葡萄糖当量)值。Μ
本公开的粉状营养产品可包含脂肪或脂肪来源。当超声辅助挤出产品为粉状婴儿配方时，脂肪组分以约10%至约35%，包括约25%至约30%，且包括约26%至约28%的量存在，以粉状婴儿配方的重量计。脂肪可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。当超声辅助挤出产品为粉状成人营养产品时，脂肪组分以约O. 5%至约20%，包括约1%至约10%，且还包括约2%至约5%的量存在，以粉状成人营养产品的重量计。脂肪可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。合适的脂肪或脂肪来源包括椰子油、豆油、高油酸红花油或葵花油、红花油、葵花油、玉米油、棕榈油、棕榈仁油、菜籽油、三庚酸甘油酯、乳脂包括黄油、任何动物脂肪或其馏分、包含二十二碳六烯酸(DHA)和/或二十碳五烯酸(EPA)的鱼油或甲壳动物油、来自包含二十二碳六烯酸(DHA)和/或二十碳五烯酸(EPA)的鱼油或甲壳动物油的磷脂、来自海洋、植物或真菌来源的DHA和/或EPA的浓缩物、来自真菌或其它来源的花生四烯酸(ARA)浓缩物、α -亚麻酸浓缩物(ALA)、亚麻籽油、磷脂及其馏分包括大豆卵磷脂和蛋卵磷脂、来自植物来源和动物来源的部分水解和未水解的单甘油酯和/或双甘油酯，以及植物留醇和包含植物留醇的化合物、二乙酰酒石酸单和双甘油酯(DATEM)及其组合。蛋白质
本公开的粉状营养产品可包含蛋白质或蛋白质来源。当超声辅助挤出产品为粉状婴儿配方时，蛋白质组分以约5%至约35%，包括约8%至约12%并且包括约10%至约12%的量存在，以粉状婴儿配方的重量计。蛋白质可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
当超声辅助挤出产品为粉状成人营养产品时，蛋白质组分以约10%至约90%，包括约30%至约80%并且还包括约40%至约75%的量存在，以粉状成人营养产品的重量计。蛋白质可为对口服给药安全和有效的任何已知或另外合适的来源并与选定的产品形式中的必需和其它成分相容。
合适的蛋白质或蛋白质来源包括完整的、部分水解的或完全水解的或其组合的乳糖酶处理的脱脂奶粉、乳蛋白分离物、乳蛋白浓缩物、乳清蛋白浓缩物、糖巨肽 (glycomacropeptides)、乳清蛋白分离物、牛奶酪蛋白酸盐(milk caseinate)如酪蛋白酸钠、酪蛋白酸钙或任意矿物质的酪蛋白酸盐的任意组合、大豆蛋白浓缩物、大豆蛋白分离物、大豆蛋白粉、豌豆蛋白分离物、豌豆蛋白浓缩物、任何单子叶或双子叶蛋白分离物或蛋白浓缩物、动物胶原蛋白、明胶、所有氨基酸、牛磺酸、乳蛋白肽、乳清蛋白肽、牛初乳、人初乳、其它哺乳动物初乳、在初乳和哺乳动物乳中发现的基因通讯蛋白(genetic communication protein),例如但不限于白介素蛋白、水解的动物胶原蛋白、水解的酵母, 及其组合。
大暈营养素特性本公开的粉状婴儿配方或粉状成人营养产品中的脂肪、碳水化合物和蛋白质的总量或浓度能依赖预期使用者的选定配方和饮食或医疗需求而显著变化。大量营养素浓度的另外合适的实例在下文进行阐述。在该上下文中，总量或浓度是指粉状产品中的所有脂肪、碳水化合物和蛋白质来源。对于粉状婴儿配方，最通常并优选地，在下列表格中描述的任何具体范围内配制这样的总
权利要求
1.制备挤出粉状营养产品的方法，所述方法包括 提供包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物以及包含水和脂肪的液体； 使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料； 输送所述浆料进入超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化； 挤出所述浆料以产生颗粒；以及 干燥和研磨所述颗粒以产生粉状营养产品，其中所述粉状营养产品包含小于5%的游离脂肪水平，以所述粉状营养产品的重量计。
2.如权利要求1所述的方法，其中使所述超声辅助挤出机经受具有选自小于约30千赫、小于约20千赫和小于约15千赫的频率的超声能量。
3.如权利要求1所述的方法，其中在干燥和研磨之前将一种或多种附加组分混合至所述挤出颗粒。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述一种或多种组分选自益生菌、益生元、维生素及其组合。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述干燥混合物另外包含矿物质。
6.制备具有小于5%的游离脂肪水平的挤出粉状婴儿配方的方法，以粉状婴儿配方的重量计，所述方法包括 将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器； 将包含水和脂肪的液体引入至所述预调节器； 使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料； 输送所述浆料进入超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化； 挤出所述浆料以产生颗粒；以及 干燥和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方，其中所述粉状婴儿配方包含约10%至约35%的脂肪、约5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述粉状婴儿配方中游离脂肪水平为约1%至约3%，以粉状婴儿配方的重量计。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述粉状婴儿配方包含约25%至约30%的脂肪、约8%至约12%的蛋白质、约45%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
9.如权利要求6所述的方法，其中使所述超声辅助挤出机经受具有选自小于约30千赫、小于约20千赫和小于约15千赫的频率的超声能量。
10.如权利要求6所述的方法，其中在干燥和研磨后将一种或多种附加组分混合至所述挤出颗粒。
11.如权利要求6所述的方法，其中所述粉状婴儿配方在I至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
