冷冻食品的制作方法

专利名称：冷冻食品的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及冷冻食品，例如冷冻甜食比如冰淇淋。
背景技术：
自从Nancy Johnson在1846年发明了手动曲柄冷冻机以来，基本上采用相同的方法来制备冰淇淋。图1显示典型的商用冰淇淋桶式冷冻机10的示意图。典型的程序中，具有几个刮刀12和搅拌器(dasher)14的刮刀-搅拌器组件绕其轴在冷冻管15内部转动。该方法中，将冰淇淋前体(例如，奶油)通过搅拌器14和冷冻管15之间的环形空间16。空气被注入到桶式冷冻机内使得其被加入到奶油中。奶油在所述管的壁18上冷冻以形成冰淇淋，并且被刮刀12从壁上刮下。冰晶的大小和冰淇淋的稠度受刮刀速度和刮刀与壁之间空隙的影响。由于希望是小晶体(对于较高质量的奶油冰淇淋)，刀片和壁之间的空隙必需小。结合搅拌器上较大的力，这可使得所述系统有些昂贵。
此外，在一些条件下，从冷冻管壁上刮下的晶体可在环状体积内的混合物中生长(例如，由于差的温度控制)，并且这种作用可降低存在于桶式冷冻机中的冰淇淋质量。存在于桶式冷冻机中的冰淇淋典型地具有软冰淇淋的稠度，其中冰淇淋中约50％的水处于冷冻状态。随后，冷却冰淇淋，例如将冰淇淋通过气流冷气机进行制冷以使混合物温度降低到例如低于约-25℃，以阻止冰淇淋内的晶体生长过程。在该过程中，冰淇淋通常硬化。
在桶式冷冻机内处理冰淇淋之后，还有可用于后处理和冷却(例如低于-25℃)冰淇淋的连续-供料、螺旋驱动(auger-driven)的热交换器。这些系统典型地物理性地破坏冰淇淋内的冰晶，甚至进一步导致更奶油化(creamier)的(和更希望的)冰淇淋。由于这些设备中通常需要高剪切力，并且通过这个过程引起冰淇淋的有效粘度增加，这些系统通常消费大量的电力，并且相对复杂并且构建和维护较昂贵。
自从发明冰淇淋以来，其生产的相对一致性提供了修改或改进这种方法以及冰淇淋和其他冷冻食品例如冷冻甜食的空间。

发明内容
本发明一般涉及冷冻食品，例如冷冻甜食比如冰淇淋。在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、特定问题的替代解决方案、和/或一种或多种系统和/或制品(article)的多种不同用途。
通常，本发明提供冷冻食品，该食品具有被消费时可觉察的吸引人和/或不寻常品质，其是令人愉快的和/或吸引人的。例如，可生产和/或包装所述产品使得具有被消费时可察觉的碳酸化度(二氧化碳含量)，所述产品被消费时释放的二氧化碳气体存在“触觉(tanginess)”和/或其他感觉形式，其有时与碳酸饮料的消费相关。本发明的其它方面提供生产的和/或包装的产品，以具有非常轻的、“蓬松”稠度或形式，与细分的“粉状”雪花相似。在此方面，该产品具有大于(密度低于)典型相似食品的空隙体积分数。本发明的另一个方面提供制备这些和其它食品的一系列独特方法。所述方法的特征在于如下特征中的一个或多个通过近来应用的实现这些产品的技术良好地混合产品前体、通过载体流体(例如二氧化碳或当充分暴露于普通室温和压力下时变成气体的其它物质)的膨胀和/或相变，以及其它的技术冷冻产品。
本发明的一个方面涉及碳酸化冰淇淋产品(ice cream product)。例如，在一个实施方案中，本发明涉及碳酸化冰淇淋。
本发明的另一个方面涉及一种制品。例如，在一系列实施方案中，所述制品包括食品，该食品通过在向食品和CO2混合物施加压力梯度期间CO2的相变和/或膨胀来冷冻。在一些情况下，冷冻食品还可包含在人消费冷冻食品时人可察觉量的二氧化碳。当充分暴露于环境温度和压力下，在一些情况下食品可被融化成基本上液体状态。
在另一系列实施方案中，所述制品包括包含平均横截面尺寸小于约500微米颗粒的食品。在一些情况下，所述食品可包含人消费该食品时人可察觉量的CO2。根据另一系列的实施方案，所述制品包括有效热导率在约0.05W/mK到约5W/mK之间的冷冻食品。
根据另一系列的实施方案，所述制品包括容器，该容器被加压到大于约2个大气压(绝对)的压力。所述容器可包含冷冻甜食或其它的食品。在又一系列的实施方案中，所述制品可包含在压力大于2个大气压(绝对)时包装的冰淇淋产品，或其它的食品。所述冰淇淋产品或其它食品可包括人消费该食品时可察觉量的CO2。根据另一系列的实施方案，所述制品包括冷冻食品，该冷冻食品包含人消费该冷冻食品时可察觉量的固体CO2。
本发明的又一方面涉及一种设备。在一个系列实施方案中，所述设备包括冰淇淋产品混合物的源、CO2源、与冰淇淋混合物源进流体连接的第一喷嘴、所述第一个喷嘴可喷洒进去的第一室、与第一室出口流体连接的第二喷嘴和所述第二喷嘴可喷洒进去的第二室，其中所述第一室与CO2源流体连接。
在另一个方面，本发明是制备食品例如冷冻食品的方法。在一系列实施方案中，所述方法包括至少使CO2和/或食品通过第一喷嘴以产生CO2和食品混合物的过程，其中所述混合物包含至少一种由离散区形成的不连续相，以及在在混合物中产生压力梯度的条件下使CO2和食品的混合物通过第二喷嘴的过程，其中所述压力梯度至少足够引起至少部分混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分食品的CO2膨胀。
在另一系列的实施方案中，所述方法包括至少使制冷剂和/或食品通过第一喷嘴以产生制冷剂和食品混合物的过程，其中所述制冷剂在环境温度和压力下是气体，以及通过至少足够引起至少部分混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分食品的制冷剂膨胀的压力梯度，来使制冷剂与食品的混合物体积膨胀的过程。
在又一系列的实施方案中，所述方法包括形成至少包含CO2和食品的混合物的过程，其中所述混合物包含至少一种包含CO2的不连续相并具有小于约1mm的平均横截面尺寸，以及在混合物中产生压力梯度的条件下，将CO2和食品的混合物通过喷嘴的过程，所述压力梯度至少足够引起至少部分混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分食品的CO2膨胀。
在又一系列的实施方案中，所述方法包括形成至少包含CO2和食品的混合物的过程，其中所述食品存在于混合物中作为一种或多种不连续相，其中混合物中所述一种或多种不连续相的每一个由平均横截面尺寸小于约1mm的离散区组成，以及在混合物中产生压力梯度的条件下，将CO2和食品的混合物通过喷嘴的过程，所述压力梯度至少足够引起至少部分混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分食品的CO2膨胀。
根据又一系列的实施方案，所述方法包括形成至少包含CO2和食品的混合物的过程，其中所述混合物包含至少一种由离散区形成的不连续相，以及在混合物中产生压力梯度的条件下，将CO2和食品的混合物通过喷嘴的过程，所述压力梯度至少足够引起至少部分混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分食品的CO2膨胀。在一些情况下，在通过所述喷嘴之前，所述混合物的不连续相由平均横截面尺寸不超过约200％喷嘴最小横截面尺寸的离散区形成。
在又一系列的实施方案中，所述方法包括形成至少包含CO2和食品的混合物的过程，以至少足够引起至少部分混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分食品的CO2膨胀的速率，降低混合物上的压力的过程，以及将所述食品放置在容器内的过程。在一些情况下，选择所述容器的温度和压力使得该容器可用于传送食品到消费者，使得在人消费时，在食品中存在人可察觉的二氧化碳水平。
在又一系列的实施方案中，所述方法包括形成至少包含CO2和食品的混合物的过程，其中所述混合物包含不连续相，以及在混合物中产生至少足够冷冻混合物中至少部分CO2的压力梯度条件下，将CO2和食品的混合物通过喷嘴的过程。
