MX2009000557A

MX2009000557A - Productos que contienen espuma inteligente y metodo de fabricacion.

Info

Publication number: MX2009000557A
Application number: MX2009000557A
Authority: MX
Inventors: Karl Uwe Tapfer; Erich Josef Windhab
Original assignee: Nestec Sa
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-27
Also published as: WO2008009617A1; IL195583A0; BRPI0714468A2; RU2461224C2; CA2655885A1; CL2007002088A1; AU2007276184A1; ZA200901080B; EP2043456A1; CN101489416A; US20090311406A1; AR062089A1; RU2009105240A; PE20080385A1

Abstract

Un sistema de liberación espumado que tiene al menos dos componentes: una espuma y un aditivo que está asociado con esta, llevado por o liberado por la espuma. La espuma es una espuma estable que tiene una matriz líquida, burbujas de gas y un agente estructurante que forma una estructura de jaula lamelar o vesicular sin generar un gel que imparta textura cauchotosa. La estructura de jaula lamelar atrapa al menos una porción sustancial de las burbujas de gas y matriz líquida en ella para retener las burbujas de gas y el líquido en una estructura suficientemente compacta que evita sustancialmente el drenado de la matriz líquida y coalescencia y batido de las burbujas de gas para mantener la estabilidad de la espuma aún cuando la espuma sea sometida a choque térmico. Combinada con la estructura de espuma estable, la distribución y liberación del aditivo durante la aplicación es mejorada significativamente.

Description

PRODUCTOS QUE CONTIENEN ESPUMA INTELIGENTE Y METODO DE FABRICACION CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con espumas estables que tienen una distribución de tamaño de burbuja de aire fina controlada y con productos comestibles preparados de la misma que tienen un bajo contenido de grasa. Los productos particularmente interesantes preparados de esas espumas incluyen helados y productos congelados relacionados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La elaboración de burbujas de gas finamente dispersas en una fase liquida continua o fluida semisólida denotada como dispersiones de gas para fracciones en volumen de gas inferiores a aproximadamente 10-15%, b como espumas para fracciones en volumen de gas mayores de aproximadamente 15-20% es de mayor interés en particular en las industrias de los alimentos, farmacéutica, cosméticos, cerámicas y materiales de construcción. La fracción de gas en productos relacionados de esas industrias tiene un fuerte impacto sobre parámetros físicos como la densidad, reología, conductividad térmica y compresibilidad y propiedades de aplicación relacionadas. En el área de los alimentos, la aireación de líquidos a sistemas semisólidos agregará valor con respecto a la consistencia y propiedades de percepción/sensoriales relacionadas como cremosidad, suavidad y lisura así como mejor retención de la forma y estabilidad contra la destrucción de mezclas. Para sistemas alimenticios específicos como postres congelados o helado la conductividad térmica fuertemente reducida es otro factor de estabilidad principal que protege el producto contra la fusión rápida; por ejemplo debido a choques térmicos aplicados en la "cadena de enfriamiento" del almacén al refrigerador del consumidor. El fuerte incremento de la interfaz interna también puede dar acceso a una nueva área para la adsorción y fijación/ estabilización de moléculas funcionales/tecnofuncionales como compuestos saborizantes y/o nutricionalmente activos. En suspensiones de hielo congeladas y basadas en agua aireadas convencionales del tipo del helado, propiedades sensoriales típicamente importantes como la capacidad de cucharear, cremosidad, lisura, retención de la forma durante la fusión y estabilidad contra el choque térmico son determinadas por una interrelación de las tres fases dispersas: células/burbujas de aire, glóbulos de grasa/aglomerados de glóbulos de grasas y cristales de hielo de agua dentro de intervalos de tamaño y fracciones en volumen características de esos componentes dispersos como se muestra por ejemplo en la Tabla 1.

Tabla 1: Intervalos de tamaño y fracción en volumen fases dispersas en helado convencional Las células de aire pequeñas bien estabilizadas son principalmente responsables de la cremosidad y sensación de textura lisa durante la fusión del helado en la boca de un consumidor. La estructura de las células de aire más pequeñas/espuma en estado fundido durante el tratamiento cortante entre la lengua y el paladar da como resultado una percepción más pronunciada de cremosidad. Las células de aire más pequeñas también soportan una vida de anaquel más prolongada de los sistemas de helado congelados debido al incremento del impedimento estérico para el crecimiento de los cristales de hielo. A una fracción en volumen de gas constante mayor número de células de aire pequeñas genera un área de interfaz de gas total más grande y de este modo reduce el espesor de las laminillas formadas entre las células de aire por la fase fluida acuosa continua. Esto restringe el crecimiento del cristal de hielo dentro de esas laminillas. Otra contribución directa pero menos pronunciada a la cremocidad se deriva de los aglomerados de glóbulos de grasa de tamaño medio por debajo de 20-30 micrómetros de diámetro. Cuando los agregados de glóbulos de grasa se vuelven más grandes de aproximadamente 30-50 micrómetros, la sensación cremosa se torna una sensación grasosa, mantecosa, en la boca. La capacidad de cucharear suspensiones aireadas, congeladas como helados está relacionada principalmente con la estructura del cristal de hielo, en particular el tamaño del cristal de hielo y su interconectividad . La capacidad de cucharear es la característica de calidad más relevante del helado en el intervalo de baja temperatura entre -20°C y -15°C. En la elaboración de helado convencional, el congelamiento parcial se efectúa en congeladores continuos o de lotes, que tienen intercambiadores de calor de superficie raspada en frío, con temperaturas de salida de aproximadamente -5°C. Entonces la suspensión de helado es llenada en vasos o formada en la salida de matrices de extrusión. Posteriormente los productos son endurecidos en túneles de congelamiento con temperaturas de aire de enfriamiento de aproximadamente -40 °C hasta que se alcanza una temperatura en el núcleo del producto de aproximadamente -20°C. Entonces los productos son almacenados y/o distribuidos. Después de precongelar las formulaciones de helado convencionales en el congelador de helado, aproximadamente 40-45% del agua congelable es congelada como cristales de hielo de agua. Otra fracción de aproximadamente 55-60% del agua congelable permanece aún liquida debido a la depresión del punto de congelamiento en la solución acuosa concentrada en azúcares, polisacáridos y proteínas. La mayoría de esta fracción acuosa se congela durante el enfriamiento adicional en el túnel de endurecimiento. En este paso de endurecimiento, el helado está en estado de reposo. En consecuencia, el agua adicionalmente congelada cristaliza en las superficies de los cristales de hielo existentes, causando su crecimiento de aproximadamente 20 micrómetros hasta 50 micrómetros y más. Algunos de los cristales de hielo se interconectan para formar una red de cristal de hielo tridimensional. Cuando se forman esas redes, el helado se comporta como un cuerpo sólido y su capacidad de cucharear disminuye. Ciertas patentes como las Patentes Estadounidenses Nos. 5,620,732; 6,436,460; 6,491,960; 6,565,908 describen la restricción del crecimiento del cristal de hielo durante el enfriamiento/endurecimiento mediante el uso de proteínas anticongelantes. Se espera que esto también tenga un impacto positivo sobre la conectividad del cristal de hielo con respecto a la capacidad de cuchareo mejorada. Las Patentes Estadounidenses Nos. 6,558,729, 5,215,777, 6,511,694 y 6,010,734 describen el uso de otros ingredientes específicos como grasa vegetal de baja fusión, poliésteres de poliol ácido graso o azúcares específicos como mezclas de sucrosa/maltosa para ablandar los productos de helado relacionados, mejorando de este modo la capacidad de cuchareo y cremocidad. Las Patentes Estadounidenses Nos. 5,345,781, 5,713,209, 5,919,510, 6,228,412 y RE36,390 describen equipo de procesamiento específico, principalmente extrusores de congelamiento continuo de uno solo o dos tornillos, para refinar la microestructura del helado (células de aire, cristales de hielo y aglomerados de glóbulos de grasa) usando fuerzas de fricción viscosa alta que actúan a las temperaturas de procesamiento típicamente muy bajas de 10 °C a -15°C y mejorando de este modo las propiedades de textura y estabilidad. Otras publicaciones describen el uso de fases tensoactivas mesómórficas con una premezcla que tiene tensoactivos y agua que se prepara a una temperatura especifica para proporcionar una fase lamelar continua. Esos documentos incluyen la solicitud de patente Europea 753,995 y la publicación PCT W095/35035. Otro método que describe el uso de fases mesomórficas de tensoactivo comestible como agentes estructurantes y/o sustituyentes de grasa puede encontrarse en la Patente Estadounidense No. 6,368,652, solicitud de patente Europea 558,523 y publicación PCT 092/09209. La publicación PCT WO2005/013713 describe una confección de hielo que tiene al menos 2% en peso de grasa y su proceso de elaboración, donde alguna o toda la grasa está presente como cuerpos oleosos. A pesar de esas descripciones, sin embargo, sigue existiendo la necesidad de un proceso para formar espumas de hielo o confecciones de hielo que cuando se congelen no experimenten agrandamiento pronunciado de la burbuja de gas y su generación asociada de comportamiento de cuerpo sólido pronunciado o frialdad. Además, se sigue careciendo de técnicas de aireación novedosas para satisfacer las necesidades anteriores. Por ejemplo, la tecnología de aireación basada en membrana industrial es aún muy nueva. La aireación o batido convencional conocido de sistemas fluidos líquidos se lleva a cabo comúnmente usando dispositivos de mezclado dispersivo de rotor/estator en campos de flujo turbulento bajo condiciones de velocidad de entrada de energía muy alta. Los procedimientos de dispersión basados en membrana son conocidos en el área de la dispersión líquida/líquida (emulsificación) usando módulos de membrana estática en los cuales el desprendimiento de las gotas de líquido dispersas es causado por el desbordamiento de la membrana con la fase líquida continua. Sin embargo, esto significa que las fuerzas o esfuerzos que soportan el desprendimiento de la gota se acoplan directamente a la velocidad de flujo volumétrico de la fase fluida continua. Esto ciertamente no es aceptable para la elaboración de sistemas en emulsión o dispersión relacionados si los cambios en la velocidad de flujo volumétrico también tuvieran impacto sobre la distribución de tamaño de gota de la fase dispersa cambiando de este modo las propiedades del sistema relacionadas. Los primeros intentos de espumado con membrana también han sido introducidos usando dispositivos de membrana estática con el mismo tipo de problemas que se describieron para el procesamiento de dispersión de líquido/líquido anterior, sin embargo con los problemas más pronunciados concernientes a la generación de burbujas pequeñas en particular a fracciones en volumen de gas más altas (> 30-40%). Esto puede basarse en una relación física bien conocida, descrita por el llamado Indice de Capilaridad crítica (Cac) . El tipo principal de flujo generado en la vecindad (es decir, la capa límite de Prandtl) de una membrana estática desbordada es el flujo cortante. En el flujo cortante el Indice de Capilaridad crítica es una función fuerte de la relación de la viscosidad de las fases dispersa y continua ^dispersa ^continua) · En particular para una relación de viscosidad muy baja en el intervalo de < 10"3 - 10"4 que representa sistemas de espuma, el Cac puede alcanzar valores de aproximadamente 10-30. La razón es que a pesar de la fácil y gran deformación de las burbujas de aire y líquidos cortados, no existe ruptura eficiente, o en otras palabras, la deformación de burbuja crítica se incrementa fuertemente con la disminución de la relación de viscosidad. A velocidades de flujo volumétrico muy altas se alcanzan condiciones de flujo turbulento con mejor dispersión de burbuja. Esto no es satisfactorio, sin embargo, con respecto al tamaño de burbuja y el ancho de la distribución de tamaño de burbuja estrecho. Aún en el dominio del flujo turbulento existe una capa de Prandtl laminar en la vecindad de las paredes, limitando de este modo el mecanismo de dispersión turbulenta. Recientemente, ha sido introducido un dispositivo de membrana giratoria para dispersiones liquido/liquido que muestra un alto potencial de mejora de la dispersión de gota en particular con respecto a gotas pequeñas y con una distribución de tamaño estrecha, pero este dispositivo no ha sido usado para dispersar o espumar gas. Esto probablemente se debe a problemas relacionados con la dificultad de ruptura de la burbuja de gas en el flujo laminar dominado por el corte descrito anteriormente, asi como debido a la alta diferencia de densidad entre las dos fases lo que hace el proceso en campos de flujo rotacional, particularmente laminar, aún más difícil. La fase gaseosa que tiene menos de 1% de la densidad de líquido tiende a separarse hacia radios más pequeños (equivalente a una presión centrífuga más baja) en el campo de fuerza centrífuga que actúa en flujos rotacionales laminares sin perturbación relacionada con el flujo. Esos problemas fundamentales siguen sin ser resueltos. La solicitud de patente Alemana DE 101 27 075 describe un dispositivo de membrana giratoria para la elaboración de sistemas en emulsión. Este dispositivo no es adecuado sin embargo, para la generación de dispersiones de gas homogéneas finamente dispersas o espumas debido a las grandes dimensiones radiales de los espacios de dispersión formados entre los módulos de la membrana y el alojamiento, lo cual apoyaría fuertemente la destrucción de la mezcla de las fases a la velocidad rotacional más alta requerida para el refinamiento de las burbujas de gas. Las publicaciones PCT WO 2004/30799 y WO 01/45830 describen dispositivos de membrana similares para la producción de emulsión con problemas idénticos a aquéllos de las dispersiones de gas o espumas que fueron mencionadas anteriormente . Por lo tanto existe la necesidad de un dispositivo y método de aireación novedoso para permitir la formación de un producto espumado, congelado, bajo en grasa, que cuando se congele no forme burbujas de gas grandes o cristales de hielo interconectados y su comportamiento de cuerpo sólido subsecuente. También existe la necesidad de productos que contengan esa espuma novedosa.