12.制备具有小于5%的游离脂肪水平的粉状成人营养产品的方法，以所述粉状成人营养产品的重量计，所述方法包括 将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器； 将包含水和脂肪的液体引入至所述预调节器；使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料； 输送所述浆料进入超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化； 挤出所述浆料以产生颗粒；以及 干燥和研磨所述颗粒以产生粉状成人营养产品，其中所述粉状成人营养产品包含约O. 5%至约20%的脂肪、约10%至约90%的蛋白质、约5%至约40%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状成人营养产品的重量计。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述粉状成人营养产品中的游离脂肪水平为约1%至约2%，以所述粉状成人营养产品的重量计。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述粉状成人营养产品包含约2%至约5%的脂肪、约40%至约75%的蛋白质、约10%至约25%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状成人营养产品的重量计。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述粉状成人营养产品在I至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
16.制备具有小于5%的游离脂肪水平的挤出粉状婴儿配方的方法，以所述粉状婴儿配方的重量计，所述方法包括 将蛋白质和水引入至预调节器； 将脂肪引入至所述预调节器； 将O至约80 wt. %的碳水化合物引入至所述预调节器； 使所述蛋白质、水、脂肪和碳水化合物接触以产生浆料； 将所述浆料输送至第一超声辅助挤出机以使所述脂肪被水合蛋白质乳化； 将剩余的碳水化合物、维生素和矿物质引入至输送所述第一超声辅助挤出机的排出物的第二预调节器以产生第二浆料； 超声挤出所述第二浆料以产生颗粒；以及 干燥和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方，其中所述粉状婴儿配方包含约10%至约35%的脂肪、约5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述粉状婴儿配方包含约25%至约30%的脂肪、约8%至约12%的蛋白质、约45%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状婴儿配方的重量计。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述粉状婴儿配方在I至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述粉状婴儿配方包含维生素和矿物质。
20.制备挤出粉状营养产品的方法，所述方法包括 提供包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物以及包含水和脂肪的液体； 使所述干燥混合物和液体接触以产生浆料； 输送所述浆料进入超声辅助挤出机中以使所述脂肪被水合蛋白质乳化； 挤出所述浆料以产生颗粒；以及 干燥和研磨所述颗粒以产生粉状婴儿配方，其中所述粉状营养产品包含小于5%的脂肪游离水平，以所述粉状营养产品的重量计。
21.如权利要求20所述的方法，其还包括将包含蛋白质和碳水化合物的干燥混合物引入至预调节器并将包含水和脂肪的液体弓I入至预调节器。
22.如权利要求20和21所述的方法，其中使所述超声辅助挤出机经受具有选自小于30千赫、小于20千赫和小于15千赫的频率的超声能量。
23.如权利要求20-22所述的方法，其中在干燥和研磨之前将一种或多种附加组分混合至所述挤出颗粒。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述一种或多种组分选自益生菌、益生元、维生素及其组合。
25.如权利要求20-24所述的方法，其中所述粉状营养产品在I至6的颗粒等级上具有4或更少的颗粒水平。
26.如权利要求20-25所述的方法，其中所述粉状营养产品中的脂肪游离水平为约1%至约5%，以所述粉状营养产品的重量计。
27.如权利要求20-26所述的方法，其中所述粉状营养产品中的脂肪游离水平为约1%至约3%，以所述粉状营养产品的重量计。
28.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约10%至约35%的脂肪、约5%至约35%的蛋白质、约30%至约85%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
29.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约25%至约30%的脂肪、约8%至约12%的蛋白质、约45%至约60%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
30.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约26%至约28%的脂肪、约10%至约12%的蛋白质、约50%至约55%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
31.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约O.5%至约20%的脂肪、约10%至约90%的蛋白质、约5%至约40%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
32.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约1%至约10%的脂肪、约30%至约80%的蛋白质、约7%至约30%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
33.如权利要求20-27所述的方法，其中所述粉状营养产品包含约2%至约5%的脂肪、约40%至约75%的蛋白质、约10%至约25%的碳水化合物和约2%至约5%的水，全部以所述粉状营养产品的重量计。
全文摘要
公开了使用挤出制备粉状营养产品的方法，其包括粉状婴儿配方和粉状成人营养产品。所述方法包括在制备过程中在挤出机中使用超声能量。将超声能量应用于挤出机允许通过进料流中存在的水合蛋白质来有效乳化原料中存在的脂肪小球被使得产生的粉状挤出产品具有低的游离脂肪水平，较不容易氧化和腐败并能被复原而没有显著脂肪分离。
文档编号A23L1/00GK103037713SQ201180039697
公开日2013年4月10日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月14日
发明者T.B.梅策, G.M.戈登, R.塔巴什 申请人:雅培制药有限公司