一方面，本发明涉及用制冷剂冷却食品以形成冷冻食品的方法。在一些情况下，当被人消费时，所述冷冻食品包含至少400ppm的制冷剂。
另一方面，所述方法包括将包含至少液体CO2和冰淇淋产品混合物的混合物膨胀到至少足够冷冻至少部分冰淇淋产品的体积的过程。另一方面，所述方法包括将液体CO2引入到冰淇淋混合物中以产生碳酸化冰淇淋产品的过程。
又一方面，本发明是包括使CO2和冰淇淋产品混合物通过第一喷嘴以产生乳化流体，以及使乳化流体通过第二喷嘴的过程的方法。
另一方面，本发明涉及实施本文描述的一个或多个实施方案例如以产生冷冻食品例如冷冻甜食如碳酸化冷冻甜食的方法。另一方面，本发明涉及利用本文描述的一个或多个实施方案例如以产生冷冻食品例如冷冻甜食例如碳酸化冷冻甜食的方法。
当结合附图考虑时，通过本发明的多种非限定性实施方案的下述详细描述，本发明的其它优点和新的特征将变得明显。在本发明的说明书和引入作为参考的文件中包括抵触和/或不一致的公开内容的情况下，将对照本说明书。如果两个或多个引入作为参考的文件彼此包括抵触和/或不一致的公开内容，然后将对照有效期较晚的文本。


参照附图通过实施例来描述本发明的非限定性实施方案，所述附图是示例性的并且不是按比例画出的。在图中，通常以单一数字表示所图示的每个相同或基本相同的部分。为了清楚，不是每个部分都标记在每个图中，本发明的每个实施方案的每个部分也不是都被表示出来，如果这种表示对本领域技术人员理解本发明而言是不必要的话。在图中图1举例说明商用冰淇淋桶式冷冻机；图2举例说明根据本发明的一个实施方案生产冰淇淋的方法；图3举例说明本发明实施方案的设备，可用于生产冷冻甜食或其它冷冻食品；图4举例说明本发明另一个实施方案的设备，可用于生产冷冻甜食或其它冷冻食品；和图5举例说明本发明又一实施方案的设备，可用于生产冷冻甜食或其它冷冻食品。
具体实施例方式
本发明一般涉及冷冻食品，例如冷冻甜食如冰淇淋，以及制备食品的方法，所述食品均如上述发明内容中一般所限定和在此所讨论。本发明的一个方面涉及碳酸化冷冻甜食和其它碳酸化冷冻食品。本发明的另一个方面涉及制备冷冻食品例如碳酸化冷冻甜食和其它食品的方法，以及冷冻其它流体例如水的方法。例如，在冷冻甜食混合之前或期间，可将二氧化碳(CO2)引入到所述食混合物中来制备碳酸化冷冻甜食。本发明的又一方面涉及具有平滑稠度的冷冻食品例如冰淇淋和类似的冷冻甜食。本发明的其它方面涉及制备这样的冷冻食品的设备、促销这样的冷冻食品的方法等等。
本发明的又一另外方面涉及通过将流体例如制冷剂引入到甜食混合物(dessert mix)或食品中冷却甜食混合物和其它的食品来冷却和/或冷冻所述甜食混合物和/或食品。至少部分所述流体(其可包括在大气压和环境温度条件下是气体的一种流体)还可被引入到冷冻甜食或其它食品中。
例如，在本发明的一个实施方案中，诸如CO2的流体与诸如冰淇淋混合物的甜食混合物(其可包括甜食的一些或基本上所有成分，除了通过处理引入到混合物中的CO2)混合以形成混合物，例如通过喷嘴或管口将甜食混合喷洒到CO2中(即从相对较高压区到相对较低压区)、通过喷嘴或注孔将甜食混合物喷洒到CO2中、通过混合CO2和甜食混合物并促使所述混合物通过喷嘴或注孔等。随后，在由于CO2相变和/或膨胀而冷冻所述甜食混合物(部分或全部)并在第二喷洒步骤中冷却的条件下，可通过第二个喷嘴(或促使通过第二个注孔)将所述混合物从压力相对较高的区域向压力相对较低的区域喷洒。所述CO2可冷却和/或冷冻甜食混合物(，然后可从冷冻甜食中分离(即CO2可蒸发或升华)、和/或一些或全部CO2本身可冷冻并被结合到冷冻甜食中。例如，CO2可以固体颗粒的形式混合在冷冻甜食中，和/或一些或全部CO2可与固体(冷冻)颗粒形式的冷冻甜食共固化，包括一些冷冻甜食混合物和一些CO2。
在一些或全部CO2被包含在冷冻甜食(例如作为固体)的情况中，所得的冷冻甜食被“碳酸化”，即具有下面更全面描述的某些独特的可食用特征。此外，在一些情况下，冷冻甜食可被储藏在维持一些或全部“碳酸化作用”直到冷冻甜食被消费的条件下(例如，控制温度、压力或二者组合)。上述简要描述的过程不希望是限制性的，并且下面将更详细地描述该过程和其他过程，使得根据全部公开内容，本领域技术人员可容易地挑选适于实施本文描述的任何实施方案的装置和条件。
现在描述的一系列定义、参数、和其它条件，以有助于更好的理解本发明。本文所用的“冷冻食物”或“冷冻食品”是当该食物仍然是冷冻、固体状态时通常还适于吃的食物。因此，“冷冻食物”不包括以冷冻状态储藏，但在冷冻状态时通常适于吃的食物。冷冻食品还可区分于其它食品之处在于，在充分暴露于环境温度和压力下的空气(即25℃和1atm)时，冷冻食品融化以形成基本上液体或气体状态。冷冻食品的一个非限定性实例是冷冻甜食。
本文所用的“冷冻甜食”是当甜食接近或低于水的冰点(0℃)时典型地适于和可食用的甜食。冷冻甜食的非限定性实例包括冰淇淋、冻果汁露、果汁冰糕、冰乳、冷冻乳蛋糕、冷冻酸乳酪(或“froyo”)意式冰淇淋、法式冰淇淋、法式蛋黄奶油冰淇淋(french custard ice cream)、冷冻麦芽奶、冷冻奶昔等等。(应当注意，当用于本文时，相关多种甜食的术语例如“冻果汁露”和“意式冰淇淋”是它们的普通和传统的美国定义。)通常由制备并冷冻至低于水的冰点以下的温度的甜食混合物来制备冷冻甜食。所述甜食混合物可包含多种成分，例如奶、甜味剂(例如玉米糖浆、糖等)、鸡蛋、调味剂、乳化剂(例如蛋黄、甘油一酸酯、甘油二酸酯、聚山梨醇酯80等)、稳定剂(例如瓜耳胶、角叉菜胶等)等等，这取决于由甜食混合物制备的冷冻甜食的类型，并且对本领域技术人员而言容易确认。
还可根据存在的奶、甜味剂、鸡蛋等的量对冷冻甜食分类。在一些情况下，冷冻甜食内不存在奶。在另外的情况下，如果冷冻甜食包含奶或其它乳制品，或奶替代物例如豆奶或不含乳糖的奶，冷冻甜食可被分类为“冰淇淋产品”。冰淇淋产品的实例包括但不限于冰淇淋、冰乳、冷冻乳蛋糕、、冻果汁露、mellorine、冷冻酸乳酪、冷冻麦芽奶、冷冻奶昔或意式冰淇淋。乳脂高于约10％冰淇淋产品可被分类为“冰淇淋”，而冰乳或冻果汁露的乳脂可少于约10％。冷冻乳蛋糕还可具有高于约10％的乳脂和至少1.4％的蛋黄。
当然，冰淇淋产品或其它冷冻食品或冷冻甜食还可包含多种添加剂，例如，调味剂、甜味剂、稳定剂、乳化剂、坚果、巧克力、浆果等。本领域技术人员能鉴别上述食品，例如冰淇淋、冰淇淋产品、冷冻甜食和其它冷冻食品，例如，如Title 21 of the U.S.Code of FederalRegulations中所定义，美国食品和药品监督管理局发布，和/或如各个州的法令和规章等中所定义。
在一些情况下，冷冻食品可被人消费而不引起“刺痛”即冷冻食品的有效热传导率使得吃冷冻食品的人不会感觉不舒服，将冷冻食品放入口腔中后，口腔内温度通常快速下降(例如下降至少约10℃或20℃)。可采用本领域技术人员公知的技术测定有效热传导率。例如，检测物质有效热传导率的一个方法是横过柱状物产生温度梯度(即，使得所述柱的一端初始处于第一温度，柱的另一端初始处于第二温度)，然后检测通过柱状物的热流以测定物质的有效热传导率。应当注意的是，有效热传导率将不仅包括来自物质本身(例如冷冻食品)的贡献，还包括来自存在于物质内的气体的贡献。在一些实施方案中，由于冷冻食品处于“蓬松”状态，即由相对较小的颗粒或晶体形成，可实现较低的有效热传导率。在某些情况下，冷冻食品的有效热传导率在约1W/mk到约0.01W/mk之间。例如，冷冻食品的有效热传导率在约0.05W/mk到约0.5W/mk之间、在约0.1W/mk到约0.4W/mk之间、或在约0.1W/mk到约0.3W/mk之间。