LA INVENCION La invención se relaciona con un sistema de liberación espumado. Este sistema tiene al menos dos componentes: una espuma y un aditivo que se asocia con ésta, llevado por o liberado por la espuma. De manera ventajosa, la espuma es una espuma estable que comprende una matriz liquida, burbujas de gas y un agente estructurante que forma una estructura de jaula lamelar o vesicular sin generar un gel que imparta una textura cauchotosa, donde la estructura de jaula lamelar/vesicular atrapa al menos una porción sustancial de las burbujas de gas y matriz liquida en ella para retener las burbujas de gas y liquido en una estructura suficientemente compacta que prevenga sustancialmente el drenado de la matriz liquida y coalescencia y batido de las burbujas de gas para mantener la estabilidad de la espuma aún cuando la espuma sea sometida a choques térmicos múltiples. Las matrices liquidas adecuadas comprenden un fluido polar, como el agua, mientras que el gas puede ser nitrógeno, oxigeno, argón, dióxido de nitrógeno (N202) o mezclas de los mismos. Una matriz liquida preferida es el agua mientras que un gas preferido es el aire. Cualquiera de una amplia variedad de aditivos puede ser llevado o liberado por el sistema de liberación. Los aditivos típicos incluyen un componente nutritivo, un componente medicinal, un componente cosmético, un componente aromático u otro componente que tenga una funcionalidad específica. Cuando el sistema de liberación sea formulado para ser comestible, deberá ser un producto alimenticio o bebida. El producto alimenticio puede ser preparado y consumido a temperaturas ambiente y de refrigerador, como un pudín o yogurt, o puede ser calentado. La bebida caliente puede formar una sopa o salsa o aún una bebida cremosa caliente, como un capuchino. El producto alimenticio puede hacerse sólido enfriando por debajo de la temperatura de congelamiento de la matriz liquida. Para lo último, se prefiere usar burbujas de gas que tengan un diámetro medio suficientemente pequeño y estén suficientemente poco separadas en la estructura de jaula lamelar/vesicular para evitar la formación de cristales congelados que tengan diámetros medios (X50.0) de 50 micrómetros o más en la matriz liquida cuando la espuma sea sometida a una temperatura que se encuentre por debajo de la temperatura de congelamiento de la matriz liquida. Pueden ser proporcionados otros productos comestibles. El aditivo puede ser un componente medicinal, es decir un agente farmacéutico, nutracéutico, medicamento o bioactivo, de modo que el sistema de liberación pueda ser administrado como un suplemento nutricional o para tratar una condición médica o enfermedad. También pueden ser incluidos aditivos no comestibles en el sistema de liberación. Para formulaciones cosméticas, el aditivo puede ser un agente cosmético activo, de modo que el sistema pueda ser usado para tratar la piel, pelo, uñas o membranas mucosas de una persona. El aditivo también puede ser un biopolimero o una composición biodiseñada mientras el sistema actúe como un soporte para el polímero. Además, el aditivo puede ser un componente inorgánico que comprenda vidrio, arcilla o partículas o fibras de cerámica de modo que el sistema puede ser usado como aislante o en amortiguación acústica. En esos sistemas de liberación, una matriz liquida preferida comprende agua, y un gas preferido es el aire. Las burbujas de gas típicamente tienen un diámetro medio X50.0 q e es menor de 30 micrómetros y están separadas por una distancia que es menor de 30 micrómetros y la espuma tiene una relación de distribución de diámetro de burbuja de gas de X90.0/X10.0 que es menor de 5. Preferiblemente, las burbujas de gas tienen un diámetro medio X50.0 que es menor de 15 micrómetros y están separadas una distancia que es menor de 15 micrómetros y la espuma tiene una relación de distribución de diámetro de burbuja de gas que es menor de 3 y de manera más particular es de entre 2 a 3. El agente estructurante comprende un compuesto anfifílico o material que incluye porciones hidrofóbicas e hidrofílicas que se hinchan o aumentan de volumen y que forman las laminillas o vesículas de la estructura de jaula. El agente estructurante generalmente es un tensoactivo o más específicamente un emulsificante que está presente en una cantidad de aproximadamente 0.05 hasta 2% en peso de la matriz líquida. Un agente estructurante particularmente preferido comprende un éster de poliglicerol de ácidos grasos (PGE) pretratado térmica, fisicoquímica o mecánicamente que está presente en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 2.5% en peso de la matriz liquida . La matriz liquida opcionalmente incluye un agente que incrementa la viscosidad en una cantidad suficiente para proporcionar a la matriz liquida un incremento en la viscosidad para ayudar a retener la matriz y burbujas de gas en la estructura de jaula lamelar. El agente modificador de la viscosidad puede ser un carbohidrato en una cantidad de aproximadamente 5 a 45% en peso de la matriz liquida, una proteina de planta o láctea en una cantidad de aproximadamente 5 a 20% en peso de la matriz liquida, un polisacárido en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 2% en peso de la matriz liquida, o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el carbohidrato, si está presente en sucrosa, glucosa, fructosa, jarabe de maíz, lactosa, maltosa o galactosa y está presente en una cantidad de aproximadamente 20 a 35% en peso de la matriz liquida, la proteina de planta o láctea, si está presente, es soya, proteina de suero o leche en una cantidad de aproximadamente 10 a 15% en peso de la matriz liquida, y el polisacárido, si está presente, es goma de guar, goma de robina, carragenina, pectina o goma de xantana en una cantidad de aproximadamente 0.05 a 1.25% en peso de la matriz liquida. La presente invención también se rélaciona con un sistema de liberación de espumado que incluye el aditivo pero donde la espuma descrita aquí es mantenida a una temperatura que es inferior a la que hace que la matriz líquida solidifique o se congele. De manera sorprendente, la matriz solidificada o congelada no incluye cristales congelados del líquido que tengan diámetros medios X50.0 de 50 micrómetros o más, y la espuma permanezca estable después de múltiples choques térmicos para poder liberar el aditivo . Otra modalidad de la invención se relaciona con un método para producir un sistema de liberación espumado el cual comprende una espuma estable que comprende una matriz líquida, burbujas de gas y un agente estructurante que forma una estructura de jaula lamelar/vesicular sin generar un gel que imparte una textura cauchotosa, donde la estructura de jaula lamelar atrapa al menos una porción sustancial de las burbujas de gas y matriz líquida en ella para retener las burbujas de gas líquido en una estructura suficientemente compacta que evite sustancialmente el drenado de la matriz líquida y coalescencia y batido de las burbujas de gas para mantener la estabilidad de la espuma aún cuando la espuma sea sometida a choque térmico; y asociar el aditivo con espuma para formar el sistema de liberación. Nuevamente, puede usarse cualquiera de una amplia variedad de aditivos, incluyendo un componente nutritivo, un componente médico, un componente cosmético, un componente aromático u otro componente que tenga una funcionalidad especifica. Esos pueden ser incorporados en la espuma en forma de una gota de liquido, un material encapsulado o una partícula sólida. Generalmente, esos aditivos serán incorporados en el sistema de liberación antes de la formación de la espuma. Por ejemplo, cuando el aditivo sea soluble en la matriz líquida, éste puede ser incorporado por disolución en la matriz líquida antes de la formación de la espuma. Cuando el aditivo no sea soluble en la matriz líquida, éste puede ser suspendido y disperso en la matriz líquida antes de la formación de la espuma. Combinadas con la estructura de espuma estable la distribución y liberación del aditivo durante la aplicación mejoran significativamente. Esto se debe al hecho de que durante el tratamiento mecánico bajo condiciones de aplicación como, por ejemplo dispersión sobre la piel (cosméticos) o corte entre la lengua y el paladar (alimento) , la destrucción de la mezcla/liberación de la fracción de gas soporta la estratificación homogénea y delgada de las laminillas de espuma líquida y de este modo el contacto cercano de la capa delgada por las paredes (piel, lengua) . Esto mejora la transferencia de masa rápida de los aditivos funcionales (fármaco sobre la piel, aroma sobre la lengua) . Otra modalidad de este método comprende además formar un sistema de liberación de espuma sólida manteniendo la espuma a una temperatura que se encuentre por debajo de aquélla que haga que la matriz liquida solidifique o se congele, donde la matriz solidificada o congelada no incluye cristales congelados de liquido que tengan diámetros medios X50.0 de 50 micrómetros o más, y donde además la espuma permanezca estable después de múltiples choques térmicos para poder liberar el aditivo.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Para comprender mejor la naturaleza y ventajas de la invención asi como las ventajas relacionadas en comparación con el estado de la técnica, se hará referencia a la siguiente descripción tomada en conjunto con las Figuras acompañantes en las cuales la invención y las propiedades relacionadas con la invención son demostradas ejemplarmente, donde: La Figura 1 es una gráfica de una distribución de tamaño de burbuja de aire obtenida de un dispositivo de dispersión de burbujas convencional. La Figura 2 es una gráfica de una distribución de tamaño de burbuja de aire de una espuma producida de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 3 es una gráfica de barras que ilustra el 10%, 50% y 90% de los diámetros de burbuja para tres diferentes modalidades de proceso/dispositivo de aireación de la invención. La Figura 4 es una gráfica que indica el ancho o "estrechez" de la distribución de tamaño de burbuja para tres modalidades de proceso/dispositivo de aireación diferentes de la invención. Las Figuras 5A y 5B son Micrografias Electrónicas de Barrido de las estructuras de jaula lamelar de las espumas de la invención. La Figura 6 es una gráfica que muestra la dependencia del volumen de la fase lamelar como una función de la concentración de agente para aumentar el volumen agregado. La Figura 7 es un diagrama de proceso que ilustra los pasos para la formación de la espuma de acuerdo con la presente invención. Las Figuras 8A y 8B ilustran el producto resultante obtenido si se cambia el orden del paso de calentamiento (I) y el paso de ajuste de pH (II) que produce la espuma, donde el orden inverso (II, entonces I) genera un colapso pronunciado de la estructura, sin ninguna espuma . Las Figuras 9A y 9B es una fotografía de dos tubos de prueba para comparar las características de drenado de una espuma acuerdo a la invención con la de un sorbete convencional. La Figura 10 es una gráfica de diámetros de burbuja para espumas que son sometidas a choque térmico, con la Figura 10A siendo una micrografía que ilustra las burbujas antes del choque térmico y la Figura 10B ilustrando las burbujas después del choque térmico. La Figura 11 es una gráfica que muestra el comportamiento del choque térmico de una espuma de acuerdo a la invención. La Figura 12 es un dibujo esquemático de una primera modalidad (Tipo I) del dispositivo de aireación de la invención que muestra un corte axial a través del dispositivo con la membrana instalada en la superficie de la parte interna giratoria (es decir, cilindro) , con las secciones huecas amplificadas de la Figura 12A y la Figura 12B mostrando la entidad de gas compacto en la superficie de la membrana . La Figura 13 es un dibujo esquemático de una segunda modalidad (Tipo II) del dispositivo de aireación de la invención que muestra un corte axial a través del dispositivo con la membrana instalada en la superficie de la parte externa fija (alojamiento cilindrico) con la sección hueca amplificada de la Figura 13A mostrando el disparo de filamentos de gas desde el poro de la membrana hacia el hueco. La Figura 14A es una vista en corte a través del aparato de las Figuras 12-13, ortogonal al eje de rotación, que ilustra el arreglo excéntrico de la parte interna giratoria y el alojamiento, con la Figura 14B ilustrando una vista en corte paralelo al eje de rotación. La Figura 15A es una vista en corte a través del aparato de las Figuras 12-13, ortogonal al eje de rotación, que demuestra el arreglo concéntrico de la parte interna giratoria y el alojamiento con la membrana de aireación fija al alojamiento y la superficie perfilada de la parte interna giratoria (es decir, cilindro) , con la Figura 15B ilustrando una vista en corte paralela o el eje de rotación. La Figura 16 es una gráfica de la función de distribución de tamaño de burbuja de aire q0(x) (es decir, la distribución de la densidad numérica) después del tratamiento dispersante en el dispositivo de membrana novedoso B-Tipo II con la membrana montada al alojamiento fijo. La Figura 17 es una gráfica de la función de distribución de tamaño de burbuja de aire qo(x) (es decir, la distribución de la densidad numérica) después del tratamiento dispersante en el dispositivo de membrana Tipo II bajo las mismas condiciones que el dispositivo B-Tipo I. La Figura 18 es una gráfica de la función de distribución de tamaño de burbuja de aire q0(x) (es decir, la distribución de la densidad numérica) después del tratamiento dispersante en un dispositivo de rotor/estator convencional bajo las mismas condiciones que los dispositivos B- Tipo I y II. La Figura 19 es una gráfica que muestra la dependencia funcional del diámetro de burbuja medio X50.0 (valor medio de la distribución volumétrica de la burbuja, q3(x)) como función del gas disperso a una fracción en volumen de 30 para la formulación modelo NDA-1, aireada con dos modalidades de proceso diferentes: proceso/dispositivo de membrana con membrana montada sobre un cilindro interno giratorio (B-Tipo 1) y proceso/ dispositivo de membrana con membrana fija en el alojamiento y cilindro sólido interno giratorio con superficie lisa (B- Tipo II); condiciones: formulación NDA-1, hueco o espacio: 0.22 mra, r.p.m.: 6250) . La Figura 20 es una gráfica que muestra la dependencia funcional del diámetro de burbuja medio X50.0 (valor medio de la distribución numérica, q0(x)) como función de la densidad de la energía volumétrica (entrada de energía por volumen de líquido) para una formulación en fase fluida líquida continua N F-2 (2a, 2b comparable) aireada con los dos procesos diferentes: perno de entremezclado de rotor/estator convencional con características de flujo turbulento (A) y proceso/dispositivo de membrana novedoso con la membrana montada sobre el cilindro interno giratorio (B-Tipo I) . La figura 21 es una gráfica de la función de distribución del tamaño de burbuja de aire q0(x) (=distribución de densidad numérica) después del tratamiento dispersante en el dispositivo de membrana novedoso con membrana montada al alojamiento externo fijo y con una superficie perfilada del cilindro interno giratorio (condiciones: formulación NDA-1, espacio o hueco: 0.22 mm, r.p.m. : 6250, fracción en volumen de gas 0.5).

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En la siguiente descripción se usan un número de definiciones útiles para definir la invención y comprender sus características novedosas. El término "choque térmico" como se usa aquí significa un cambio en el estado de la espuma de un sólido a un líquido o semilíquido o viceversa, causado por el calentamiento de una temperatura donde la matriz esta congelada a una temperatura donde la matriz es líquida o semilíquida, o enfriar de una temperatura donde la matriz es líquida a una temperatura donde la matriz se congela o es sólida El término "resistencia al choque térmico" como se usa aquí significa la capacidad de la espuma para mantener la estabilidad cuando sea sometida a una o más ocurrencias de choque térmico. Esto generalmente significa que la espuma retiene sustancialmente su tamaño de burbuja y distribución de tamaño de burbuja después de experimentar choque térmico, es decir, que las burbujas no coalescen y la estructura de la espuma no se deteriora. La presente invención se relaciona con una espuma estable novedosa y versátil asi como con los métodos para producir la espuma y con los productos que incorporan o contienen la espuma novedosa. La espuma es un arreglo único de burbujas de gas en una matriz, con la adición de ciertos componentes adicionales que dan como resultado una estructura de jaula lamelar novedosa y única que ayuda a estabilizar las burbujas en la espuma. Las burbujas pueden ser producidas de cualquier gas dependiendo del uso deseado de la espuma. Para la mayoría de los usos, las burbujas de gas son producidas de aire, pero si se desea, el gas puede ser cualquiera que sea inerte o al menos no reactivo con el líquido de la matriz y los componentes anticipados que van a ser incluidos en la matriz o espuma. Por ejemplo, el nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de nitrógeno o mezclas de los mismos son generalmente preferidos aunque el hidrógeno, helio u otros de esos gases pueden ser usados para aplicaciones de espumas especiales. Las burbujas finas de la espuma están presentes en una matriz liquida que contiene ciertos aditivos útiles que alientan y mantienen la estructura de la espuma a pesar de la exposición a diferentes temperaturas que van de aquéllas que hacen que la matriz se congele hasta aquéllas que calientan ésta justo por debajo del punto de ebullición de la matriz. El liquido que es usado para formar la matriz de la espuma también puede variar ampliamente dependiendo del tipo de espuma deseada y su uso final. El liquido más conveniente y más abundante para este propósito es el agua, aunque puede ser usado cualquier otro liquido que sea polar y no reactivo con las burbujas de gas y constituyentes de la matriz. Un uso principal de la espuma seria para consumo el gas y el liquido no deberá ser tóxico para el consumo humano . La matriz generalmente comprende el liquido e incluye un agente estructurante que forma una estructura de jaula lamelar o vesicular sin generar un gel que imparta una textura cauchotosa a la espuma. La estructura de jaula lamelar atrapa al menos un porción sustancial de las burbujas de gas y matriz liquida en ella para retener las burbujas de gas y liquido en una estructura suficientemente compacta que evite sustancialmente el drenado de la matriz liquida y coalescencia y batido de las burbujas de gas para mantener la estabilidad de la espuma aún cuando la espuma sea sometida a múltiples choques térmicos. El término "previene sustancialmente el drenado" como se usa aquí significa que no más del 5% del liquido drenado de la espuma cuando se mantiene durante 24 horas a temperatura ambiente en un recipiente. También, el término "retiene sustancialmente la estabilidad" significa que la espuma puede ser sometida a una o más excursiones de choque térmico sin perder su estructura. Esto significa que la espuma puede ser congelada, fundida y refundida, mientras, se retenga su estructura. En un producto de helado, por ejemplo, el cual es una implementación preferida de la invención, esto significa que el producto puede ser congelado y recongelado sin generar cristales de hielo de un tamaño que pudiera hacer el producto inaceptable. De manera ventajosa, la matriz liquida comprende un fluido polar, el gas es nitrógeno, oxigeno, argón, dióxido de nitrógeno y mezclas de los mismos, las burbujas de gas tienen un diámetro medio suficientemente pequeño y están suficientemente poco separadas en la estructura de jaula lamelar para evitar la formación de cristales congelados que tengan diámetros medios (X50.0) de 50 micrómetros o más en la matriz liquida cuando la espuma sea sometida a una temperatura que esté por debajo de la temperatura de congelación de la matriz liquida. Preferiblemente, la matriz liquida comprende agua, el gas es aire, las burbujas de gas tienen un diámetro medio X50 . 0 que es menor de 30 micrómetros y están separadas por una distancia que es menor de 30 micrómetros y la espuma tiene un relación de distribución de diámetro de burbujas de gas X90 . 0 /X10 . 0 que es menor de 5. De manera más preferible, las burbujas de gas tienen un diámetro medio X50 . 0 que es menor de 15 micrómetros y están separadas a una distancia que es menor de 15 micrómetros y la espuma tiene una relación de distribución de diámetro de burbuja de gas X90 . 0 /X10 . 0 que es menor de 3.5 y, de manera más particular, es de entre 2 a 3. Los agentes estructurantes adecuados generalmente comprenden un compuesto o material anfifilico que incluye porciones hidrofóbicas o hidrofilicas hinchadas que forman las laminillas o vesículas de la estructura de jaula. El agente estructurante con frecuencia será un emulsificante y estará presente en una cantidad de aproximadamente 0.05 a 2.5% en peso de la matriz líquida. Un agente estructurante preferido comprende un áster de poliglicerol de ácidos grasos ("PGE") pretratado, térmica, fisicoquímica (es decir, aplicando un "tratamiento de carga" de las moléculas: la carga neta pronunciada a pH neutro, antes del paso de calentamiento y neutralizar las cargas a pH reducido y/o por un contenido de ión de sal incrementado antes del batido) , o mecánicamente y está presente en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 1.5% en peso de la matriz liquida. El éster es tratado para proporcionar una estructura de jaula lamelar/vesicular mejorada para retener burbujas de gas y la matriz liquida en ella y es particularmente útil cuando se requiere o desea una espuma con burbujas de gas muy finas. Esto puede ser logrado mediante la adición de un agente para aumentar el volumen o leudante, como ácidos grasos no esterificados , los cuales hacen que las laminillas se hinchen y formen poros grandes. Otros agentes estructurantes adecuados incluyen agentes estabilizadores y emulsificantes convencionales y cualquiera de una amplia variedad pueden ser usados solos o en varias combinaciones. La cantidad de emulsificante no es critica pero generalmente se retiene a un nivel relativamente bajo. El PGE es preferido debido a que tiene una cantidad controlable de aumento de volumen y esto permite controlar la formación de la estructura de jaula al nivel deseado para el tamaño seleccionado de burbujas y el uso pretendido de la espuma. Puesto que otros emulsificantes pueden ser ajustables (por la adición de ácidos grasos, sal y/o disminución del pH) para producir diferentes interacciones de moléculas cargadas en el espacio interlamelar, el número de otros emulsificantes adecuados, por ejemplo, mono o triglicéridos, pueden ser seleccionados sobre la base de pruebas de rutina. Las cantidades relativas también pueden ser determinadas de manera rutinaria, pero se ha encontrado en general que las cantidades a ser usadas serán mayores que la de los productos alimenticios actuales, como el helado, debido a que el emulsificante cubre las burbujas de gas y al mismo tiempo proporciona la estructura lamelar/vesicular de la jaula. La matriz liquida puede incluir un agente para incrementar la viscosidad para proporcionar una viscosidad suficiente para permanecer entre las burbujas en la espuma. Este componente puede ser cualquiera de un número de agentes que incrementen la viscosidad que sean conocidos para usarse con el liquido particular seleccionado para la espuma. Cuando el liquido de la matriz sea agua, el experto tiene que considerar numerosos compuestos para su selección. El agente para incrementar la viscosidad puede ser un carbohidrato en una cantidad de aproximadamente 5 a 45% en peso de la matriz liquida, una planta o proteina láctea en una cantidad de aproximadamente 5 a 20% en peso de la matriz liquida, un polisacárido en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 2% en peso de la matriz liquida, o una mezcla de los mismos. De manera más especifica, el carbohidrato, si está presente puede ser sucrosa, glucosa, fructosa, jarabe de maíz, lactosa, maltosa, o galaxia y estar presente en una cantidad de aproximadamente 20 a 35% en peso de la matriz liquida, la proteina de planta o láctea, si está presente, puede ser soya, proteina de suero o leche en una cantidad de aproximadamente 10 a 15% en peso de la matriz liquida, y el polisacárido, si está presente, puede ser un estabilizador como un galactomanano o goma de guar, goma de robina, goma de carragenina o goma de xantana en una cantidad de aproximadamente 0.2 a 1.25% en peso de la matriz liquida. Pueden ser usados otros materiales para este propósito como será referido aquí. La combinación de un emulsificante y un agente estabilizador es la preferida en ciertas modalidades. Otra modalidad de la invención se relaciona con espumas sólidas de los tipos que son descritas aquí y que se mantienen a una temperatura que es inferior a la cual hace que la matriz liquida solidifique o se congele. De manera sorprendente, la espuma tiene un tamaño de burbuja suficientemente pequeño y una distribución de tamaño de partícula tal que la matriz solidificada o congelada no incluye cristales congelados del líquido que tengan diámetros medios (X50.0) de 50 micrómetros o más, y además la espuma permanece estable después de choques térmicos múltiples . Otra modalidad de la invención se relaciona con un método para producir una espuma estable que comprende un gas y una matriz líquida, burbujas de gas y agente estructurante que forma una estructura de jaula lamelar o vesicular que atrapa al menos una porción sustancial de las burbujas de gas y matriz liquida en ella. Este método generalmente incluye los pasos de proporcionar un compuesto o material de agente anfifilico cristalino que incluye porciones hidrofóbica e hidrofilica en una matriz liquida a un pH de entre 6 y 8; agregar un agente para hacer aumentar el volumen de la matriz liquida con calentamiento durante un tiempo y a una temperatura suficiente para fundir el compuesto o material cristalino y proporcionar una solución de la matriz liquida, el agente para hacer aumentar el volumen y las porciones hidrofóbica e hidrofilica hinchada del agente anfifilico que forma las laminillas o vesícula de la estructura de jaula; homogenizar la solución bajo condiciones suficientes para dispersar las laminillas/vesículas de la estructura de la jaula; enfriar la solución homogenizada a una temperatura inferior al ambiente para fijar las laminillas/vesículas en la estructura de la jaula sin generar un gel que imparte una textura cauchotosa; y proporcionar burbujas de aire en la solución. De este modo, la estructura de jaula lamelar atrapa o captura al menos una porción sustancial de las burbujas de gas y matriz líquida en ella para retener las burbujas de gas y líquido en una estructura suficientemente compacta que evita sustancialmente el drenado de "la matriz líquida y coalescencia y batido de las burbujas de gas para preparar una espuma estable que mantenga la estabilidad aún cuando se someta a choques térmicos múltiples. El pH de la matriz líquida desionizada es ajustado preferiblemente a neutro (aproximadamente 7) antes de la adición del agente anfifílico, y entonces la solución es calentada a una temperatura superior a 65°C a 95°C durante un tiempo de aproximadamente 20 a 85 segundos. Esto ayuda a disolver el agente anfifílico en la matriz líquida. En el caso de combinar un paso de pasteurización en tiempo de retención a la temperatura respectiva es ajustado de manera adecuada entre aproximadamente 25 minutos a 65°C a 30 segundos a 85°C. El agente anfifílico generalmente comprende un tensoactivo o, de manera más específica, un emulsificante y está presente en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 2% en peso de la matriz líquida, y el agente para hacer aumentar el volumen típicamente es un material que es compatible con el agente anfifílico y que hace que el agente se hinche o aumente de volumen. Para el emulsificante de PGE (éster de poliglicerol de ácidos grasos) ejemplar, el agente para hacer aumentar el volumen comprende ácidos grasos no esterificados que son solubles o dispersables en la matriz líquida y que también se agregan en una cantidad de entre aproximadamente 0.1 y 2% en peso de la matriz líquida. A un pH de 7 la mayoría de los ácidos grasos no están protonados y contienen una carga neta que soporta el efecto de aumento de volumen. La homogenización puede ser una homogenización a alta presión conducida de 125 a 225 bares a temperaturas de aproximadamente 60°C a 95°C y entonces la solución homogenizada es enfriada a una temperatura de menos de aproximadamente 10 °C sin congelar la matriz liquida durante un periodo de entre 4 y 20 horas. Posteriormente, la solución enfriada puede ser tratada adicionalmente para reducir el pH a entre 2 y 4.5 y/o agregar una sal antes de airear la solución fría para formar la espuma. La matriz liquida generalmente comprende un fluido polar libre de iones de sal y opcionalmente incluye un agente que incrementa la viscosidad en una cantidad suficiente para proporcionar a la matriz liquida un incremento de viscosidad para ayudar a retener la matriz liquida y burbujas de gas en la estructura de jaula lamelar. Una matriz liquida comprende agua desionizada, y el agente que modifica la viscosidad puede ser cualquiera de los mencionados más específicamente aquí. El agente para modificar la viscosidad es agregado generalmente al agua desionizada a un pH neutro y con calentamiento moderado a una temperatura de aproximadamente 30 °C a 50 °C antes de agregar el material o compuesto anfifílico. Las burbujas de gas son generalmente dé nitrógeno, oxigeno, argón, dióxido de nitrógeno o mezclas de los mismos y se proporcionan en la solución por medio de un dispositivo de batido o introduciendo a través de una membrana porosa. Para obtener burbujas de gas que tengan un diámetro de burbuja de gas medio X50.0 que sea inferior a 10 micrómetros y una distribución de tamaño de burbuja de gas estrecha con una relación de distribución de diámetro de burbuja X90.0/X10.0 que sea menor de 3.5, las burbujas de gas pueden ser proporcionadas en la solución a través de una membrana giratoria de un diámetro de poro medio de 6 micrómetros que esté configurada, dimensionada, colocada y se mueva para desprender burbujas de gas de ese tamaño de la superficie de la membrana donde se formen a partir de un flujo de gas que pase a través de la membrana, y entren ellas en la matriz liquida. Finalmente, para obtener burbujas de gas que tengan un diámetro de burbuja de gas medio X50.0 que sea inferior a 7.5 micrómetros y una distribución de tamaño de burbuja de gas estrecha con una relación de distribución de diámetro de burbuja X90.0/X10.0 que sea menor de 3.5. Esas burbujas de gas pueden ser proporcionadas en la solución a través de una membrana de un diámetro de poro medio de 6 micrómetros que esté configurada en forma de un cilindro cerrado que sea estacionaria con el gas introducido desde el exterior hacia el cilindro para formar burbujas de gas sobre la superficie interior de la membrana, y la matriz liquida fluyendo a lo largo de la superficie de la membrana interior eventualmente soportada por un cilindro sin membrana giratorio colocado concéntrica o excéntricamente dentro del cilindro de membrana, para desprender las burbujas de gas. Como se hizo notar anteriormente, un producto preferido es una espuma sólida, y ésta puede ser proporcionada solidificando la matriz liquida manteniendo ésta a una temperatura que sea inferior a la que hace que la matriz liquida solidifique o se congele. De manera sorprendente, la matriz solidificada o congelada no incluye cristales congelados compactos del liquido que tengan diámetros medios X50.0 de 50 micrómetros o más, y donde además la espuma permanece estable sin cambios significativos en la burbuja de gas y las distribuciones de tamaño del cristal de hielo después de choques térmicos múltiples. Esto puede obtenerse si se agrega un agente que incremente la viscosidad a la matriz liquida desionizada o no aunque un agente que incremente la viscosidad es preferido por otras razones que serán evidentes en la siguiente descripción detallada. Un agente para incrementar la viscosidad preferido es un azúcar, puesto que uno de los usos principales para la espuma de la invención es en un producto alimenticio o farmacéutico para consumo. Además de incrementar la viscosidad de la matriz, el azúcar imparte un sabor agradable y deseable a la espuma. Puede ser usado cualquier componente azucarado convencional puesto que esto no es critico para el tipo especifico. Cuando sea usado un polisacárido, se prefiere una goma. Las gomas adecuadas incluyen goma de guar, goma de robina, goma de xantana, pectina o carragenina. Se ha encontrado que la microestructura de la espuma incluye una estructura de "jaula" o "célula" lamelar o vesicular formada por el emulsificante y en la cual las burbujas son atrapadas. La jaula es suficientemente versátil para retener su orientación y estructura a pesar del calentamiento y enfriamiento de la matriz. Además, esta estructura de jaula no depende directamente de la viscosidad de la matriz, de modo que al experto se le proporcionan numerosas opciones en el diseño de la espuma para el uso final particular. Una modalidad se relaciona con la producción de nanoespumas estables las cuales son de bajo costo y de gran utilidad para un número de diferentes productos alimenticios. Cuando se congelan, esas espumas impiden la generación y crecimiento de cristales de hielo. Esas espumas son de bajo costo debido al número pequeño de ingredientes convencionales. Si se desea, esas espumas pueden estar libres de alérgenos (es decir, no contener proteína o componentes lácteos) y/o pueden tener un bajo contenido calórico con poco o nada de grasa. Las espumas también proporcionan una sensación en la boca uniforme, cremosa con una liberación de sabor deseable. Esas espumas son relativamente fáciles de elaborar y son estables en anaquel a temperatura ambiente. Tienen un comportamiento de fusión limpio con una liberación de sabor limpio y fresco. Existe un bajo riesgo de higiene debido a la omisión de ingredientes lácteos. Una característica clave de la espuma presente es su capacidad para retener burbujas muy pequeñas, homogéneas, del orden de micrómetros a nanómetros, que actúan como cojinetes en la boca del consumidor para proporcionar lisura y lubricación dando como resultado una sensación en la boca muy cremosa a pesar de la ausencia de grasa. Esto abre toda una nueva frontera de productos "de dieta saludables" hasta ahora no posibles de elaborar. El agente estructurante puede estar presente en la espuma solo o en combinación con un estabilizador. Los estabilizadores de goma son particularmente efectivos con emulsificantes para controlar la viscosidad, proporcionando sensación a la boca y mejorando las propiedades de batido (aireación) ; proporcionar un coloide protector para estabilizar proteínas a procesar en caliente; modificar la química de la superficie de superficies grasas para minimizar el batido; proporcionar estabilidad a ácidos a sistemas de proteina y; incrementar la estabilidad al congelamiento y al descongelamiento. Las gomas pueden ser clasificadas como neutras y ácidas, de cadena lineal y ramificada, gelificantes y no gelificantes . Las gomas principales que pueden ser usadas son las gomas de Karaya, goma de robina, carragenina, xantana, guar, pectina, goma de tara y carboximetil celulosa. Generalmente las composiciones de espuma de la invención pueden ser usadas para producir un número de diferentes productos comestibles y no comestibles. Cuando se producen en una composición alimenticia o bebida, la espuma puede ser edulcorada naturalmente. Las fuentes naturales de edulcorantes incluyen sucrosa (liquida o sólida) , glucosa, fructosa, y jarabe de maíz (liquido o sólido) . Otros edulcorantes incluyen lactosa, maltosa y galactosa. Los niveles de azúcares y fuentes de azúcar preferiblemente dan como resultado niveles de sólidos de azúcar de hasta 20% en peso, preferiblemente de 5 a 18% en peso, especialmente de 10 a 17% en peso. Es deseable usar edulcorantes artificiales, cualquiera de los edulcorantes artificiales bien conocidos en la técnica pueden ser usados, como el aspartame, sacarina, Alitame® (obtenible de Pfizer) , acesulfam K (obtenible de Hoechst), ciclamatos, neotame, sucralosa y similares. Cuando se usan, el aspartame es el preferido. Si se desea, también puede ser usado glicerol o también proteínas anticongelantes para controlar la formación de hielo en espumas que tengan un tamaño de burbuja y distribución de tamaño de burbuja, más grandes. También puede ser empleado sorbitol pero el glicerol es preferido. El glicerol puede ser usado en una cantidad de aproximadamente 1% a 5%, preferiblemente de 2.5% a 4.0%. Pueden ser usadas Proteínas Anticongelantes (AFP) en concentraciones del orden de ppm. Esos componentes no son necesarios cuando se incluyan tamaños de burbuja finos (o tamaños de nanoburbuja) preferidos en la espuma. Preferiblemente se agregan saborizantes al producto pero únicamente en una cantidad que imparta un sabor moderado, agradable. El saborizante puede ser cualquiera de los saborizantes comerciales empleados en helado, como varios tipos de cacao, vainilla pura o sabor artificial, como la vainillina, etil vainillina, chocolate, extractos, especias y similares. Además se apreciará que pueden obtenerse muchas variaciones de sabor mediante combinaciones de los sabores básicos. Las composiciones de las formulaciones son saborizadas con los sabores mencionados anteriormente. Los saborizantes adecuados también pueden incluir sazonantes, como la sal, sabores de frutas de imitación o chocolate, solos o en cualquier combinación adecuada, donde en el caso de la sal las adiciones tienen que hacerse después de calentar y después de enfriar, o antes de espumar. También pueden ser incluidos saborizantes que enmascaren sabores de vitaminas y/o minerales y otros ingredientes en los productos espumados de la invención. También puede ser usado polvo de malta para impartir sabor. Pueden ser usados preservativos como Polisorbato 80, Polisorbato 65 y sorbato de potasio cuando se desee. El calcio está preferiblemente presente en la composición de 10 a 30% RDI, de manera especial aproximadamente 25% RDI . La fuente de calcio es preferiblemente fosfato tricálcico. Por ejemplo los niveles en % en peso de fosfato tricálcico pueden fluctuar de 0.5 a 1.5%. En una modalidad preferida, el producto es fortificado con una o más vitaminas y/o minerales y/o fuentes de fibra, además de la fuentes de calcio de fosfato tricálcico. Esos pueden incluir cualquiera o todos de los siguientes: ácido Ascórbico (Vitamina C) , Acetato de Tocoferol (Vitamina E) , Biotina (Vitamina H) , Palmitato de Vitamina A, Niacinamida (Vitamina B3) , Ioduro de Potasio, Pantotenato de d-Calcio (Vitamina B5) , Cianocobalamina (Vitamina B12), Riboflavina (Vitamina B2), Mononitrato de Tiamina (Vitamina Bl) , Molibdeno, Cromo, Selenio, Carbonato de Calcio, Lactato de Calcio, Manganeso (como Sulfato de Manganeso) , Hierro (como Ortofosfato Férrico) y Zinc (como Oxido de Zinc) . Las vitaminas están preferiblemente presentes de 5 a 20% RDI, especialmente desde aproximadamente 15% RDI.