因此，在许多情况下，冷冻甜食或其它冷冻食品由相对小的颗粒形成，在一些情况下可以是晶体。可采用本文描述的流体膨胀和冷却和/或相变的方法制备这种食品，这可引起流体和食品(例如甜食混合物)混合物的冷却和/或冷冻，例如，流体和食品的乳液。冷冻食品内的颗粒或晶体可提供具有平滑、奶油质地的冷冻食品。例如，冷冻食品内的颗粒或晶体的平均尺寸可小于约500微米、小于约400微米、小于约300微米、小于约200微米、小于约100微米、小于约75微米、小于约60微米、小于约50微米、小于约40微米、小于约30微米、小于约20微米、小于约10微米、或小于约5微米。
相对于类似的可购买的冷冻食品，该冷冻食品内存在的相对小的颗粒或晶体可给予冷冻食品“平滑”、“奶油”稠度，即使是不存在(或减少存在)通常商用的平滑添加剂或多种脂肪，或不采用相对复杂并昂贵的机械工艺来降低颗粒大小。如下面更详细的讨论，例如可通过控制冷冻食品形成和/或冷却的速率来控制冷冻食品内的颗粒或晶体尺寸。例如，在某些实施方案中，通过快速冷却流体例如二氧化碳和食品的混合物制备具有相对小的颗粒或晶体的冷冻食品，例如，如下文讨论的促使混合物通过喷嘴。在一些情况下，当二氧化碳用于这种方法中时，一些二氧化碳还可成为冷冻食品的一部分，在一些情况下，足够量的二氧化碳成为冷冻食品的一部分使得冷冻食品碳酸化。
因此，本发明的一个方面提供碳酸化冷冻食品，碳酸化冷冻食品的实例包括但不限于碳酸化冷冻甜食，例如，碳酸化冰淇淋产品、碳酸化冰淇淋、碳酸化冻果汁露、碳酸化果汁冰糕等。本文所用的“碳酸化”冷冻食品是存在可察觉量的或“尝出”量的二氧化碳的冷冻食品，即冷冻食品内的二氧化碳可被一般人在消费冷冻食品时尝出，例如食品内的“强烈的气味”(tang)、“辛辣”(sharp)、“嘶嘶发泡”或“起泡”感觉。消费时人可察觉的二氧化碳水平可容易地被本领域一般技术人员通过下列方法来确定使少量抽样的一些人来品尝这种产品并且与例如不是根据本发明的一种方法生产的产品(例如通过载体膨胀和/或相变冷却方法生产，其中所述载体例如是诸如氩气的惰性气体，和/或被允许放置在典型室温和压力条件下放置足够时间以允许二氧化碳逃逸的产品)相比，和允许人指出产品中是否存在可察觉水平的二氧化碳。
“碳酸化”冷冻食品还可描述为一种食品，其中当该食品融化并允许放置足够释放存在的任何二氧化碳的时间(例如通过将食品暴露于环境温度和/或压缩空气中)时，该食品中释放的二氧化碳的量是可感知的，即超过另外将自然出现在食品中的那些。在某些情况下，当融化时，食品将变得基本上不含CO2，即食品仅仅含有与大气平衡的CO2，如果人消费时通常不可察觉。
在一些实施方案中，冷冻食品内二氧化碳的量是至少约300ppm(基于体积)，在另外的实施方案中，至少约350ppm、至少约400ppm、至少约450ppm、至少约500ppm、至少约550ppm、或至少约600ppm。还可基于质量来测定碳酸化冷冻食品内二氧化碳的量，而不是基于体积。在一些实施方案中，冷冻食品内二氧化碳的量是至少约3×10-7kgCO2/kg冰淇淋，在另外的实施方案中，至少约5×10-7kg CO2/kg冰淇淋、7×10-7kg CO2/kg冰淇淋、10-6kg CO2/kg冰淇淋、3×10-6kg CO2/kg冰淇淋、5×10-6kg CO2/kg冰淇淋、或7×10-6kg CO2/kg冰淇淋。因此，包含在冷冻食品内的环境空气(例如在大气压下)将不能使得冷冻食品“碳酸化”，因为环境空气内的二氧化碳(例如捕集在冷冻食品或甜食内的气泡内)将不能被一般人察觉，即不可品尝到。下面更详细地描述制备碳酸化冷冻甜食和其它碳酸化冷冻食品的一些实例。
包含在碳酸化冷冻食品内的二氧化碳可以任何适当的形式存在，例如，捕集在冷冻食品内的液体或气体“泡”内，和/或溶解或包埋在冷冻食品内等等。在一些实施方案中，二氧化碳可作为固溶体存在(例如以包括一些冷冻食品和一些CO2的固体或冷冻颗粒形式)，和/或作为固体二氧化碳颗粒或“干冰”包含在冷冻食品内等。在某些情况下，二氧化碳可以以气相存在于冷冻食品内，例如，捕集在泡内。在一些情况下，二氧化碳还可以这些形式中的多种和/或以多种相而存在于碳酸化冷冻食品内。
在一些情况下，二氧化碳可以至少约0.03mmol CO2/g食品的浓度存在于碳酸化冷冻食品内，在另外的情况下，至少约0.05mmol CO2/g食品、至少约0.07mmol CO2/g食品、至少约0.1mmol CO2/g食品、或至少约0.2mmol CO2/g食品。
在一些实施方案中，还可将碳酸化冷冻食品储藏在压力下。例如，将碳酸化冷冻食品储藏在压力大于约1atm(绝对)的环境中，例如，大于约1.1atm、大于约1.2atm、大于约1.4atm、大于约1.6atm、大于约1.8atm、大于约2.0atm、大于约3.0atm、大于约4.0atm、或大于约5.0atm等。增加的压力可允许碳酸化冷冻食品例如在生产、包装、储藏、运输、销售等期间保留冷冻食品碳酸化时间更长，例如，使得碳酸化冷冻食品可在使得人消费冷冻食品时可察觉碳酸化冷冻食品内碳酸化的条件下被输送到消费者。在一些情况下，碳酸化冷冻食品被储藏在如上所述的能保持压力大于约1atm、大于约1.1atm等的容器内。例如，所述容器可由金属制成，例如铝或锡、塑料、玻璃等，本领域技术人员将了解生产适当压力的容器的技术。可采用空气、CO2、惰性气体等使容器内压力增加。
在某些实施方案中，碳酸化冷冻食品被储藏在能将冷冻食品保持在基本上固体或冷冻状态的温度下(或在如上所述的大气压(1atm)，或在一些情况中的更大压力下)。例如，储藏碳酸化冷冻食品的温度(即含有碳酸化冷冻食品的环境的温度)可接近或低于水的冰点(0℃)，例如，在-4℃或在更冷的温度下的冷冻器内，例如接近或低于约-4℃、接近或低于约-25℃、接近或低于约-50℃、或接近或低于约-80℃等。能在这样的温度下制冷的设备是本领域公知的。在一些情况下，碳酸化冷冻食品被储存在能够将碳酸化冷冻食品内二氧化碳保持为液体或固体的温度和/或压力下。在一些情况下，在消费之前(例如在生产、包装、储藏、运输、销售等期间)，碳酸化冷冻食品可被储藏在几个温度和/或压力下。当然，应当理解，储藏碳酸化冷冻食品的温度和/或压力不是碳酸化冷冻食品最终适于人消费所必要的的温度和压力。
本发明的另外一个方面一般涉及生产冷冻食品的技术，包括但不限于碳酸化冷冻甜食，例如碳酸化冰淇淋产品等等，如本文所描述。在一些实施方案中，通常如图2中示例性举例说明，添加剂流体151与食品152混合153以形成混合物，例如乳液。在某些实施方案中，当所述添加剂流体与食品接触时，所述添加剂流体在温度低于食品的温度下与食品混合。
混合后，降低混合物的温度直到至少部分食品固化154。任选地，添加更多的添加剂流体158和/或食品156(添加剂流体158和食品156可分别与食品152和添加剂流体151相同或不同)。在某些情况下，通过压力梯度促使混合物从相对较高压区到相对较低压区来通过喷嘴或注孔来降低混合物温度，即经过(across)压降。冷冻食品或至少部分食品基本上冷冻，然后被收集160。可采用本领域普通技术人员公知的任何适当技术控制压力，例如，采用反压调节器。
添加剂流体可以是趋向于流动以及符合容纳流体的容器的轮廓的任何物质。典型地，流体是不能经受静剪切力的物质，当施用剪切力时，所述流体经历连续、持久的变形。此外，当经过从相对较高压区到相对较低压区的压力梯度时，所述流体可冷却，例如，使得压力梯度引起流体膨胀和冷却、和/或膨胀时相变(例如成为气体)。流体可具有允许所述流体至少一些流动的任何适当粘度。流体的非限定性实例包括液体和气体，还可包括自由流动的固体颗粒、粘弹性流体等。在某些情况下，添加剂流体在食品中还可不溶解或微溶，其通常是含水的。