Preferiblemente, las fuentes de fibras están presentes en el producto a más de 0.5% en peso y no exceden el 6% en peso, especialmente el 5% en peso. Algunas vitaminas y/o minerales pueden ser agregados a la mezcla de formulación congelada mientras otras pueden ser incluidas en los ingredientes para adjuntos como obleas, variedades y salsas. Las composiciones de espuma de la invención también pueden contener un ingrediente funcional. El término "ingrediente funcional", como se usa aquí, incluye sustancias fisiológica o farmacológicamente activas que se pretende se usen en tratamiento, prevención, diagnóstico, cura o mitigación de enfermedades, o sustancias que proporcionen algún grado de beneficio nutricional o terapéutico a un animal cuando se consuma. El término "ingrediente funcional" se refiere de manera más particular a la definición Europea ISLI que establece que un alimento funcional puede ser considerado como "funcional" si se demuestra satisfactoriamente que afecta de manera benéfica a una o más funciones blanco en el cuerpo, más allá de los efectos nutricionales adecuados en una forma que sea un estado mejorado de salud bienestar y/o reducción del riesgo de enfermedad (Scientific Concept of Functional Foods in Europe: Consensus Document, British Journal of Nutrition, Volumen 80, suplemento 1, Agosto 1998) . Los ejemplos no limitantes incluyen fármacos, extractos botánicos, enzimas, hormonas, proteínas, polipétidos, antígenos, suplementos nutricionales como ácidos grasos, antioxidantes, vitaminas, minerales, así como otros compuestos farmacéutica o terapéuticamente útiles. Los ingredientes funcionales pueden incluir ingredientes que tengas efectos activos en higiene dental o médica, salud ósea, auxilio digestivo, protección intestinal, nutrición general, liberación de estrés, etc. Otro componente preferido de la composición de espuma de la invención es un componente nutritivo. El término "componente nutritivo" como se usa aquí se refiere a una sustancia que ejerce un efecto fisiológico sobre un animal o mamífero. Típicamente, los componentes nutritivos satisfacen una función fisiológica específica o promueve la salud y bienestar de los consumidores. Los componentes nutritivos específicos incluyen un extracto botánico, vitaminas, minerales, agentes aditivos u otros componentes que suministren nutrición. Los términos "extracto botánico" y "botánico", como se usan de manera intercambiable aquí, se refieren a una sustancia derivada de una fuente vegetal. Los ejemplos no limitantes pueden incluir a la equinacea, ginseng Siberiano, ginko biloba, nuez de cola, sello dorado, cola de golo, esquizandra, valla del Saúco, hierba de San Juan, valeriana y efedra. Este aditivo puede ser una bacteria probiótica que haya sido usada para tratar condiciones inmunes, asi como para prevenir o inhibir la diarrea provocada por bacterias patógenas. El componente nutritivo puede ser uno o más nutrientes o minerales seleccionados del grupo que consiste de vitamina E, vitamina C, vitamina B6, ácido fólico, vitamina B12, cobre, zinc, selenio, calcio, fósforo, magnesio, hierro, vitamina A, vitamina Bl, vitamina B2, niacina y vitamina D. Cualesquiera o todos esos minerales o nutrientes pueden ser incluidos. El producto alimenticio de la invención puede incluir oligosacáridos de polidextrosa o fructosa como inulina como un agente aditivo o un agente de fibra y se incluye preferiblemente de 1 a 10% en peso, especialmente de 1 a 6% en peso. El término "componente medicinal" como se usa aquí se refiere a una sustancia farmacológicamente activa que ejerce un efecto localizado o sistémico o efectos sobre un animal o mamífero. El componente medicinal puede ser cualquier tipo de agente biológicamente activo que no reaccione con o deteriore de otro modo la espuma. Puede conducirse una prueba de contacto simple para determinar la compatibilidad. El agente dependerá de si el sistema de liberación es pretendido para la ingestión, aplicación tópica o implantación, como por inyección o por medio de un supositorio. Los agentes activos que se encuentren no compatibles con la espuma deben ser recubiertos o encapsulados o tratados de otro modo para evitar que el agente activo entre en contacto directo con la espuma al menos hasta que el sistema de liberación sea aplicado a o administrado al sujeto. El componente cosmético puede ser cualquier ingrediente o combinación de ingredientes activos que se aplique en una forma tópica a la piel o membrana mucosa de un animal o mamífero para administrar un componente medicinal o para proporcionar un beneficio o mejora de un beneficio al mamífero o animal. El componente aromático puede ser cualquier tipo de componente que mejore el sabor o cualquier tipo de componente que imparta un olor percibible característico al sistema de liberación. El término "funcionalidad específica" cuando se usa para describir un componente significa que el componente posee alguna característica, propiedad o función que en otras circunstancias no es proporcionada por la espuma en sí. Ese componente es un pigmento u otro componente que agregue coloración. Por ejemplo, cuando una espuma va ser consumida, una funcionalidad específica podría ser un sabor, inclusión comestible, u otro elemento de mejora organoléptica. Para sistemas de liberación farmacéutica, la funcionalidad específica podría ser un material que produzca la liberación retardada o sostenida del aditivo activo. Cuando se pretenda que la espuma no sea usada para el consumo, la funcionalidad específica podría ser un compuesto que imparta resistencia al fuego. El experto puede seleccionar los componentes que proporcionen la funcionalidad deseada para cualquier sistema de liberación particular sobre la base del aditivo a ser liberado. El aditivo también puede ser un biopolímero o composición biodiseñada como aquéllas que proporcionen una liberación sostenida o retardada de componentes medicinales o nutritivos. Preferiblemente, este aditivo es uno que se degrada biológicamente en el cuerpo, por ejemplo, un polímero de PLGA. El aditivo también puede ser un componente inorgánico que sea liberado por el sistema y que imparta propiedades amortiguadoras del sonido. Los componentes inorgánicos típicos incluyen partículas o fibras de vidrio, arcilla o cerámica y esos se agregan a las cantidades apropiadas para lograr el efecto amortiguador aislante o acústico deseado. El sistema de liberación es preparado generalmente a una viscosidad que facilita el bombeo o flujo de fluido, o puede ser calentado para que fluya o que sea entonces capaz de solidificar o congelarse después de ser colocado. La forma del aditivo no es critica para la invención. Aunque puede ser usado un aditivo gaseoso, este deberá poder disolverse en la matriz liquida o capaz de incorporarse en el gas de las burbujas. El aditivo preferiblemente está en forma sólida o liquida. Generalmente el aditivo es una gota de liquido que puede ser mezclada con la matriz liquida. Pueden ser usados liposomas, componentes de emulsión u otras micelas si se desea, con la matriz liquida representando la fase continua. De manera alternativa, el aditivo puede ser una partícula, es decir un material sólido o un material compuesto de un sólido o líquido que sea encapsulado con un recubrimiento sólido o semisólido. Esas gotas o partículas pueden ser solubles, de modo que se disuelvan completa o parcialmente en la matriz líquida, o pueden ser insolubles y suspenderse en la matriz antes o después de formar la espuma. Preferiblemente, el aditivo está presente con el líquido o gas y se incorpora" en el sistema de liberación antes de la formación de la espuma. La espuma de la invención también puede ser usada como sistema de liberación para una composición de bebida. Como se usa aquí "composición de bebida" denota una composición que es simple y lista para beber, es decir, bebible . Dependiendo de su formulación, los productos alimenticios o bebidas de la invención pueden ser formulados para proporcionar un acceso y mantenimiento de energía y alerta mental así como nutrición al consumidor. De manera opcional y preferible, las composiciones proporcionan además saciedad y/o refresco. Las composiciones de la presente, las cuales comprenden la espuma y una mezcla de uno o más carbohidratos, una proteína de leche, una fuente de cafeína natural, una premezcla de vitamina, y, opcionalmente, un saborizante, un agente colorante y un antioxidante, proporcionan sorprendentemente ese acceso al mantenimiento de energía y alerta mental. Los carbohidratos pueden ser una mezcla de uno o más monosacáridos o disacáridos, y, preferiblemente en combinación con uno o más carbohidratos complejos. En la selección de carbohidratos y niveles de carbohidratos efectivos para usarse en la presente composición, es importante que los carbohidratos y niveles de los mismos que sean elegidos permitan una velocidad de digestión y absorción intestinal suficiente para proporcionar un mantenimiento constante de glucosa, que a su vez proporcione energía y alerta al consumidor. Se ha descubierto que los monosacáridos y disacáridos proporcionan energía inmediata al consumidor mientras que los componentes de carbohidratos complejos son hidrolizados en el tracto digestivo para proporcionar acceso de energía posterior, retardado o mantenido al consumidor. Como también se expone aquí, la inclusión de uno o más constituyentes estimulantes y/o fitoquímicos de plantas mejora la respuesta interna. En consecuencia, como se discutirá de manera más particular aquí, se prefiere particularmente que se proporcionen uno o más constituyentes estimulantes y/o fitoquímicos de plantas a la composición para la optimización del mantenimiento de energía y alerta mental. Los ejemplos no limitantes de monosacáridos que puede ser utilizados aquí incluyen al sorbitol, manitol, eritrosa, treosa, ribosa, arabinosa, xilosa, xilitol, ribulosa, glucosa, galactosa, mañosa, fructosa y sorbosa. Los monosacáridos preferidos para usarse aquí incluyen a la glucosa y fructosa, de manera más preferible glucosa. Los disacáridos pueden ser usados como fuente de energía inmediata. Los ejemplos no Limitantes de disacáridos que pueden ser utilizados aquí incluyen a la sucrosa, maltosa, lactitol, maltitol, maltulosa y lactosa. Esos pueden ser agregados si no están ya presentes en la matriz de espuma proporcionando sabor o energía. El carbohidrato complejo utilizado aquí es un oligosacárido, polisacárido y/o derivado de carbohidrato, preferiblemente un oligosacárido y/o polisacárido. Como se usa aquí, el término "oligosacárido" significa una molécula lineal digerible que tiene de 3 a 9 unidades monosacáridas , donde las unidades están conectadas covalentemente vía enlaces glicosídicos . Como se usa aquí, el término "polisacárido" significa una macromolécula digerible (es decir, que puede ser metabolizada por el cuerpo humano) que tiene más de 9 unidades de monosacáridos, donde las unidades están conectadas covalentemente vía enlaces glicosídicos. Los polisacáridos pueden ser cadenas lineales o ramificadas. Preferiblemente, el polisacárido tiene de 9 hasta aproximadamente 20 unidades de monosacáridos. Los derivados de carbohidrato, como un alcohol polihídrico (por ejemplo, glicerol) también pueden ser utilizados como un carbohidrato complejo aquí. Como se usa aquí el término "digerible" significa que puede ser metabolizado por las enzimas producidas por el cuerpo humano. Los ejemplos de carbohidratos complejos preferidos incluyen rafinosas, estaquiosas, maltotriosas, maltotetraosas , glicógenos, amilosas, amilopectinas , polidextrosas y maltodextrinas . Los carbohidratos complejos más preferidos son maltodextrinas. Las maltodextrinas son una forma de molécula de carbohidrato compleja la cual es de varias unidades de glucosa en longitud. Las maltodextrinas son hidrolizadas en glucosa en el tracto digestivo donde proporcionan una fuente extensa de glucosa. Las maltodextrinas pueden ser ingredientes de carbohidratos secados por roció hechos por hidrólisis controlada de almidón de maíz. La fuente de proteina puede ser seleccionada de una variedad de materiales, incluyendo sin limitación, proteina de leche, proteina de suero, caseinato, proteina de soya, claras de huevo, gelatinas, colágeno, hidrolizados de proteina y combinaciones de las mismas. Incluidas en la fuente de proteínas están, la leche descremada libre de lactosa, aislado de proteína de leche, y aislado de proteína de suero. También se contempló usar leche de soya con las composiciones de la presente. Como se usa aquí, la leche de soya se refiere a un líquido hecho triturand© soya descascarillada, mezclando con agua, cociendo y recuperando la leche de soya disuelta de las semillas. Cuando se desee, los productos de espuma de la presente invención pueden comprender además un estimulante para proporcionar alerta mental. La inclusión de uno o más estimulantes sirve para proporcionar mantenimiento adicional de energía al usuario retardando la respuesta glicémica asociada con la ingestión de la composición, causando la alteración metabólica de la utilización de glucosa, estimulando directamente el cerebro por translocación a través de la barrera cerebral sanguínea por otros mecanismos. Debido a que uno o más estimulantes contribuirán al acceso, y particularmente en el mantenimiento de energía donde la composición sea ingerida, es una modalidad particularmente preferida de la presente invención incluir uno o más estimulantes. Como es comúnmente sabido en la técnica, los estimulantes pueden ser obtenidos por extracción de una fuente natural o pueden ser producidos de manera sintética. Los ejemplos no limitantes de estimulante incluyen metilxantinas, por ejemplo, cafeína, teobromina, y teofilina. Adicionalmente, han sido aislados o sintetizados otros numerosos derivados de xantina, los cuales pueden ser utilizados como estimulantes en las composiciones de la presente. Véase por ejemplo, Bruns Biochemical Pharmacology, Vol. 30, pp. 325-333 (1981). Se prefiere que sean usadas fuentes naturales de esos materiales. Preferiblemente, uno o más de esos estimulantes son proporcionados por el café, té, nuez de cola, semilla de cacao, hierba Maté, yaupon, pasta de guaraná y yoco. Los extractos de plantas naturales son las fuentes más preferidas de estimulantes, puesto que pueden contener otros compuestos que retrasen la biodisponibilidad de los estimulantes pudiendo proporcionar de este modo refresco y alerta mental sin tensión o nerviosismo. La metilxantina más preferida es la cafeína. La cafeína puede ser obtenida de las plantas anteriormente mencionadas y sus residuos o, de manera alternativa, puede ser preparada de manera sintética. Las fuentes botánicas preferidas de cafeína que pueden ser utilizadas como una fuente completa o parcial de cafeína incluyen el extracto de té negro, guaraná, café, extracto de Hierba Mate, té negro, nuez de cola, cacao y café. Como se usa aquí, el extracto de té verde, guaraná, café, y el extracto de Hierba Mate son las fuentes botánicas más preferidas de cafeína, de manera más preferible el extracto de té verde y el extracto de Hierba Mate. Además de servir como una fuente de cafeína, el extracto de té negro tiene la ventaja adicional de ser un flavanol como será discutido posteriormente. El extracto de hierba Mate puede tener el beneficio adicional de un efecto de supresión del apetito y puede incluirse para este propósito también. El extracto de té verde puede ser obtenido de la extracción de té no fermentado, té fermentado, té parcialmente fermentado, y mezclas de los mismos.

Preferiblemente, los extractos de té son obtenidos de la extracción de té no fermentado y parcialmente fermentado. Los extractos de té más preferidos son obtenidos del té verde. Pueden ser usados extractos tanto calientes como fríos en la presente invención. Los métodos adecuados para obtener extractos de té son bien conocidos. Véase por ejemplo, Ekanavake, Patente Estadounidense No. 5,879,733; Tsai, Patente Estadounidense No. 4,935,256; Lunder, Patente Estadounidense No. 4,680,193; y Creswick Patente Estadounidense No. 4,668,525. Preferiblemente, el extracto de té verde y el extracto de Hierba Mate están presentes en cantidades relativamente pequeñas de entre aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 0.4% y entre aproximadamente 0.1 y aproximadamente 0.5% respectivamente. De manera más preferible, están presentes en una cantidad entre aproximadamente 0.15 y aproximadamente 0.35 por ciento, y entre aproximadamente 0.15 y aproximadamente 0.25%, respectivamente. Aunque las cantidades más grandes proporcionan mayor estimulación, también pueden proporcionar un sabor menos deseable a la bebida. Esto puede ser compensado mediante la adición de mayores cantidades de carbohidrato por la adición de un edulcorante artificial de modo que el sabor final de la bebida sea agradable.

En lugar de ser formulada como composición de bebida o producto alimenticio per se, la espuma de la invención puede ser agregada como una cubierta o sustituto de crema a una bebida caliente como café o té. Cualquiera de esas composiciones, como se hizo notar anteriormente, pueden comprender además vitaminas o minerales. Puede proporcionarse al menos tres, y de manera preferible más, vitaminas como una premezcla de vitaminas. El Consumo Diario Recomendado en los Estados Unidos (USRDI) para vitaminas y minerales se define y expone en Recommended Daily Dietary Allowance-Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences-National Research Council. Pueden usarse varias combinaciones de esas vitaminas y minerales. Los ejemplos no limitantes de esas vitaminas, incluyen bitartrato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, pantotenato de d-calcio, biotina, vitamina A, vitamina C, clorhidrato de vitamina Bi, vitamina B2, vitamina B3, clorhidrato de vitamina B6, vitamina Bi2, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K. Preferiblemente, al menos tres vitaminas son seleccionadas de bitartrato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, pantotenato de d-calcio, biotina, vitamina A, vitamina C, clorhidrato de vitamina Bi, vitamina B2, vitamina B3, clorhidrato de vitamina Be, vitamina Bi2, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K. De manera más preferible, la composición comprende vitamina C y dos o más de otras vitaminas seleccionadas de bitartrato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, pantotenato de d-calcio, biotina, vitamina A, clorhidrato de vitamina Bi, vitamina B2, vitamina B3, clorhidrato de vitamina B6, vitamina Bi2, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K. En una modalidad especialmente preferida de la presente invención, una composición comprende la vitamina bitartrato de colina, niacinamida, ácido fólico, pantotenato de d- calcio, vitamina A, clorhidrato de vitamina Bi, vitamina B2, clorhidrato de vitamina B6, vitamina Bi2, vitamina C, acetato de vitamina E. Donde el producto comprende una de esas vitaminas, el producto preferiblemente comprende al menos 5%, preferiblemente al menos 25%, y de manera más preferible al menos 35% del USRDI para esa vitamina. Las fuentes de vitamina A comercialmente disponibles también pueden ser incluidas en las composiciones de la presente. Como se usa aquí, "vitamina A" incluye, pero no se limita a, vitamina A (retinol) , beta-caroteno, palmitato de retinol, y acetato de retinol. Las fuentes de vitamina A incluyen otros carotenoides de provitamina A como aquéllos encontrados en extractos naturales que son altos en carotenoides con actividad de provitamina A. El beta-caroteno también puede servir como agente colorante como será discutido más adelante. Las fuentes comercialmente disponibles de vitamina B2 (también conocida como riboflavina) pueden ser utilizadas en las composiciones de la presente. Las fuentes comercialmente disponibles de vitamina C pueden ser usadas aquí. También puede ser usado ácido ascórbico encapsulado y sales comestibles de ácido ascórbico. Las cantidades nutricionalmente suplementarias de otras vitaminas que pueden ser incorporadas aquí incluyen, pero no se limitan a, bitartrato de colina, niacinamida, tiamina, ácido fólico, pantotenato de d-calcio, pantotenato, biotina, clorhidrato de vitamina Bi, vitamina B3, clorhidrato de vitamina B^, vitamina B12, vitamina D, acetato de vitamina E, vitamina K. Las composiciones de espuma de la presente invención pueden comprender además componentes opcionales adicionales para mejorar, por ejemplo, su funcionamiento para proporcionar energía, alerta mental, propiedades organolépticas y perfil nutricional. Por ejemplo, uno o más, flavanoles, acidulantes, agentes colorantes, minerales, fibras solubles, edulcorantes no calóricos, agentes saborizantes, preservativos, emulsificantes, aceites, componentes de carbonación y similares pueden ser incluidos en las composiciones aquí. Esos componentes opcionales pueden ser dispersos, solubilizados o mezclados de otro modo en las composiciones de la presente. Esos componentes pueden ser agregados a las composiciones de la presente siempre que no impidan sustancialmente la propiedades de la composición de bebida, particularmente la provisión de energía y alerta mental. Los ejemplos no limitantes de componentes opcionales adecuados para usarse aquí se dan más adelante. Si se desea, puede agregarse uno o más componentes botánicos o fitoquímicps de plantas. Esto incluiría flavanoles u otras entidades fitoquímicas que sean en esencia "saludables". La inclusión de uno o más flavanoles sirve para retrasar la respuesta glicémica asociada con la ingestión de las composiciones de la presente, proporcionando de este modo mayor mantenimiento de energía al usuario. Debido a que uno o más flavanoles contribuirán al acceso, y particularmente mantenimiento de energía donde la composición sea ingerida, se prefiere particularmente que se incluya uno o más flavanoles. Los flavanoles son sustancias naturales presentes en una variedad de plantas (por ejemplo, frutas, vegetales y flores) . Los flavanoles que pueden ser utilizados en la presente invención pueden ser extraídos de, por ejemplo, frutos, vegetales, u otras fuentes naturales por cualquier método adecuado bien conocido por aquellos expertos en la técnica. Por ejemplo, los flavanoles pueden ser extraídos de una sola planta o mezclas de plantas. Muchos frutos, vegetales, flores y otras plantas que contienen flavanoles son conocidos por aquellos expertos en la técnica. De manera alternativa, esos flavanoles pueden ser preparados por métodos químicos sintéticos u otros apropiados e incorporados en las composiciones de la presente. Los flavanoles, incluyendo la catequina, epicatequina y sus derivados se encuentran comercialmente disponibles. Las composiciones de la presente pueden opcionalmente pero preferiblemente comprender uno o más acidulantes. Una cantidad de un acidulante puede ser usada para mantener el pH de la composición. Las composiciones de la presente invención preferiblemente tienen un pH de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 8, de manera más preferible, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 5, de manera aún más preferible de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 4.5, y de manera más preferible de aproximadamente 2.7 hasta aproximadamente 4.2. La acidez de la bebida o producto alimenticio puede ser ajustada a y mantenido dentro del intervalo requerido por métodos conocidos y convencionales, por ejemplo, el uso de uno o más acidulantes. Típicamente la acidez dentro de los intervalos expuestos anteriormente es un equilibrio entre la acidez máxima para la inhibición microbiana y la acidez óptima para el sabor deseado de la bebida. Pueden ser usados ácidos comestibles orgánicos así como inorgánicos para ajustar el pH de la bebida. Los ácidos pueden estar presentes en su forma no disociada, o de manera alternativa, como sus sales respectivas, por ejemplo, sales de fosfato ácido de potasio o sodio, fosfato diácido de potasio o sodio. Los ácidos preferidos son ácidos orgánicos comestibles los cuales incluyen al ácido cítrico, ácido fosfórico, ácido málico, ácido fumárico, ácido adípico, ácido glucónico, ácido tartárico, ácido ascórbico, ácido acético, ácido fosfórico o mezclas de los mismos . El acidulante también puede servir como un antioxidante para estabilizar los componentes de la bebida. Los ejemplos de antioxidantes comúnmente usados incluyen pero no se limitan al ácido ascórbico, EDTA (ácido etilendiamintetraacético) , y sales de los mismos. Pueden utilizarse cantidades pequeñas de uno o más agentes colorantes en las composiciones de la presente invención. Preferiblemente se usa beta-caroteno. También puede usarse Riboflavina y tintes FD&C (por ejemplo, amarillo #5, azul #2, rojo #40) y/o lacas FD&C. Agregando las lacas a los otros ingredientes pulverizados, todas las partículas, en particular los compuestos de hierro coloreados, son completa y uniformemente coloreadas y se logra una mezcla de bebida coloreada uniformemente. Adicionalmente, puede usarse una mezcla de tintes FD&C o" un tinte de laca FD&C en combinación con otro alimento o colorantes de alimento convencionales. Adicionalmente, pueden ser utilizados otros agentes colorantes naturales incluyendo, por ejemplo, clorofilas y clorofilinas, asi como extractos de frutos, vegetales y/o plantas como uva, grosella negra, aronia, zanahoria, remolacha, col roja, e hibisco. Los colorantes naturales son preferidos para todos los "productos naturales". La cantidad de agente colorante usada variará, dependiendo de los agentes usados y la intensidad de color deseada en el producto terminado. La cantidad puede ser determinada fácilmente por un experto en la técnica. Generalmente, si se utiliza, el agente colorante debe estar presente en un nivel de aproximadamente 0.0001% hasta aproximadamente 0.5%, de manera preferible de aproximadamente 0.001% hasta aproximadamente 0.1% y de manera más preferible de aproximadamente 0.004% hasta aproximadamente 0.1% en peso de la composición. Las composiciones de la presente pueden ser fortificadas con uno o más minerales. El Consumo Diario Recomendado en los Estados Unidos (USRDI) para minerales se define y expone en Recommended Daily Dietary Allowance-Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences-National Research Council. A menos que se especifique otra cosa aquí, cuando un mineral dado está presente en la composición, la composición típicamente comprende al menos aproximadamente 1%, de manera preferible al menos aproximadamente 5%, de manera más preferible de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 200%, de manera aún más preferible de aproximadamente 40% hasta aproximadamente 150%, y de manera más preferible 60% hasta aproximadamente 125% del USRDI de ese mineral. A menos que se especifique otra cosa aquí, cuando un mineral dado esté presente en la composición, la composición comprende al menos aproximadamente 1%, preferiblemente al menos aproximadamente 5%, de manera más preferible de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 200%, de manera aún más preferible de aproximadamente 20% hasta aproximadamente 150%, y de manera más preferible de aproximadamente 25% hasta aproximadamente 120% del USRDI de esa vitamina. Los minerales que pueden ser incluidos opcionalmente en las composiciones de la presente son, por ejemplo, calcio, potasio, magnesio, zinc, yodo, hierro y cobre. Cualquier sal soluble de esos minerales adecuada para incluirse en composiciones comestibles puede ser usada, por ejemplo, citrato de magnesio, gluconato de magnesio, sulfato de magnesio, cloruro de zinc, sulfato de zinc, yoduro de potasio, sulfato de cobre, gluconato de cobre y citrato de cobre.