在一些实施方案中，当膨胀时添加剂流体可从冷冻食品中分离。例如，所述添加剂流体可以是气体，和/或相变以形成气体，其可从冷冻食品中析出并分离。在某些情况下，添加剂流体在环境温度和/或压力下是气态的。例如，添加剂流体可作为固体或液体被添加到食品中，并允许经历变成液体或气体的相变(例如，经过压力梯度)。这样的相变还可用于冷却和/或冷冻食品。在某些情况下，部分添加剂流体还可结合到冷冻食品内。例如，冷冻食品内添加剂流体的量可至少约300ppm(基于体积)，在另外的实施方案中，至少约350ppm、至少约400ppm、至少约450ppm、至少约500ppm、至少约550ppm、或至少约600ppm。在一些情况下，添加剂流体用作制冷剂，即添加剂流体用于冷却至少部分食品以形成冷冻食品，本文将进一步讨论。
因此，在一些实施方案中，添加剂流体应当是无毒的和/或能以通常认为安全量结合到冷冻食品内(例如，美国食品药品监督管理局将流体物质命名为GRAS物质)。适当流体的一个实例是二氧化碳。另外一个非限定性实例是乙烯。在一些实施方案中，添加剂流体不是液氮，和/或添加剂流体的温度大于约80K或约70K，即所述流体不是“低温”流体。
添加剂流体可以任何适当形式被添加到食品中以形成混合物，例如乳液。例如，添加剂流体可作为气体、液体、固体等被添加。此外，可采用适当的技术例如采用搅拌和/或乳化技术将添加剂流体与食品相混合。本领域技术人员将能常规地确定用于混合两种流体的适当技术。还可采用任何比例的添加剂流体和食品。例如，添加剂和食品的混合物可包含约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、或约95％的添加剂流体。
在一些情况下，当与食品接触时，添加剂流体在低于食品温度的温度下(可以是室温，即约25℃，或不同的温度)，这样的接触可用于冷却食品。在一些情况下，选择添加剂流体的温度以冷却但不是基本上冷冻食品。作为例子，可选择添加剂流体的温度使得混合时添加剂流体和食品的温度大于混合物的液体-固体转变温度，因此保持基本上或完全液态。例如，混合后，希望混合物的温度可以是约5℃、约3℃、或约2℃。本领域技术人员将了解适于冷却添加剂流体和/或食品的适当技术。例如，可采用热交换器或冷冻器冷却添加剂流体和/或食品。本领域技术人员能够仅仅采用常规的技术，基于添加剂流体和食品的量、流速、热容等在混合之前来选择适当的添加剂流体温度。
在一些情况下，添加剂流体和/或食品可处于压力下(即处于大于约1atm的正常大气压的压力下)。然而，在另外的情况下，添加剂流体不是在压力下添加到食品中。然而，还可随后加压添加剂流体和食品的混合物。在一些实施方案中，在显著高于大气压的压力下加压添加剂流体和食品，并且这样的加压可发生在混合添加剂流体和食品之前、期间和/或之后。例如，添加剂流体和食品可被加压到至少约5atm、至少约10atm、至少约15atm、至少约20atm、至少约25atm、至少约30atm、至少约40atm、或至少约50atm的压力。例如，如果CO2用作添加剂流体，CO2和食品的混合物可被加压，使得当与食品接触时，至少部分CO2是液体，或变成液体。如本领域技术人员公知，CO2变成液体的实际压力还是温度的函数并且可例如采用CO2相图测定。
在某些实施方案中，混合物还可被冷却，即在混合添加剂流体和食品期间或之后。例如，混合物可被冷却到大于混合物液体-固体转变温度的温度，或冷却到特定温度，例如约5℃、约3℃、或约2℃。在一些情况下，混合物可被冷却同时加压。例如，如果CO2用作添加剂流体，加压和冷却可同时进行以引起混合物中至少部分CO2变成液体。当然，在另外的实施方案中，加压和冷却不同时进行。本领域技术人员将了解用于冷却添加剂流体和食品的适当技术，例如，采用热交换器或冷冻机。
在一些情况下，还可将多种成分添加到混合物中，例如，向食品中添加添加剂流体之前、期间、和/或之后。例如，甜味剂、调味剂、乳化剂、稳定剂等可被引入到混合物中。通过任何进口进入的任何物质还可被冷却和/或被加压。
在一些情况下，添加剂流体和食品相混合以形成乳剂，即第二连续相内包含第一不连续相的离散区的混合物。所述离散区可以是例如小的液滴或泡沫，其可以是固态、液态或气态。例如，离散区的平均横截面尺寸小于约1mm、小于约750微米、小于约500微米、小于约300微米、小于约100微米、或小于约50微米。在一些情况下，添加剂流体形成不连续相以及食品形成连续相；然而，在另外的情况下，添加剂流体形成连续相以及食品形成不连续相。例如，所述乳液可包含CO2连续相和食品的一种或多种不连续相、食品的连续相和CO2不连续相等。应当理解，具有CO2的乳液的食品相本身还可是乳液。因此，CO2和食品的乳液可包含含有CO2和两种或多种不连续相的第一相，其一起被定义为乳液的食品相。
然而，在一些实施方案中，当添加剂流体和食品相混合以形成混合物时，没有形成连续相，并且混合物包含两种、三种、四种或更多种不连续相。例如，一种不连续相可包含CO2，两个或多个不连续相的每一种可包含食品(如上所述，其中的一个或多个不连续相本身可以是乳液)。
因此，在一个系列的实施方案中，所述乳液或混合物包含一种或多种不连续相的离散区，每一个离散区可独立地具有分别小于约500微米、小于约400微米、小于约300微米、小于约200微米、或小于约100微米的平均横截面尺寸。
根据一个系列的实施方案，通过与相对较高压流体性连接来使添加剂流体和/或食品通过相对小开口例如喷嘴、节流阀、注孔等从相对较高压到相对较低压(即通过压力梯度)来乳化或另外混合添加剂流体和食品。可采用喷嘴或其它开口混合添加剂流体和食品，例如，通过从开口向添加剂流体中喷洒食品、通过从开口向食品中喷洒添加剂流体、通过混合添加剂流体和食品以及促使混合物通过开口或等等。在一些情况下，可采用多个喷嘴或另外的开口。例如，可通过一个喷嘴喷洒食品同时通过另外一个喷嘴喷洒添加剂流体。在一些情况下，通过控制流出开口的流体的流动特征，可实现添加剂流体和食品的所需程度的混合或乳化。可利用通过喷嘴或其它开口的较高起始压力和相对较低的压力之间的压力差来产生发生混合和/或乳化所需的能量(例如动能)。如果采用喷嘴，所述喷嘴可以是，例如，导管(pipe)或管(tube)，本领域技术人员可仅仅采用常规的技术来选择恰当的形状和/或尺寸。例如，选择所述喷嘴使得其以扇形方式、圆锥形方式等定向地喷洒流体。
任选地，形成添加剂流体和食品的混合物后，还可将另外的成分添加到混合物中，例如，一种或多种添加剂流体、另外的食品、甜味剂、香料、乳化剂、稳定剂等。如上所述，任意的这些成分还可被冷却和/或被加压。
在本发明的某些实施方案中，将混合物或乳液相对快地通过方法的下述阶段(下面讨论)。例如，混合物或乳液形成时和下述阶段之间的停留时间可以小于约1分钟、小于约45秒、小于约30秒、小于约20秒、小于约15秒、小于约12秒、小于约10秒、小于约8秒、小于约6秒、小于约5秒、或小于约4秒。在一个实施方案中，停留时间在约6秒到约3秒之间。当这个术语用于本领域时，本领域技术人员能测定一种或多种流体流经过的室或其它系统的“停留时间”。在某些情况下，所述停留时间保持相对短，因为添加剂流体和食品的混合物或乳液可相对不稳定，即当安静地放置较长一段时间时，混合物或乳液分成基本上不含有混合物其它流体的一个或多个离散层或离散区流体。
根据一些实施方案，添加剂流体和食品相混合形成混合物后，例如，形成乳液，可降低混合物的温度，使得至少部分混合物基本上冷冻，即形成固相(虽然可能存在其中没有完全冷冻的小物质团)。然而，在另外的实施方案中，应当理解，不是必须降低温度，如果降低温度，混合和降低温度不是必须连续发生，而是也可同时发生，或在重叠的基础上发生，下面关于降低混合物温度的说明还可用于这样的其它实施方案。可利用任何适当的技术来降低混合物的温度。例如，可将混合物暴露于较冷温度下，例如，在热交换器内，或可通过一些方法例如通过使用冷冻剂或制冷剂流体来冷却容纳混合物的容器壁。在一些情况下，可采用各种技术的组合。