El calcio es un mineral particularmente preferido para usarse en la presente invención. Las fuentes preferidas de calcio incluyen, por ejemplo, lactato de citrato de calcio, calcio quelado con aminoácidos, carbonato de calcio, óxido de calcio, hidróxido de calcio, sulfato de calcio, cloruro de calcio, fosfato de calcio, fosfato ácido de calcio, fosfato diácido de calcio, citrato de calcio, malato de calcio, titrato de calcio, gluconato de calcio, realato de calcio, tartrato de calcio y lactato de calcio, y en particular malato de citrato de calcio. La forma del malato de citrato de calcio se describe en, por ejemplo, Mehansho et al., Patente Estadounidense No. 5,670,344; o Dile et al., Patente Estadounidense No. 5,612,026. Las composiciones preferidas de la presente invención comprenderán de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.5%, de manera más preferible de aproximadamente 0.03% hasta aproximadamente 0.2%, de manera aún más preferible de aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.15%, y de manera más preferible de aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 0.15% de calcio, en peso del producto. También puede ser utilizado hierro en las composiciones y métodos de la presente invención. Las formas aceptables del hierro son bien conocidas en la técnica. La cantidad de compuesto de hierro incorporada en el producto variará ampliamente dependiendo de los niveles de suplementación deseados en el producto final y el consumidor blanco. Las composiciones fortificadas con hierro de la presente invención típicamente contienen de aproximadamente 5% hasta aproximadamente 100%, preferiblemente de aproximadamente 15% hasta aproximadamente 50%, y de manera más preferible de aproximadamente 20% hasta aproximadamente 40% del USRDI para el hierro. Una o más fibras solubles también pueden ser incluidas opcionalmente en las composiciones de la presente invención para proporcionar, por ejemplo, saciedad y refresco, y/o beneficios nutritivos. Las fibras de dieta solubles están en forma de carbohidratos los cuales no pueden ser metabolizados por el sistema enzimático producido por el cuerpo humano y que pasan a través del intestino delgado sin ser hidrolizados (y de este modo, no se incluyen dentro de la definición de carbohidrato complejo aqui) . Sin pretender ser limitados por la teoría, puesto que las fibras de dieta soluble se hinchan o aumentan de volumen en el estómago, retardar el vaciado gástrico prolongando de este modo la retención de nutrientes en el intestino dando como resultado una sensación de saciedad. Las fibras solubles que pueden ser usadas de manera singular o en combinación en la presente invención incluyen pero no se limitan a pectinas, psyllium, goma de guar, goma de xantana, alginatos, goma arábiga, inulina, agar y carragenina. Entre esas fibras solubles preferidas se encuentran al menos uno de la goma de guar, xantana y carragenina, de manera más preferible goma de guar o goma de xantana. Esas fibras solubles también pueden servir como agentes estabilizantes en esta invención. Las fibras solubles particularmente preferidas para usarse aquí son polímeros de glucosa, preferiblemente aquéllos que tienen cadenas ramificadas. Entre esas fibras solubles preferidas se encuentra la comercializada bajo el nombre comercial de Fipersol2, comercialmente disponible de atsutani Chemical Industry Co., Itami City, Hyogo, Japón. Las pectinas son las fibras solubles preferidas aquí. De manera aún más preferible, se usan pectinas bajas en metoxi . Las pectinas preferidas tienen un grado de esterificación mayor de aproximadamente 65% y se obtienen por extracción ácida en caliente de cáscaras de cítricos y pueden obtenerse, por ejemplo, de Danisco Co., Braband, Dinamarca . Los productos de espuma de la presente invención, cuando se pretende que sirvan para consumo, son proporcionados con la mezcla apropiada de saborizantes y edulcorantes de modo que sean suficientemente dulces para lavar los sabores fuertes de otros componentes debido a la presencia de las fuentes de carbohidratos mencionados anteriormente. Además, también pueden ser usados de manera opcional niveles efectivos de edulcorantes no calóricos de la presente invención para mejorar la calidad organoléptica y dulzura de las composiciones, pero no como un reemplazo de la fuente de carbohidratos. Los ejemplos no limitantes de edulcorantes no calóricos incluyen al aspartame, sacarina, ciclamatos, acesulfame K, edulcorantes de éster de alquilo inferior de L-aspartil-L-fenilalanina, amidas de L-aspartil-D-alanina , amidas de L-aspartil-D-serina, edulcorantes de amida de L-aspartil-hidroximetil alcano, edulcorantes de L-aspartil-l-hidroxi etilalcano, glicirricinas , y compuestos aromáticos alcoxi sintéticos. El aspartame y acesulfame-K son los edulcorantes no calóricos más preferidos utilizados aqui, y pueden ser utilizados solos o en combinación. Uno o más agentes saborizantes son recomendados para la presente invención para mejorar su gusto. Puede ser usado cualquier agente saborizante natural o sintético en la presente invención. Por ejemplo, puede utilizarse uno o más saborizantes botánicos y/o de frutas aqui. Como se usa aqui, esos saborizantes pueden ser saborizantes sintéticos o naturales. Los saborizantes de fruta particularmente preferidos son saborizantes exóticos y lactónicos, como por ejemplo, saborizantes de fruta de la pasión, saborizantes de mango, saborizantes de piña, saborizantes de cupuacu, saborizantes de guava, saborizantes de cacao, saborizantes de papaya, saborizantes de melocotón y saborizantes de albaricoque. Además de esos saborizantes puede utilizarse una variedad de otros saborizantes de fruta, como por ejemplo, saborizantes de manzana, saborizantes de cítricos, saborizantes de uva, saborizantes de frambuesa, saborizantes de arándano, saborizantes de cereza, y similares. Esos saborizantes de fruta pueden ser derivados de fuentes naturales como jugos de fruta o aceites saborizantes, o pueden ser alternativamente preparados sintéticamente. Los saborizantes naturales son los preferidos para todas las bebidas "naturales". Los saborizantes botánicos preferidos incluyen, por ejemplo, sábila, guaraná, ginseng, ginkgo, espino blanco, hibisco, escaramujo, manzanilla, menta piperita, hinojo, jengibre, regaliz, semilla de loto, esquizandra, palmito, zarzaparilla, cártamo, hierba de San Juan, cúrcuma, cardemomo, nuez moscada, corteza de casia, buchu, canela, jazmín, espino, crisantemo, coco de agua, azúcar de caña, lychee, brotes de bambú, vainilla, café, y similares. Entre los preferidos se encuentran el guaraná, ginseng, ginko. Además sirviendo como fuentes de estimulantes, también pueden usarse extractos de té y café como agente saborizante. En particular, la combinación de saborizantes de té, preferiblemente saborizantes de té verde y té negro (preferiblemente té verde) opcionalmente junto con saborizantes de frutas tiene un sabor agradable. El agente saborizante también puede comprender una mezcla de varios saborizantes. Si se desea, el sabor en el agente saborizante puede ser formado en gotas en emulsión, las cuales son entonces dispersadas en la composición o concentrado de bebida. Debido a que esas gotas usualmente tienen una gravedad especifica menor que la del agua y por lo tanto formarían una fase separada, pueden ser usados agentes para dar peso (los cuales pueden actuar como agentes enturbiantes) para mantener las gotas de la emulsión dispersas de la composición o concentrado de bebida. Los ejemplos de esos agentes para dar peso son agentes vegetales bromados (BVO) y ésteres de resina, en particular gomas de éster. Véase L. F. Green, Developments in Soft Drinks Technology, Vol. 1, Applied Science Publishers Ltd., pp. 87-93 (1978) para una descripción adicional del uso de agentes para dar peso y turbidez a bebidas líquidas. Típicamente, los agentes saborizantes se encuentran convencionalmente disponibles como concentrados o extractos en forma de ésteres, alcoholes, aldehidos, terpenos, sesquiterpenos, y similares saborizados producidos sintéticamente. Opcionalmente, puede ser utilizado aquí uno o más preservativos adicionalmente . Los preservativos preferidos incluyen, por ejemplo, preservativos de sorbato, benzoato, y polifosfato. Preferiblemente, donde sea utilizado un preservativo aquí, se utilizan uno o más preservativos de sorbato o benzoato (o mezclas de los mismos) . Los preservativos de sorbato y benzoato adecuados para usarse en la presente invención incluyen ácido sórbico, ácido benzoico, y sales de los mismos, incluyendo (pero sin limitarse a) sorbato de calcio, sorbato de sodio, sorbato de potasio, benzoato de calcio, benzoato de sodio, benzoato de potasio, y mezclas de los mismos. Los preservativos de sorbato son particularmente preferidos. El sorbato de potasio es particularmente preferido para usarse en esta invención . Donde una composición comprende un preservativo, el preservativo es incluido preferiblemente a niveles de aproximadamente 0.0005% hasta aproximadamente 0.5%, de manera más preferible de aproximadamente 0.001% hasta aproximadamente 0.4% del preservativo, de manera aún más preferible de aproximadamente 0.001% hasta aproximadamente 0.1%, de manera aún más preferible de aproximadamente 0.001% hasta aproximadamente 0.05%, y de manera más preferible de aproximadamente 0.003% hasta aproximadamente 0.03% del preservativo, en peso de la composición. Donde la composición comprende una mezcla de uno o más preservativos, la concentración total de esos preservativos es mantenida preferiblemente en esos intervalos. Además de bebidas, y concentrados líquidos o en polvo, la presente invención también puede ser preparada en forma de una composición de helado, yogurt o pudín dependiendo de la consistencia y temperatura de almacenamiento como es generalmente sabido por el experto. Las nano a microburbuj as de la espuma son producidas en un dispositivo especialmente diseñado de construcción relativamente simple. Un rotor gira en el centro de un alojamiento cilindrico para generar el flujo y atrapar aire. Cerca de la circunferencia del alojamiento se encuentra una membrana estacionaria que tiene poros que corresponde al tamaño de burbuja deseado. Cuando el fluido agitado pasa por la membrana en la superficie de la cual se crean las burbujas, resultan un gran número de burbujas de aire de tamaño uniforme. Un flujo líquido, generalmente agua se hace pasar por la superficie externa de la membrana para crear campos de flujo laminar, flujo vorticial de Taylor o corrientes parásitas turbulentas que llevan las burbujas lejos. Esto crea un suministro uniforme y continuo de burbujas de aire que son de tamaño deseado (por ejemplo, de menos de 10 micrómetros) .

Cuando vaya a ser producido un helado, la espuma puede simplemente ser congelada. Cuando el tamaño de la burbuja de aire se seleccione de modo que tenga espacios intersticiales muy pequeños, donde no puedan crecer cristales de hielo, la percepción del consumidor es de un producto muy suave y cremoso. El tamaño preferido para este propósito es espacios intersticiales que sean de menos de 50 micrómetros de longitud y en su dimensión más grande. Controlando esta separación a ese tamaño pequeño, cualesquier cristales de hielo que se formen ahí tienen una dimensión que es más pequeña que la separación, y a ese tamaño pequeño esos cristales no tienen sabor perceptible. Esto da a cualquier producto congelado una consistencia uniforme y evita que cristales de hielo grandes dañen la sensación al paladar del producto. Este producto muestra que debido al tamaño más pequeño de las burbujas, el espacio intersticial disponible para la formación de hielo es muy pequeña, previniendo de este modo la formación de cristales de hielo 3D largos compactos. Puesto que las burbujas son de tamaño pequeño uniforme, actúan como si fueran esferas rígidas y casi no tienen tendencia a coalescer y formar burbujas más grandes. De este modo, el helado y otros productos hechos de esa espuma tienen excelente resistencia al congelamiento-descongelamiento, puesto que las ' burbujas permanecen estables y evitan el crecimiento de cristales de hielo en los intersticios entre las burbujas a cualquier tamaño perceptible de sabor. Esto permite que esos productos se fundan y recongelen sin perder la consistencia uniforme o sin generar cristales de hielo grandes o sin perder estabilidad de la espuma. Se logran resultados muy buenos usando una solución de azúcar al 30% como una matriz liquida en la cual se generen burbujas. Un aspecto preferido de la presente invención se relaciona con un producto espumado comestible, aireado, congelado, con una microestructura novedosa caracterizada por burbujas de gas superfinas, cristales de hielo pequeños y débilmente interconectados , estabilidad a congelamiento-descongelamiento múltiple y que tiene características sensoriales novedosas producido a partir de una espuma ambiental por congelamiento estático. La elaboración de espuma ambiental incluye una aireación novedosa de una mezcla de azúcar-agua, y de este modo ciertos aspectos de la presente invención están relacionados con un dispositivo de membrana giratoria y un proceso para la generación mecánica suave de dispersiones de gas superfinas o microespumas con tamaños de burbuja de gas distribuidos estrechamente . Otra modalidad de la presente invención permite la formación de un producto de espuma comestible congelado que es creado por el siguiente proceso. El proceso permite crear un producto de espuma comestible no congelado, donde la formación implica la preparación y maduración de una mezcla y posteriormente airear la mezcla. La mezcla aireada es entonces congelada estáticamente para formar cristales de hielo que tengan un diámetro medio de cristal de hielo medio X50.0 inferior a aproximadamente 50 micrometros. El producto de espuma comestible congelado novedoso tiene cremocidad de textura definida por tener un tamaño de célula de aire superfino que tiene un diámetro de célula de aire medio no mayor de aproximadamente 15 micrometros. Además, la espuma comestible tiene una capacidad de cuchareo y característica definida por tener un diámetro de cristal de hielo medio inferior a aproximadamente 50 micrometros, así como una mejor estabilidad a ciclos múltiples de congelamiento y descongelamiento . Otra ventaja principal del producto novedoso se relaciona con el procesamiento por un proceso de congelación muy simple, el cual se aplica a la espuma generada a temperatura ambiente y se llena en vasos/recipientes apropiados bajo condiciones estáticas. Esto proporciona ahorros de costos mayores con respecto al equipo de procesamiento, debido a que no se requieren congeladores continuos.

El producto novedoso descrito anteriormente proporciona estabilidad al congelamiento-descongelamiento múltiple no conocido hasta ahora, debido a su estructura de célula de aire/burbuja de gas finamente dispersa, de tamaño distribuido de manera estrecha y estable. Esto también permite un batido pronunciado, de frialdad reducida y extraordinario comportamiento de retención de la forma durante la fusión. El contenido reducido de grasa de menos de aproximadamente 0-5% de grasa soporta un carácter de soporte saludable o "ligero sobresaliente". La estructura de célula/burbuja de aire pequeña y de tamaño distribuido de manera estrecha también permite ahorros de costos notables para los ingredientes estabilizadores. Además, la estabilidad a ciclos múltiples de congelamiento y descongelamiento es definida por la mezcla que tiene de aproximadamente 0.1 a 2% en peso de un emulsificante, para formar fases lamelares o vesiculares y aproximadamente 0.05 a 1.25% de un estabilizador como una goma. La fusión de este componente es incrementar la viscosidad de la matriz fluida para mejorar la captura de burbujas y fluido y en consecuencia mejorar la estabilización. También, el emulsificante esta en un intervalo de concentración especifico del emulsificante, y donde las fases lamelar o vesicular del emulsificante se forman en o cerca de la vecindad de las interfaces gas/fluido del producto de espuma. Además, pueden ser usadas moléculas cargadas que puedan incorporarse en la estructura de la fase lamelar y debido a las fuerzas electrostáticas repulsivas produzcan un aumento de volumen de la fase lamelar, de modo que se incremente la estabilidad a ciclos múltiples de congelamiento y descongelamiento de la estructura de espuma. El producto de espuma congelado comestible tiene diámetros de burbuja medios inferiores a 10 micrómetros, una distribución de tamaño de burbuja estrecha (X90.0 /X10.0 = 3.5 como se muestra en la Figura 4) y en general una fracción en volumen de gas alta (>50% vol . ) , los cuales baten bajo condiciones de temperatura ambiente, se llenan en copas o vasos/recipientes y entonces se congelan, por ejemplo, en un túnel de congelamiento por debajo de -15°C un aumento pronunciado de la burbuja de gas y sin generación de un comportamiento de cuerpo sólido pronunciado o frialdad. El producto de espuma comestible congelado novedoso tiene un contenido calórico para un producto, de espuma congelado con un desbordamiento de aproximadamente 100% que es menor de aproximadamente 55 kcal/100 mi. Como se usa aquí, desbordamiento se define como la relación de (densidad de la mezcla - densidad de la muestra de espuma) / (densidad de la muestra de espuma), o en otras palabras, es una medida del incremento de volumen por el aire agregado, es decir el incremento en por ciento en volumen en del producto debido a la incorporación o captura de burbujas de aire. Este bajo contenido calórico es una mejora significativa sobre postres bajos en calorías, donde los postres ligeros tienen un contenido calórico equivalente por porción que es de aproximadamente 250 kcal para una porción de 100 mi libre de burbujas. Esto puede ser comparado con los llamados helados de alto valor que tienen un contenido calórico de aproximadamente 280 kcal/100 mi aún a un desbordamiento del 100% el cual es de aproximadamente 560 kcal por porción de 100 mi libre de burbujas. Como es sabido por un experto en este campo, una fracción en volumen de gas de entre 30 y 60% es equivalente a un desbordamiento de aproximadamente 40-150%. De este modo, un producto que tiene un valor calórico de 60 kcal por porción de 100 mi a un desbordamiento de 200% es equivalente a un valor calórico de 120 kcal por porción de 100 mi a un desbordamiento del 100% y 240 kcal por 100 mi sin desbordamiento. De este modo el término "libre de burbujas" se usa aquí para designar aquellas porciones que no han sido sometidas a un desbordamiento y pueden ser usadas como base de comparación con formulaciones de helado de la técnica anterior. En su modalidad más preferida, la presente invención está dirigida a un proceso y composición para un producto de espuma congelado bajo en grasa novedoso, congelando un espuma ambiental bajo condiciones de congelamiento estáticas sin formar burbujas de gas grandes o cristales de hielo interconectados y el comportamiento de cuerpo sólido subsecuente. Este proceso permite la formación de la composición novedosa que tiene una estabilidad a ciclos de congelamiento-descongelamiento múltiples mejorada y propiedades de textura ajustable novedosas, en particular para preparar un producto de helado novedoso. Generalmente la temperatura de congelamiento del liquido de la matriz se usa para determinar la temperatura donde la espuma puede ser congelada. En ciertas situaciones, la matriz liquida incluye otros componentes o ingredientes que afectan la temperatura de congelamiento del liquido, de modo que la temperatura ligera de congelamiento de la matriz pueda ser menor que del liquido. El experto puede conducir pruebas de rutina para determinar el punto de congelamiento apropiado para cualquier composición de matriz particular. Por lo tanto cuando la especificación se refiere a la temperatura de congelamiento de la espuma, debe comprenderse que esto significa la temperatura a la cual la matriz y sus componentes se congelaran.