在本发明的一个系列的实施方案中，通过使混合物通过从相对高的起始压力到相对低的最终压力的压力梯度来冷却混合物，这将引起添加剂流体(或至少部分)相变和/或膨胀和冷却。例如，液体添加剂流体可改变相，随压力降低形成气体。在一些情况下，可从食品中分离气体或至少部分气体并收集，例如以控制最终压力(一些气体还可被结合到食品内，如本文所讨论)。在一些情况下气体还可重复利用，如下详细讨论。
在一个实施方案中，通过与相对较高压流体性连接来使混合物通过小的开口例如喷嘴、节流阀、注孔等从相对较高压到相对较低压(即通过压力梯度)来冷却添加剂流体和食品的混合物。如上所述，如果采用喷嘴，喷嘴可以是例如导管或管，并且所述喷雾可以是扇形、圆锥形、定向等。在此所描述的喷嘴或其它开口可以与先前关于混合所描述的喷嘴或其它开口相同或不同。可选择喷嘴使得在通过喷嘴时，混合物能快速体积膨胀，在一些情况下，使得至少部分混合物相变，例如，从液体到气体。例如，至少部分添加剂流体、食品或两者都可在通过喷嘴或其它开口时，基本上或完全冷冻。例如，混合物的温度可经过混合物的液体-固体转变温度来引起至少部分混合物基本上冷冻。
在一个系列实施方案中，如前所述，经过喷嘴或其它开口的混合物是乳液。在一些情况下，在经过喷嘴之前，乳液的不连续相(或乳液的一种或多种不连续相，如果存在一种以上的不连续相)由平均横截面尺寸不超过喷嘴最小横截面尺寸约200％的离散区形成。在另外的情况下，乳液的不连续相由平均横截面尺寸小于喷嘴最小横截面尺寸约175％、小于约150％、小于约125％、小于约100％、小于约80％、小于约60％、小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约20％、或小于约10％的离散区形成。
在一些情况下，混合物通过喷嘴或其它开口产生冷冻食品的“喷雾”，然后被收集。在一些情况下，由此形成的冷冻食品由相对小的颗粒或晶体组成，例如所述颗粒或晶体的平均尺寸可小于约75微米、小于约60微米、小于约50微米、小于约40微米、小于约30微米、小于约20微米、小于约10微米、或小于约5微米等，如前所述。在一些情况下，膨胀后，至少部分添加剂流体保留在冷冻食品内。通过控制添加剂流体与食品的比例以及这种方法的温度和压力或压力梯度，可控制冷冻食品内的添加剂流体的量，仅仅利用本发明内容的常规技术和有益教导，本领域技术人员可确定这样的工艺条件。例如，冷冻产品可包含约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、或约95％的添加剂流体。
作为例子，如果添加剂流体包含CO2，部分CO2可结合到冷冻食品内，在一些情况下形成碳酸化冷冻食品，如前所述。冷冻食品可包含足够的CO2使得CO2可被一般人察觉或“品尝到”。在一些情况下，碳酸化冷冻食品可包含固体二氧化碳，即干冰，和/或基于CO2的固体混合物，例如，包括一些冷冻食品和一些固体CO2的固体或冷冻颗粒。当然，在其他的情况下，生产的冷冻食品不是碳酸化的。
在一些情况下，可收集冷冻食品的喷雾作为粉末，其可以是“蓬松”状态，即由相对小的颗粒或晶体形成，例如，平均横截面尺寸小于约500微米。在一些情况下，所述喷雾可产生更细的颗粒或晶体，例如，平均横截面尺寸小于约400微米、小于约300微米、小于约200微米、小于约100微米、小于约75微米、小于约60微米、小于约50微米、小于约40微米、小于约30微米、小于约20微米、小于约10微米、或小于约5微米。在某些情况下，形成之后所述粉末即刻具有至少约0.5的空隙体积分数，其中所述“空隙体积分数”是产品内气体体积与产品总体积的比率。在另外的情况下，空隙体积分数更高。例如，空隙体积分数可以是至少约0.55、至少约0.6、至少约0.65、至少约0.7、或至少约0.75。粉末内的气体可以是CO2或其它的制冷剂和/或其它气体，例如空气。
在一个系列的实施方案中，可控制从喷嘴或其它开口排出的混合物使得形成的冷冻食品在选择用以防止在冷冻食品内后续晶体生长的温度下形成。例如，形成的冷冻食品的温度可以小于约0℃、小于约-4℃、小于约-25℃、小于约-50℃、或小于约-80℃。可调节混合物的温度，例如，可通过控制喷嘴或其它开口下游的压力和/或控制膨胀室的温度来调节混合物的温度。例如，膨胀室的温度可被控制到接近或低于约-4℃、接近或低于约-10℃、接近或低于约-20℃、接近或低于约-30℃、接近或低于约-40℃、接近或低于约-50℃、接近或低于约-60℃等的温度。
在一些实施方案中，可形成复杂的模制结构。例如，冷冻食品的“喷雾”可被收集在模制结构中。然后可除去所述模制结构，得到模制冷冻食品。在一些情况下，冷冻食品可被压缩形成更密实的物质，例如，在模具内。
形成后，然后可任选地在加压的容器内收集、包装、储藏、运输以及销售冷冻食品，如前所述，例如，使得冷冻食品可以保持冷冻状态而被传送到人用于消费。
在一些实施方案中，可采用本文描述的系统和方法生产工业量的冷冻食品，例如，可采用本文描述的系统和方法生产至少约10加仑、至少约30加仑、至少约100加仑、至少约300加仑、至少约1000加仑、至少约3000加仑、或至少约10000加仑的冷冻食品。本领域一般技术人员将了解用于生产、包装、储藏、运输和销售冷冻食品的系统和方法。此外，还可采用本文描述的系统和方法可以实现快通量(rapidthroughputs)。例如，食品可在非常快的通量下通过该系统，并且被冷冻和/或被碳酸化，例如，停留时间(例如从容器(reservoir)到成品)小于约1分钟、小于约45秒、小于约30秒、小于约20秒、小于约15秒、小于约12秒、小于约10秒、小于约8秒、小于约6秒、小于约5秒、或小于约4秒。
在此还应当指出，上述的方法不希望仅仅限制于生产冷冻食品，还可用于快速冷冻任何流体。例如，通过仅仅采用水和CO2或另外一种适当的添加剂流体，上述方法可用于生产冰(即冷冻水)，在一些情况下，如上所述，停留时间非常短。此外，采用上述的方法冷冻的流体不是必须可食用或适合人消费。
本发明的又一另外方面涉及能生产冷冻食品的设备，例如本文描述的那些。图3显示一个实例，其采用CO2作为添加剂流体以由甜食混合形成冷冻甜食。当然，应当理解，还可采用除了CO2以外的添加剂流体，如前所述，并且可形成其它的冷冻食品。此外，在下面仅仅用来解释的实施方案中，使用甜食混物，在其它的实施方案中也可以使用其它食品或其它流体。
图3中，甜食混合物22通过进口23进入混合室25。室25可被冷却，例如，通过制冷单元21。在一些情况下，室25还可被加压，例如，利用二氧化碳。混合室25内，甜食混合22与二氧化碳相混合，二氧化碳可通过进口27或进口29或这两个进口进入。通过进口29进入的二氧化碳是源于二氧化碳源28的新鲜的二氧化碳，而通过进口27进入的二氧化碳是再循环的二氧化碳，如下所述。混合室25内，二氧化碳与甜食混合相混合在一起。
混合物通过出口24朝向节流阀30离开混合室25。任选地，在混合物到达节流阀30之前，可通过进口26将液体二氧化碳注射到混合物内。如图3所示，通过进口26进入的二氧化碳源于源31，其可以是与二氧化碳源28相同的源或不同的源。
二氧化碳和甜食混合的混合物通过节流阀30进入膨胀室40。例如，混合室25的压力可以大于膨胀室40内的压力，使得二氧化碳和甜食混合的混合物通过节流阀30。在膨胀室40内，混合物由于压力梯度膨胀，引起混合物的温度降低，使得至少部分甜食混合变得冷冻，因此形成冷冻甜食。在一些情况下，还可冷冻二氧化碳，即形成干冰，并且二氧化碳可被溶解在或包裹在冷冻甜食内。
冷冻甜食作为固体或半固体产品通过出口45离开室40。在一些实施方案中，一些进入膨胀室40的二氧化碳可被排出并通过出口42进入流(stream)47而回收。在一些情况下，回收的CO2可被再循环到混合室25内，例如，在通过流37和进口27重新将CO2引入到混合室25之前，通过利用压缩机38将CO2压缩到更高的压力。
应当注意，上述描述仅仅是通过举例说明，本领域一般技术人员将了解可根据需要改动所述的这种系统，这取决于具体的应用。例如，在一些实施方案中，膨胀室40内产生的二氧化碳可被排出或用于其他过程中，在一些情况下，室25可包括另外的进口，例如，能向混合室25传送调味剂、甜味剂等等的进口。混合室25还可包含例如叶轮或其它搅拌装置、隔板、刮刀或等等，并且混合室可具有任何适当的形状，例如圆柱形。
图4显示能产生冷冻甜食的适当设备的另一个实例，其采用CO2，但是应当理解，还可采用除了CO2以外的其它添加剂流体，并且可形成其它的冷冻食品。图4中，将甜食混合物17从甜食混合物源19引入到系统20中的室55的进口15。在室55内，随甜食混合物通过热交换盘管53，甜食混合物被散热，因此降低其温度。因此，在离开出口52时，甜食混合物的温度低于其进入室55时的温度。而且，在室55内，源于二氧化碳源94和/或压缩机89的二氧化碳通过进口56进入，并且以低于进口56的温度通过出口57排出，在该过程中热转移离开热交换盘管54。
来自热交换盘管53和/或54的热(“Q”)被转移到热交换盘管59内，如由虚线箭头62表示。因此热交换盘管59内的制冷剂气体被加热，然后通过压缩机66。在到达热交换盘管65时，热被排泄在外部环境中，例如，排泄到环境大气、排泄到另一个热交换器等等。然后制冷剂流体通过节流阀64并回到热交换盘管59。
通过室55后，通过出口52排出的甜食混合物经过喷嘴70。进入喷嘴70之前，所述甜食混合可被加压，例如，加压到大于正常大气压的压力，例如，约800psi的压力。在室75内，甜食混合物和二氧化碳(通过出口57排出)相互混合在一起。在一些情况下，在甜食混合物和二氧化碳之间形成乳液。当混合物进入室75时，所得二氧化碳和甜食混合物的混合物压力低于进入喷嘴的二氧化碳或甜食混合物压力。例如，室75内的压力可以是约600psi。
任选地，在室75内，二氧化碳和甜食混合的混合物还可被冷却，和/或可添加另外的甜食混合物、CO2、甜味剂、香料、乳化剂、稳定剂等等。然后将混合物通过第二个喷嘴80，其进一步冷却混合物，并且引起至少一些甜食混合物固化。室82内的压力可低于室75内的压力。例如，室82内压力可以是约150psi到约200psi。固化的甜食混合物可形成微小的颗粒，即喷雾83。然后收集这些颗粒作为冷冻甜食。图4中，在最后收集和加工储藏和/或销售90之前，例如，在大气压下或包装压下，颗粒任选地经过附加操作，例如，气封85。
在膨胀室82内，可通过进口81收集一些二氧化碳。在一些情况下，以这种方式收集基本上所有的二氧化碳。然而，在另外的情况下，部分二氧化碳可结合到最终的冷冻甜食内。
利用压缩机89压缩通过进口81排出膨胀室82的二氧化碳，以形成液体二氧化碳。然后将所述液体二氧化碳通过管线93到达热交换器55的进口56，如前所述。在一些情况下，例如附加的二氧化碳可以从源94引入到管线93，因为一些二氧化碳可离开系统，例如，通过结合到冷冻甜食内，或通过其它的过程，例如随收集冷冻甜食而损失二氧化碳、通过泄漏等。
图5举例说明了另一实施方案。在该实施方案中，利用具有液体和二氧化碳的冷冻二氧化碳源开始生产混合到甜食混合物内的二氧化碳。在图5的系统100中，二氧化碳源105是高压CO2储藏罐(或其它加压的CO2源)，其包括室温下(约25℃)平衡的液态二氧化碳和气态二氧化碳，即汽相中的二氧化碳是饱和的。二氧化碳蒸汽通过流101进入室110，而液体二氧化碳通过流102到达冷却室120。经过流101由进口111进入的二氧化碳使来自源115的甜食混合物加压，所述甜食混合物通过进口112进入室110。二氧化碳蒸汽在室110内加压甜食混合，并且引导甜食混合物通过室110的出口117达到冷却室120。
在冷却室120内，甜食混合物和二氧化碳的混合物通过热交换器122，而源于室105的液体二氧化碳通过热交换器124。冷却室120可被冷却，例如，采用冰浴，即在0℃。当离开热交换盘管122时，甜食混合物和二氧化碳的混合物通过管线205到达喷嘴130并进入室135，同时采用控制阀201控制。在室135中，因此形成液体二氧化碳和甜食混合物的乳液213。喷嘴130还可用于进一步混合甜食混合物/二氧化碳的混合物，例如，形成乳液。
在室135内，来自室120的二氧化碳(通过管线206和控制阀202)进入室，并冷却混合物，例如，冷却到刚刚超过混合物的液体-固体转变温度的温度。然后使混合物通过喷嘴140进入膨胀室145，其中至少部分甜食混合物固化为单个的颗粒“喷雾”或“雪花”208，形成固体冷冻甜食147，其收集在室145底部。膨胀室可被维持在适于引起至少部分甜食混合物固化的条件。例如，膨胀室145可被维持在约-40℃的温度。然而，在另外的实施方案中，膨胀室145可以不存在，即混合物的膨胀可发生在环境温度和/或压力空气中。
通过反压调节器149收集膨胀室145内的部分二氧化碳211，所述反压调节器149调节膨胀室145内的压力，使得室145和室135之间的维持适当压差，因此，允许适当形成冷冻甜食。在该实施方案中，经反压调节器149排出的二氧化碳随后通过出口139被排出到大气中。当然，在另外的实施方案中，如前所述，二氧化碳还可被重复利用。
在该实施例中，可直接测量膨胀室145的压力，并且可被用于例如通过反压调节器149来控制压力。例如，反压调节器149可测量室145的压力，并且通过出口139控制出流的气体，以便维持室145内的压力。然而，在另外的实施方案中，可测量膨胀室145内的温度，并且该温度可用于控制压力。例如，可将能测量温度的传感器布置在膨胀室145内，或另外布置在第二个喷嘴的下游。所述传感器还可感受与反压调节器149的传感连接。因此，甜食混合物通过第二个喷嘴后，通过测定甜食混合物的温度，可适当地调节膨胀室145的压力。
在一些方面，本发明还涉及促销(promotion)本文描述的任何冷冻食品、设备等。本文所用的“促销”包括进行商业交易的所有方法，包括但不限于可能与本文描述的冷冻食品、设备等相关的销售、广告、转让、许可、签订合同、说明(instructing)、教育、研究、进口、出口、协商、；融资、贷款、贸易、出售、转售、配给、替代等等。可通过任何团体(party)实施促销方法，包括但不限于企业(business)(公共或私人)、契约或分契约代理、教育机构例如学院和大学、研究机构、医院或其它临床机构、政府机构等。促销的活动可包括明显与本文描述的冷冻食品、设备等相关的任何形式(例如书面、口头、和/或电子交流，例如，但不限于e-mail、电话、传真、因特网、基于Web等)的说明或交流。本文所用的“说明”可定义指导性效用(instructional utility)的成分(例如指示、引导、警告、标志、注释、FAQs(“常见问题”))等，以及典型地涉及对本文描述的所述冷冻食品、设备等的书面说明或与本文描述的所述冷冻食品、设备等相关。说明还可包括任何形式(例如口头、电子、数字、光学、视觉等)的指导性交流，只要以任何的方式使得使用者将清楚地认识到所述说明与本文描述的所述冷冻食品、设备等相关。
Brisson等人2004年11月18日提交的、名称为“Ice Cream ProductionUsing Carbon Dioxide Expansion”美国临时专利申请系列No.60/628,606通过引用并入本文。
尽管本文已经描述并举例说明了本发明的几个实施方案，但是本领域一般技术人员将容易地想象多种其它方法和/或结构来实现这些功能和/或获得这些结果和/或一个或多个本文所描述的优点，并且每个这样的变化和/或改变被认为包括在本发明的范围内。更一般而言，本领域技术人员将容易地了解，本文描述的所有参数、尺寸、物质和构造是示例性的并且适当的参数、尺寸、物质和/或构造将取决于利用本发明教导的具体应用。本领域技术人员将认识到或能确定仅仅采用常规的试验，得到本文所描述的本发明具体实施方案的许多等价物。因此，应当理解前述的实施方案仅仅是为了举例而提出，并且包括在所附权利要求和其等价物内，除了根据具体描述和权利要求以外，也可以其他方式来实施本发明。本发明涉及本文描述的每个单独的特征、系统、制品、物质、装备(kits)和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、物质、装备和/或方法互相相容，则两个或多个这样的特征、系统、制品、物质、装备和/或方法的任何组合也包括在本发明的范围内。