En la siguiente descripción, se obtuvieron propiedades de producto características de una formulación de producto de espuma ejemplar (referida como la formulación NDA-1) , que tiene la siguiente composición: 24% de sucrosa 3% de jarabe de glucosa 3% de dextrosa (28 DE) 0.6% de emulsificante de PGE (éster de poli glicerol ) 0.25 de estabilizador de goma guar Una modalidad de la presente invención permite la formación de un producto de espuma comestible congelado que es creado por el siguiente proceso. El proceso incluye formar un producto de espuma comestible no congelado, donde la formación implica la preparación y la maduración de una mezcla y posteriormente airear la mezcla. La mezcla aireada es entonces congelada de manera estática para formar cristales de hielo que tienen un diámetro de cristal de hielo medio inferior a aproximadamente 50 micrometros. El producto novedoso descrito anteriormente proporciona estabilidad al congelamiento múltiple no conocida anteriormente, debido a la estructura de célula de aire/burbuja de gas finamente dispersa, de tamaño distribuido de manera estrecha y estable. Esto también permite un batido pronunciado, frialdad reducida y extraordinario comportamiento de retención de la forma durante la fusión. El contenido reducido de grasa de 0 a 5% apoya un soporte sano o carácter "ligero importante". La estructura de célula/burbuja de aire pequeña y de tamaño estrechamente distribuido también permite ahorros de costos notables para los ingredientes estabilizadores. Otra ventaja del producto novedoso se relaciona con el procesamiento por un proceso de congelamiento muy simple, el cual se aplica a la espuma generada a temperatura ambiente y llenada en vasos/recipientes acoplados bajos condiciones estáticas. Esto proporciona ahorros de costos mayores con respecto al equipo de procesamiento, debido a no se requieren congeladores continuos . En un aspecto, el producto de espuma comestible congelado tiene un tamaño de célula de aire superfino que tiene un diámetro de célula de aire medio inferior a aproximadamente 10 micrómetros hasta 15 micrómetros. El producto de espuma comestible congelado se caracteriza también por tener una distribución de tamaño de burbuja estrecha con una relación de X90.0/X10.0 no mayor de aproximadamente 2-3. El producto de espuma comestible congelado novedoso tiene un batido de textura definida por tener un tamaño de célula de aire superfino que tiene un diámetro de célula de aire medio no mayor de aproximadamente 15 micrómetros. Además, la espuma comestible tiene una capacidad de cuchara característica definida por tener un diámetro de cristal de hielo medio inferior a aproximadamente 50 micrómetros, así como mejor estabilidad a ciclos múltiples de congelamiento y descongelamiento. La estabilidad a ciclos múltiples de congelamiento y descongelamiento es definida por la mezcla que tiene de aproximadamente 0.05 a 2% en peso de emulsificante, para formar fases lamelar o vesicular y aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.5% de un estabilizador como goma guar u otras gomas, donde el emulsificante está en un intervalo de concentración específico del emulsificante, y donde las fases lamelar o vesicular del emulsificante se forman en la matriz líquida y se localizan entonces en o cerca de la vecindad de las interfaces gas/fluido del producto de espuma. Además, pueden ser usadas moléculas cargadas que puedan ser incorporadas en la estructura de la fase lamelar y debido a las fuerzas electrostáticas repulsivas produzcan aumento de volumen de la fase lamelar en tanto el pH se ajuste en el dominio neutro a aproximadamente pH 7, para incrementar la estabilidad a ciclos múltiples de congelamiento y descongelamiento de la estructura de espuma. En este producto de espuma comestible congelado, las interfaces aire-célula son estabilizadas por fases mesomórficas multicapa (lamelares o vesiculares) las cuales son ajustadas selectivamente en su aumento de volumen, inmovilización de agua y comportamiento estabilizador de la estructura por la adición de una cantidad de ácidos grasos no esterificados bajo pH neutro ajustado cerca de condiciones de concentración iónica de cero. El producto de espuma comestible congelado tiene un pH neutro ajustado de 6.8-7.0 y una concentración iónica muy baja en el intervalo del agua desionizada durante la maduración de preparación de la mezcla. Preferiblemente el producto de espuma comestible congelado tiene un pH ajustado de aproximadamente 3.0 antes de la aireación de la mezcla. En una modalidad, el producto de espuma comestible congelado incluye aproximadamente 20-45% de materia seca consistente de 0-25% de sólidos de leche, 10-40% de azúcares, 0-10% de grasa, combinaciones de los mismos. En algunos aspectos, el producto de espuma comestible congelado también incluye aproximadamente 0.1 a 1% en peso de un emulsificante, para formar fases lamelares y aproximadamente 0.05 a 1.25% en peso de un estabilizador de una goma como se describe aqui. El emulsificante puede estar en un intervalo de concentración especifico del emulsificante, donde las fases lamelar y vesicular del emulsificante se forman en o cerca de la vecindad de las interfaces gas/fluido del producto de espuma. El producto de espuma comestible congelado también puede usar moléculas cargadas bajo condiciones de pH neutro, las cuales pueden incorporarse en la estructura de la fase lamelar y debido a las fuerzas electrostáticas repulsivas causar el aumento del volumen de la fase lamelar mejorando de este modo la estabilidad de la estructura de la espuma. El producto de espuma comestible congelado también puede usar ésteres de poliglicerol (PGE) de ácidos grasos como emulsificantes formando de este modo las estructuras lamelar o vesicular y ácidos grasos no esterificados como las moléculas cargadas que se incorporen en las capas lamelar o vesicular y que causen el aumento de volumen de la estructura lamelar/vesicular respectiva. El aumento de volumen puede ser controlado controlando la concentración de las moléculas cargadas agregadas las cuales pueden incorporarse en la estructura de la fase lamerla y debido a las fuerzas electrostáticas repulsivas causar el aumento de volumen de la fase lamelar, mejorando de este modo la estabilidad de la estructura de la espuma. En esa composición, el aumento de volumen de las estructuras lamelares formadas por ésteres de poliglicerol de ácidos grasos es controlado teniendo una concentración de ácidos grasos no esterificados agregados en el intervalo de aproximadamente 0.01 a 2% en peso.

El producto de espuma comestible congelado tiene una fracción de gas en la espuma que es ajustable a aproximadamente 25 a 75% vol, y de manera preferible en el intervalo de 50-60% vol, y un contenido calórico del producto de espuma congelado con un desbordamiento de aproximadamente 100% que es menor de aproximadamente 55 kcal/lOOml. Como se usa aquí, desbordamiento se define como la relación de (densidad de la mezcla -densidad de la muestra de espuma) / (densidad de la muestra de espuma) , o en otras palabras, el desbordamiento es la medida del aire agregado, es decir el incremento por ciento en volumen de producto debido a la incorporación o captura de burbujas de aire. El producto de espuma comestible congelado descrito anteriormente puede ser producido por el siguiente método preferido que incluye los pasos de formar una mezcla disolviendo azúcares y estabilizadores en agua desionizada; agregar un emulsificante a la mezcla; calentar la mezcla a una temperatura superior al punto de fusión del emulsificante para disolver el emulsificante en la mezcla; homogeneizar la mezcla; enfriar la mezcla a una temperatura de enfriamiento menor de aproximadamente 10° C; almacenar la mezcla a la temperatura de enfriamiento durante aproximadamente varias horas; bajar el pH de la mezcla a un intervalo ácido; airear la mezcla para formar la espuma; y congelar de manera estática la espuma. En un aspecto la mezcla es calentada a una temperatura de pasteurización. En otro aspecto, los azúcares y estabilizadores son disueltos en agua desionizada a 35-45°C y el pH ajustado a una condición aproximadamente neutra antes de agregar el emulsificante . La condición aproximadamente neutra tiene un pH de aproximadamente 6.8. En otro aspecto, el emulsificante es disuelto a una temperatura superior a aproximadamente 20 a 60° C de manera más preferible a 80°C con pasteurización subsecuente por lo menos de aproximadamente 30 segundos. En otro aspecto, el emulsificante es disuelto a una temperatura superior a aproximadamente 80°C con pasteurización posterior durante no menos de aproximadamente 30 segundos. En otro aspecto, la homogeneizacion se lleva a cabo como un paso de homogeneizacion a una presión de homogeneizacion no menor de aproximadamente 100 bares. De manera alternativa, la homogeneizacion se lleva a cabo como un paso de homogeneizacion a un presión de homogeneizacion de aproximadamente 150 bares. Después de la homogeneizacion la mezcla se enfria a aproximadamente 4°C y se almacena durante un periodo de tiempo de aproximadamente más de 8 horas. De manera alternativa, después de la homogeneizacion la mezcla es enfriada a aproximadamente 4o C y almacenada durante un período de tiempo de aproximadamente más de 12 horas. Preferiblemente, antes de la aireación el pH disminuye a menos de aproximadamente 3-4 agregando ácido cítrico. Aunque se haga bajar el pH, también pueden agregarse sales a la mezcla. La aireación se lleva a cabo usando un dispositivo de dispersión de gas finamente. El dispositivo puede ser: un dispositivo de batido de estator de rotor, un dispositivo de batido de membrana estática, un dispositivo de batido de membrana giratoria o una combinación de los mismos. La aireación puede llevarse a cabo en un intervalo de temperatura de aproximadamente 4 a 50°C. En una modalidad, el dispositivo de batido de membrana giratoria esta equipado con una membrana de distancia de poro controlada que tiene un tamaño de poro de 1-6 micrómetros y una distancia de poro de 10-20 micrómetros lo que permite la dispersión fina con una distribución de tamaño de burbuja estrecha, y la membrana gira con una velocidad circunferencial en el intervalo de 5 a 40 m/s, donde la distribución de tamaño de burbuja estrecha se define como una distribución con relación X90.0/X10.0 no mayor de aproximadamente 3. En un aspecto, el dispositivo de batido de membrana giratoria gira dentro de un alojamiento cilindrico formando un espacio anular estrecho de 0.1 a 10 mm con la superficie de la membrana, permitiendo de este modo un mejor desprendimiento de más burbujas de aire de tamaño distribuido de manera estrecha de la superficie de la membrana. El proceso novedoso descrito anteriormente permite la formación de la estructura de espuma novedosa con diámetros de burbuja de medios superfinos novedosos, una distribución de tamaño muy estrecha con estabilidad de espuma relativamente alta bajo condiciones de temperatura ambiental y presión atmosférica (por ejemplo véase la Tabla 2). Con un congelamiento estático subsecuente el producto de espuma se congela sin engrosamiento significativo de la estructura de la burbuja de espuma. Como se usa aquí engrosamiento se refiere al incremento del tamaño de burbuja medio, y el ancho de la distribución de tamaño.