当在本文中定义和应用时，所有的定义将理解为包括字典定义、通过引用作为参考的文本中定义、和/或确定术语的一般意思。
除非另有说明，说明书和权利要求书中所用的不定冠词“a”和“an”应当理解是指“至少一个”。
说明书和权利要求书中所用的短语“和/或”应当理解是指如此连接(conjoined)的元素的“任一个或两个”，即元素在一些情况中共同存在和在另外的情况中分散性地(disjunctively)存在。用“和/或”列举的多个元素应当以相同的方式解释，即如此连接的“一个或多个”元素。除了被“和/或”词组具体地确定的元素以外，不管与具体确定的那些元素是相关的或不相关的，还可任选地存在另外的元素。因此，作为非限定性实例，当与例如“包含”的开放式语言相连接使用时，“A和/或B”的含义在一个实施方案中可以仅仅指A(任选地包括除了B以外的元素)；在另一个实施方案中，仅仅指B(任选地包括除了A以外的元素)；在又一个另外实施方案中，是指A和B(任选地包括其它元素)等等。
说明书和权利要求书中所用“或”应当理解为与上述定义的“和/或”的意思相同。例如，当区分列表中的术语时，“或”或“和/或”应当被解释为开放性的，即包括至少一个，但还包括多个元素以及任选地另外的未被列举的项目。当另有相反说明例如“仅仅一个”或“确切地一个”或，当用在权利要求书中时，“由...组成”，术语将指确切地包括多个元素或元素列表的一个元素。一般而言，本文所用的术语“或”应当仅仅被解释为是指排他性选择(即“一个或另一个，但是不是两者都”)当前面有排他性“术语”例如“任一个”、“之一”、“仅仅之一”、或“确切地一个”时，当“基本上由...组成”用在权利要求书中时，应当具有用于专利法领域的一般意思。
参照一个或多个元素列表，说明书和权利要求书中所用的短语“至少一个”应当理解为指至少一个元素选自元素列表中的任何一个或多个元素，但是不必要包括元素列表内具体列举的每个和每一个元素的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许任选地存在除了元素列表内具体确定的短语“至少一个”所指的元素以外的元素，而无论与具体确定的那些元素相关或不相关。因此，作为非限定性实例，“A和B的至少一个”(或等同的“A或B的至少一个”，或等同的“A和/或B的至少一个”)在一个实施方案中可以指至少一个A，任选地包括一个以上的A，但是不存在B(并且任选地包括除了B以外的元素)；在另一个实施方案中可以指至少一个B，任选地包括一个以上的B，但是不存在A(并且任选地包括除了A以外的元素)；在又一个另外实施方案中可以指至少一个A，任选地包括一个以上的A，和至少一个B，任选地包括一个以上的B，(并且任选地包括其它的元素)等等。
还应当理解，除非另有说明，本文权利要求的包括一个以上步骤或过程的任何方法中，所述方法的步骤或过程的顺序不必要限于叙述的所述方法步骤或过程的顺序。
在权利要求中，以及上述的说明书中，所有连接词例如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”、“组成”等应当理解为开放式的，即指包括但不限于。只有连接词“由....组成”和“基本上由...组成”应当分别是封闭的或半封闭的连接词，如美国专利局专利审查程序手册2111.03部分中所阐明。
权利要求
1.一种制备冷冻食品的方法，其包括以下过程至少使CO2和/或食品通过第一喷嘴以产生CO2和食品的混合物，所述混合物包含至少一种由离散区形成的不连续相；和在所述混合物中产生压力梯度的条件下，使CO2和食品的所述混合物通过第二喷嘴，所述压力梯度至少足够引起至少部分所述混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分所述食品的所述CO2的膨胀。
2.权利要求1的方法，其中所述食品是甜食混合物。
3.权利要求1的方法，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
4.权利要求1的方法，包括使所述食品通过所述第一喷嘴。
5.权利要求1的方法，其中所述混合物是乳液。
6.一种制备冷冻食品的方法，其包括以下过程至少使制冷剂和/或食品通过第一喷嘴以产生制冷剂和食品的混合物，所述制冷剂在环境温度和压力下是气体；和通过至少足够引起至少部分所述混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分所述食品的制冷剂膨胀的压力梯度，使制冷剂与食品的所述混合物的体积膨胀。
7.权利要求6的方法，其中所述食品是甜食混合物。
8.权利要求6的方法，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
9.权利要求6的方法，包括使所述食品通过所述第一喷嘴。
10.权利要求6的方法，其中所述混合物是乳液。
11.一种方法，其包括以下过程使CO2和冰淇淋产品混合物通过第一喷嘴以产生乳化流体；和使所述乳状流体通过第二喷嘴。
12.权利要求11的方法，其中当所述乳化流体通过所述第二喷嘴时产生固体。
13.权利要求12的方法，还包括在大于约1atm压力下收集所述固体。
14.一种设备，其包含冰淇淋产品混合物的源；CO2源；与所述冰淇淋产品混合物源流体性连接的第一喷嘴；所述第一喷嘴可喷洒进去的第一室，所述第一室与所述CO2源流体性连接；与所述第一室的出口流体性连接的第二喷嘴；和所述第二喷嘴可喷洒进去的第二室。
15.权利要求14的设备，还包含与所述第二室流体性连接的压力调节器。
16.权利要求15的设备，其中所述压力调节器是反压调节器。
17.一种制备冷冻食品的方法，其包括以下过程形成至少包含CO2和食品的混合物，所述混合物包含至少一种包含CO2的不连续相并具有小于约1mm的平均横截面尺寸；和在所述混合物中产生压力梯度的条件下，使CO2和食品的所述混合物通过喷嘴，所述压力梯度至少足够引起至少部分所述混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分所述食品的CO2膨胀。
18.权利要求17的方法，其中所述食品是甜食混合物。
19.权利要求17的方法，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
20.权利要求17的方法，其中所述混合物是乳液。
21.权利要求17的方法，其中所述平均横截面尺寸小于约750微米。
22.权利要求17的方法，其中所述平均横截面尺寸小于约500微米。
23.权利要求17的方法，其中所述平均横截面尺寸小于约300微米。
24.权利要求17的方法，其中所述平均横截面尺寸小于约100微米。
25.权利要求17的方法，其中所述平均横截面尺寸小于约50微米。
26.一种制备冷冻食品的方法，其包括以下过程形成至少包含CO2和食品的混合物，所述食品存在于所述混合物中作为一种或多种不连续相，其中所述混合物中所述一种或多种不连续相的每个均由平均横截面尺寸小于约1mm的离散区形成；和在所述混合物中产生压力梯度的条件下，使CO2和食品的所述混合物通过喷嘴，所述压力梯度至少足够引起至少部分所述混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分所述食品的CO2膨胀。
27.权利要求26的方法，其中所述离散区的平均横截面尺寸小于约750微米。
28.权利要求26的方法，其中所述离散区的平均横截面尺寸小于约500微米。
29.权利要求26的方法，其中所述离散区的平均横截面尺寸小于约300微米。
30.权利要求26的方法，其中所述离散区的平均横截面尺寸小于约100微米。
31.权利要求26的方法，其中所述离散区的平均横截面尺寸小于约50微米。
32.权利要求26的方法，其中所述食品是甜食混合物。
33.权利要求26的方法，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
34.权利要求26的方法，其中所述混合物是乳液。
35.一种制备冷冻食品的方法，其包括以下过程形成至少包含CO2和食品的混合物，所述混合物包含至少一种由离散区形成的不连续相；和在所述混合物中产生压力梯度的条件下，使CO2和食品的所述混合物通过喷嘴，所述压力梯度至少足够引起至少部分所述混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分所述食品的CO2膨胀。其中在通过所述喷嘴之前，所述混合物的所述不连续相由平均横截面尺寸不超过所述喷嘴最小横截面尺寸约200％的离散区形成。
36.权利要求35的方法，其中所述不连续相由平均横截面尺寸不超过所述喷嘴最小横截面尺寸约150％的离散区形成。
37.权利要求35的方法，其中所述不连续相由平均横截面尺寸不超过所述喷嘴最小横截面尺寸约100％的离散区形成。
38.权利要求35的方法，其中所述不连续相由平均横截面尺寸不超过所述喷嘴最小横截面尺寸约50％的离散区形成。
39.权利要求35的方法，其中所述食品是甜食混合物。
40.权利要求35的方法，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
41.权利要求35的方法，其中所述混合物是乳液。
42.一种制备冷冻食品的方法，其包括以下过程形成至少包含CO2和食品的混合物；以至少足够引起至少部分所述混合物相变和/或至少足够基本上冷冻至少部分所述食品的CO2膨胀的速率，降低所述混合物上的压力；和将所述食品放置在容器内，其中选择所述容器的温度和压力使得所述容器可用于将所述食品传送到人用于消费，当被人消费时，所述食品中存在消费者可察觉的二氧化碳水平。
43.权利要求42的方法，其中所述食品是甜食混合物。
44.权利要求42的方法，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
45.权利要求42的方法，其中所述混合物是乳液。
46.一种制品，其包含加压到大于约2个大气压压力(绝对)的容器，所述容器包含冷冻甜食。
47.权利要求46的制品，其中所述压力大于约3个大气压(绝对)。
48.权利要求46的制品，其中所述压力大于约4个大气压(绝对)。
49.权利要求46的制品，其中所述冷冻甜食包含人消费所述冷冻食品时可察觉量的二氧化碳。
50.一种制品，其包含在大于约2个大气压(绝对)的压力下包装的冰淇淋产品，所述冰淇淋产品包含人消费所述冰淇淋产品时可察觉量的二氧化碳。
51.权利要求50的制品，其中通过包括以下过程的方法来生产所述冰淇淋产品在足够引起至少部分所述混合物相变和/或足够基本上冷冻至少部分所述冰淇淋产品的压力梯度中使CO2相变和/或膨胀。
52.权利要求50的制品，其中在充分暴露于环境温度时，所述冰淇淋产品将融化到基本液体状态。
53.权利要求50的制品，其中在充分暴露于环境压力空气时，所述冰淇淋产品将变成基本上不含CO2。
54.权利要求50的制品，其中在充分暴露于环境温度时，所述冰淇淋产品将变成基本上不含CO2。
55.一种制备冷冻食品的方法，其包括以下过程形成至少包含CO2和食品的混合物，所述混合物包含不连续相；和在所述混合物中产生至少足够冷冻所述混合物中至少部分CO2的压力梯度条件下，使CO2和食品的所述混合物通过喷嘴。
56.权利要求55的方法，其中所述食品是甜食混合物。
57.权利要求55的方法，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
58.权利要求55的方法，其中所述混合物是乳液。
59.一种制品，其包含冷冻食品，所述冷冻食品包含人消费所述冷冻食品时可察觉量的固体二氧化碳。
60.权利要求59的制品，其中在充分暴露于环境温度时，所述冷冻食品将融化到基本液体状态。
61.权利要求59的制品，其中在充分暴露于环境压力空气时，所述冷冻食品将变成基本上不含CO2。
62.权利要求59的制品，其中在充分暴露于环境温度时，所述冷冻食品将变成基本上不含CO2。
63.一种制品，其包含食品，所述食品通过在施加到所述食品和CO2的混合物的压力梯度过程中发生的CO2的相变和/或膨胀而冷冻，所述冷冻食品包含人消费所述冷冻食品时可察觉量的二氧化碳。其中在充分暴露于环境温度和压力下时，所述食品融化到基本液体状态。
64.权利要求63的制品，其中所述食品是甜食混合物。
65.权利要求63的制品，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
66.一种组合物，其包含碳酸化冰淇淋产品。
67.一种组合物，其包含碳酸化冰淇淋。
68.一种制品，其包含包含平均横截面尺寸小于约500微米的颗粒的食品，其中所述食品包含人消费所述食品时可察觉量的CO2。
69.权利要求68的制品，其中所述平均横截面尺寸小于约400微米。
70.权利要求68的制品，其中所述平均横截面尺寸小于约300微米。
71.权利要求68的制品，其中所述CO2作为固体存在于所述食品中。
72.权利要求68的制品，其中所述食品的空隙体积分数至少0.5。
73.权利要求68的制品，其中所述食品的空隙体积分数至少0.6。
74.权利要求68的制品，其中所述食品是甜食混合物。
75.权利要求68的制品，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
76.一种方法，其包括用制冷剂冷却食品以形成冷冻食品，其中当被人消费时，所述冷冻食品包含至少400ppm的制冷剂。
77.权利要求76的方法，其中所述冷冻食品包含至少约500ppm的制冷剂。
78.权利要求76的方法，其中所述制冷剂包含CO2。
79.权利要求76的设备，其中所述食品是甜食混合物。
80.权利要求76的设备，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
81.一种方法，其包括以下过程使至少包含液体CO2和冰淇淋产品混合物的混合物膨胀到至少足够冷冻至少部分所述冰淇淋产品的体积。
82.一种制品，其包含有效热传导率为约0.05W/mk～约5W/mk的冷冻食品。
83.权利要求82的制品，其中所述有效热传导率为约0.1W/mk～约0.4W/mk。
84.权利要求82的制品，其中所述有效热传导率为约0.1W/mk～约0.3W/mk。
85.权利要求82的制品，其中所述食品是甜食混合物。
86.权利要求82的制品，其中所述食品是冰淇淋产品混合物。
87.一种方法，其包括以下过程将液体CO2引入到冰淇淋混合物中以产生碳酸化冰淇淋产品。
全文摘要
本发明一般地涉及冷冻食品，例如冷冻甜食比如冰淇淋。本发明的一个方面涉及碳酸化冷冻甜食和其它碳酸化冷冻食品。本发明的另一个方面涉及制备冷冻食品例如碳酸化冷冻甜食和其它食品的方法，以及冷冻其它流体例如水的方法。例如在冷冻甜食混合物之前，将二氧化碳(CO
文档编号B65D85/78GK101060789SQ200580039430
公开日2007年10月24日 申请日期2005年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者约翰·G·布里松, 小约瑟夫·L·史密斯, 特里萨·D·贝克 申请人:麻省理工学院