Tabla 2: Intervalos de tamaño y fracción en volumen de las fases dispersas para el producto de espuma Una ventaja más de la estructura del producto de espuma novedoso es el proceso de congelamiento estático del producto de espuma. Este congelamiento estático no genera una estructura de cristal de hielo gruesa y fuertemente interconectada con una dureza y frialdad significativa subsecuente del producto. La Figura 1 es una gráfica ejemplar de la función de distribución del tamaño de burbuja de aire q0(x) (por ejemplo, distribución de densidad numérica) después del tratamiento de dispersión en un dispositivo de dispersión de flujo turbulento rotor-/estator convencional con geometría de perno entrelazado usando las siguientes condiciones: formulación de NDA-I, r.p.m.: 3500, fracción de volumen de gas 0.5. diámetros de las burbujas ???.?, X50.0 y X90.0 (los valores de la distribución numérica, q0(x) son 6.944, 13,667 y 24.713. Aunque esto es útil para ciertas modalidades de espuma no se prefiere para obtener una espuma estable al congelamiento-descongelamiento múltiple. La Figura 2 es una gráfica ejemplar de la función de distribución del tamaño de la burbuja de aire q0(x) (por ejemplo, distribución de densidad numérica) del producto de espuma de acuerdo con una modalidad de la presente invención después del tratamiento de aireación en el dispositivo de aireación de membrana giratoria de flujo laminar novedoso. La membrana fue montada sobre el cilindro interno giratorio con las siguientes condiciones: formulación NDA-I, espacio: 0.22 mm, r.p.m.: 6250; fracción en volumen de gas 0.5. La Figura 2 puede 'ser comparada con la distribución resultante recibida de airear la misma formulación modelo (NDA-I) con un dispositivo de batido de rotor/estator (R/S) convencional mostrado en la Figura 1. Como puede observarse, el uso de dispositivo de membrana giratoria conduce a un tamaño de burbuja más pequeño y una distribución de tamaño de burbuja más estrechamente controlada . La comparación de tamaños de burbuja también se muestra cuantitativamente en la Figura 3, la cual es una gráfica de bar ejemplar, mostrando los diámetros de burbuja Xio.o, X50.0 y X90.0 para tres diferentes versiones del proceso/dispositivo de aireación: un perno engranado o interconectado de rotor/estator convencional con características de flujo turbulento (A) , un proceso/dispositivo de membrana novedosa tipo I con membrana montada sobre un cilindro interno giratorio (B-Tipo I) y el proceso/dispositivo de membrana novedoso tipo II con membrana fija en un alojamiento y cilindro sólido interno giratorio con superficie lisa o perfilada (B-Tipo II) . Las condiciones de operación para el dispositivo B-Tipo II fueron la formulación NDA-1, fracción en un volumen de gas 0.5. Ambos dispositivos B-Tipo I y B-Tipo II producen tamaños de burbuja y distribuciones de tamaño significativamente más pequeñas. El ancho de la distribución de tamaño de burbuja reducido del producto de espuma procesado en el dispositivo de membrana giratoria de la invención se demuestra en la Figura 4, lo cual es una gráfica ejemplar de la relación del diámetro de burbujas X90.0 /X10.0 que indica el ancho de la distribución de tamaño de burbujas o "estrechez" respectivamente para las tres diferentes versiones del proceso/dispositivo de aireación mencionadas anteriormente. La relación X90.0 /X10.0 para los dispositivos B-Tipo I y B-Tipo II son menores que para el dispositivo Tipo A con el dispositivo B-Tipo I que proporciona casi la mitad del dispositivo Tipo A. Esto se relaciona con la uniformidad de impacto de las fuerzas de corte en la superficie de la membrana (de dispositivos Tipo B) que provoca el desprendimiento de las burbujas de la superficie de la membrana en comparación con la distribución de esfuerzo menos uniforme que causa el rompimiento de las burbujas grandes a más pequeñas dentro de la distribución de esfuerzo heterogénea en los espacios o huecos del rotor-estator (Tipo A) . Un tamaño de burbuja sustancialmente uniforme significa que una mayoría de las burbujas están en un intervalo de tamaño particular para evitar o reducir la desproporción de burbujas por transferencia de gas de las burbujas más pequeñas a las más grandes (Maduración de Ostwalt) . Una distribución de tamaño de burbuja sustancialmente uniforme significa que la relación de diámetro de burbuja particular X90.0 /X10.0 es menor de aproximadamente 5, preferiblemente menor de 3.5, de manera aún más preferible menor de 2 a 3. Además de las diferentes características de la estructura de la burbuja de gas del producto de espuma, asociadas con el dispositivo de batido usado, las características del producto de espuma se basan en su alta estabilidad estructural resultante del concepto de estabilización interfacial novedoso. Este concepto de estabilización interfacial novedoso basado en el uso sistemas tensoactivos permite la formación de estructuras interfaciales lamelares o vesiculares para las cuales además un efecto de aumento de volumen puede ser ajustado implementando una fracción controlada de moléculas específicas en la estructura de la fase lamelar/vesicular. Las Figuras 5A y 5B muestran esa estructura de fase lamelar formada por ésteres de poli glicerol de ácidos grasos (PEG) . La Figura 6 demuestra la dependencia del volumen de la fase lamelar (aumento de volumen) como función de la concentración de ácido graso no esterificado agregado. Sin embargo el ajuste del aumento de volumen es comprendido mejor en el contexto del proceso novedoso para la formación de la espuma mostrado en la Figura 7. Este proceso comprende disolver azúcar y estabilizadores en agua desionizada, agregar el emulsificante y disolver éste a una temperatura superior a su temperatura de fusión, preferiblemente la temperatura de pasteurización, pasteurización acoplada o separada y homogenización en un paso posterior, seguida por enfriamiento de la mezcla de 5 a 10° C, y el almacenamiento posterior a esta temperatura durante un periodo de tiempo de varias horas. Los pasos finales incluyen disminuir pH el en dominio ácido, con aireación posterior y congelamiento estático de la espuma resultante . Las Figuras 8A y 8B demuestran el resultado para la estructura de fase de PEG lamelar/vesicular si se cambia el orden del paso de calentamiento (I) y el paso del ajuste del pH (II) . El recipiente en la Figura 8A ilustra la espuma de burbuja fina producida en el orden correcto, mientras que en la Figura 8B, muestra un colapso pronunciado de la estructura, conduciendo los pasos (II entonces I) en orden inverso sin ninguna capacidad de estabilización en la espuma. En las Figuras 9A y 9B, son demostradas las características de estabilidad de la espuma inteligente, expresadas por las características de drenado (líquido separado después de 60 minutos bajo temperatura ambiente y condiciones estáticas. Como puede observarse de la altura de un fluido acuoso drenado, para un sorbete comercial (El cilindro de la Figura 9A) , éste es aproximadamente 15 veces la altura de una muestra de espuma inteligente (el cilindro de la Figura 9B) bajo condiciones de prueba similares. La espuma de la presente pierde menos de 2% en volumen en esta prueba . La Figura 10 demuestra la estabilidad de la espuma inteligente bajo condiciones de congelamiento- descongelamiento con respecto al diámetro medio de la burbuja de gas. Como puede observarse de la comparación de la estructura antes (Figura 10A) y después (Figura 10B) el tratamiento de choque térmico no existe cambio significativo de la distribución de tamaño de burbuja. Esto denota la estabilidad al "congelamiento-descongelamiento múltiple" innovadora de la espuma inteligente. La Figura 11 demuestra también el comportamiento estructural bajo condiciones de congelamiento-descongelamiento sin embargo con respecto al diámetro medio del cristal de hielo. Nuevamente no existe cambio significativo observado en el tamaño del cristal de hielo demostrando la "estabilidad al congelamiento-descongelamiento múltiple" altamente innovadora de la espuma inteligente. Otra modalidad de la presente invención está dirigida al dispositivo y técnicas novedosas para airear la mezcla liquida descrita anteriormente para formar un producto espumado. En este aspecto, una modalidad de la presente invención describe un proceso novedoso para la generación mecánicamente uniforme y suave de dispersiones de gas o espumas con burbujas de gas con la distribución de tamaño estrecha, finamente dispersas. En el proceso para la generación mecánica suave de dispersiones de gas finas con tamaños de burbuja de gas estrechamente distribuidos, las burbujas son generadas en la superficie de una membrana y de la cual su desprendimiento es producido de manera eficiente por movimiento rotacional de la membrana dentro de la fase fluida continua y/o por flujo rotacional de esta fase fluida a través de la membrana aplicando debido a la acción de corte, alargamiento y esfuerzos normales superpuestos. El método para la generación mecánica suave de dispersiones o espumas de gas tienen burbujas superfinas con una distribución de tamaño estrecha, incluye: proporcionar una membrana (o medio poroso) que forma al menos una superficie de un espacio estrecho de dos superficies; proporcionar un gas a través de los poros de la membrana, formando el gas burbujas o filamentos de gas cuando es liberado a través de los poros de la membrana; desprender las burbujas o filamentos de gas de la superficie que limita el espacio o hueco de la membrana; y mezclar las burbujas o filamentos de gas dentro de una fase fluida liquida continua, estando la fase fluida liquida presente en el espacio o hueco. En un aspecto, el desprendimiento y el mezclado se llevan a cabo por cualquiera de los siguientes mecanismos: un esfuerzo cortante que actúa homogéneamente, esfuerzos de alargamiento, esfuerzos inerciales, y combinación de los mismos, causados por el movimiento de una de las superficies del hueco o espacio con relación a las otras. En un aspecto, la liberación de gas incluye impulsar el gas a través de los poros de la membrana. El impulso puede llevarse a cabo por bombeo, vacio, o succión del gas a través de los poros de la membrana. La fase liquida también puede ser bombeada a través del espacio. En un aspecto, el espacio se forma entre dos superficies, al menos una de las cuales incluye la membrana. El espacio o hueco formado entre dos cuerpos simétricos de rotación uno concéntricamente o insertado en el otro, el segundo formando consecuentemente un alojamiento alrededor del primero y un espacio concéntrico o excéntrico entre los cuerpos. De manera alternativa, el hueco o espacio puede formarse entre dos cuerpos simétricos de rotación uno insertado excéntricamente en el otro, el segundo formando en consecuencia un alojamiento alrededor del primero y un espacio excéntrico entre los cuerpos.

Además, ambas superficies del hueco o espacio pueden ser formadas por membranas. Cualquiera o ambas de las superficies del espacio pueden ser hechas de un material de membrana, ya sea que la superficie interna o externa del hueco o espacio se mueva con relación a la otra. El movimiento puede ser en una superficie fija o variable o fija ajustable o periódicamente oscilante, velocidad circunferencial, o a una historia de tiempo de velocidad controlada con respecto a la otra superficie. La velocidad de flujo de gas a través de la membrana puede ser una velocidad de flujo constante o variable, o periódicamente variable. El flujo del liquido puede moverse con relación a las superficies del espacio en cualquiera de los siguientes regímenes de flujo: flujo cortante laminar puro, flujo cortante laminar y de alargamiento mezclado, flujo vorticial de Taylor, flujo turbulento controlado por la inercia en las condiciones de régimen de flujo laminar a transitorio, y combinaciones de los mismos. El régimen de flujo del líquido dentro del espacio puede ser ajustado para generar un corte bien definido, o esfuerzos de alargamiento o inercia que desprendan las burbujas o filamentos de gas de la superficie de la membrana. También, además del flujo generado en el espacio causado por el movimiento de al menos una de las superficies del espacio o hueco, puede generarse un flujo a través del componente de velocidad de fluido bombeando la fase fluida liquida continua a través del espacio. En un aspecto, la velocidad circunferencial relativa de la superficie del espacio puede estar en el intervalo de 1 a 40 m/s una con respecto a otra. De igual modo, la velocidad media axial de la fase fluida liquida continua en el espacio puede ser ajustada dentro de un intervalo de aproximadamente 0.01 a 5 m/s. En otro aspecto, la presión transmembranal aplicada a la fase gaseosa puede estar dentro de un intervalo de aproximadamente 0.05 a 5 bares. De igual modo, la presión axial a través de la membrana aplicada a la fase fluida liquida puede estar dentro de un intervalo de aproximadamente 0.01 a 10 bares. En otro aspecto, el hueco o espacio es controlado por una válvula de contrapresión ajustada en un intervalo de aproximadamente 1 a 5 bares de presión absoluta. Otra modalidad más de la presente invención se relaciona con un dispositivo para llevar a cabo este proceso de espumado novedoso usando una membrana instalada sobre el cuerpo giratorio, rodeado por un alojamiento concéntrico o excéntrico formando un espacio o hueco de flujo estrecho con el cuerpo giratorio, o usando la construcción inversa con una membrana instalada en el alojamiento concéntrico o excéntrico y un cuerpo sólido giratorio formando el espacio o hueco de flujo respectivo con la membrana o alojamiento. Dentro del espacio de flujo concéntrico o excéntrico se proporcionan restricciones de flujo formadas localmente para generar la contracción de flujo local que produce los componentes de flujo de alargamiento y/o flujos turbulentos. Además del componente de flujo rotacional generado por el movimiento de cuerpo giratorio, existe un componente de flujo axial generado debido al bombeo de la fase fluida continuamente a través del espacio de flujo de dispersión. El proceso de aireación novedoso descrito anteriormente es ventajoso dado que permite la dispersión suave de burbujas de gas/aire bajo condiciones de flujo laminar, lo cual no había sido aplicado antes a dispersiones gas/líquido finamente dispersas. Además, la entrada de potencia o energía específica de volumen reducido durante el procesamiento permite controlar mejor la disipación de energía de fricción viscosa y el incremento de temperatura relacionado en el sistema, permitiendo de este modo una mejor protección de los componentes del sistema mecánicos y sensibles al calor. Además, como resultado del equilibrio de las fuerzas o esfuerzos de corte y alargamiento uniformemente distribuidos que dominan el proceso de dispersión de la burbuja y la influencia de perturbación menos relevante de las fuerzas o esfuerzos de separación de mezcla centrifuga que soportan la recoalescencia de la burbuja, acoplada con un paso de dispersión inicial por los poros de la membrana, se generan burbujas muy finamente dispersas las cuales son además de una distribución de tamaño estrecha. En consecuencia, las propiedades del producto de espuma relacionadas con la microestructura también pueden ser ajustadas en una forma más distintiva en comparación con las dispersiones de gas/espuma resultantes de las tecnologías de batido/aireación convencionales. Adicionalmente, el componente de flujo rotacional ajustable da la independencia de acción de los esfuerzos de dispersión aplicados para el desprendimiento de la burbuja de la superficie de la membrana, deformación de la burbuja y rompimiento de la burbuja, de la velocidad de flujo volumétrica/másica a través del proceso continuo. Además, para fracciones de gas más altas la dispersión de burbuja de gas suave novedosa permite refinar aún más el tamaño de burbuja con el incremento de la fracción de gas, el cual no es el caso para las técnicas de perno engranado o interconectado basadas en rotor/estator convencionales con características de flujo de dispersión turbulento.

El aparato novedoso descrito anteriormente tiene varias ventajas, y permite la modificación y ajuste simple del corte deseado y/o corte deseado y las características de desbordamiento de la membrana de alargamiento/flujo de dispersión, que soportan el desprendimiento y rompimiento eficiente de las burbujas. En parte, debido a la gran diferencia de densidad entre las dos fases (gas/líquido) un incremento moderado de la presión transmembranal desvía el mecanismo de dispersión de la burbuja de un desprendimiento de burbuja semiesférica a esférica de la superficie de la membrana a un disparo de filamento de gas a través de los poros hacia la fase fluida continua que conduce a un alargamiento y rompimiento del filamento de gas soportado por los efectos de corte y relajación adicionalmente superpuestos. El mecanismo de disparo o alargamiento del filamento puede ser soportado además por las fuerzas centrífugas actuantes cuando la membrana sea instalada en la pared del alojamiento interno no giratorio. La libertad adicional de mejorar la eficiencia de desprendimiento de la gota/rompimiento del filamento está dada por la aplicación facilitada de las características de flujo de alargamiento superpuestas debido al ajuste excéntrico de la parte giratoria (por ejemplo, el cilindro interno) .

Debido a la dispersión de burbuja altamente eficiente y novedosa, existe un tiempo de residencia mucho más, corto requerido en el espacio de dispersión en comparación con dispositivos convencionales. Esto a su vez conduce a un aparato ventajosamente compacto y de alto rendimiento el cual es ventajoso para incrementar la capacidad y/o reducción de costos de producción para la producción del producto de espuma relacionado. El tamaño de burbuja de la espuma puede ser controlado además durante la elaboración seleccionando o cambiando ciertas variables o parámetros. Aún asi, la distribución de tamaño de burbuja permanece estrecha y como se discute aquí de modo que se genere una espuma estable, uniforme. Una primera variable es el tipo de dispositivo a usar, puesto que cada uno da un intervalo ligeramente diferente de tamaños de burbuja. Esto probablemente se debe al espacio entre la membrana y el alojamiento. Generalmente, todos los otros parámetros son iguales, a más grande el espacio entre los dos, mayor el tamaño de burbuja. Después de seleccionar el dispositivo y espacio deseados, la velocidad rotacional del dispositivo puede hacerse variar para obtener el tamaño de burbuja deseado, con las velocidades rotacionales más lentas generalmente dando como resultado la producción de burbujas de tamaño más grande. Otra variable que puede ser controlada es la formulación de la matriz liquida, tanto en el tipo de liquido como en los aditivos o componentes deseados que sean incluidos. Generalmente, una cantidad menor de emulsificante dará como resultado burbujas más grandes, mientras que el incremento de la cantidad de emulsificante proporciona suficiente material para formar una estructura de jaula que puede acomodar burbujas de tamaño más pequeño. Puesto que las burbujas más pequeñas tienen un área superficial más grande que las burbujas grandes, es necesaria una mayor cantidad de emulsificante para recubrir las burbujas y formar la jaula. Es de interés hacer notar que no parece que los tamaños de burbujas a ser generados no dependan del tamaño de poro de la membrana o de la viscosidad de la matriz. Las características del proceso y dispositivo adicionales así como las ventajas relacionadas en comparación con el estado de la técnica se dan con mayor detalle en la siguiente descripción y los dibujos acompañantes en los cuales se describen ciertas modalidades de la invención y sus propiedades relacionadas. La Figura 12 muestra un diagrama esquemático del proceso/dispositivo de membrana novedoso (Tipo B I) con la membrana montada sobre el cilindro interno giratorio (Tipo I), de acuerdo con una primera modalidad de la invención. En la Figura 12, (1) denota dos sellos anulares, . deslizables, de doble lado, que permiten la liberación de gas/aire sin fugas a través del eje hueco giratorio (2) . El gas/aire entra al eje en la entrada de gas/aire (3a) fluye a través del canal del eje interno (3b) y abandona el eje nuevamente a través de orificios (3c) en cilindro giratorio hueco (4), el cual en su superficie sujeta la membrana (6). El gas/aire es distribuido uniformemente en el cilindro hueco (3d) y desde ahí pasa a través de los poros de la membrana (3e) hacia el espacio de flujo de dispersión (7) formando burbujas en la superficie de la membrana (8) o disparando filamentos de gas/aire (11) hacia el hueco o espacio. La fase fluida liquida continua entra al dispositivo de dispersión en la entrada de fluido/mezcla (5). Tan pronto el fluido/mezcla entra al espacio de dispersión (7) el componente de flujo rotacional dominante se superpone al componente de flujo de caudal axial. Dentro del campo de flujo del espacio las burbujas de gas (8) se desprenden de la superficie de la membrana y los filamentos de gas (11) se rompen bajo condiciones de esfuerzo muy uniforme que actúan en el espacio de flujo estrecho (7) . Esto se observa más claramente en la Figura 12A. La dispersión de gas/espuma abandona el dispositivo en la salida de espuma (16). El alojamiento cilindrico (17) es construido en general como una camisa de enfriamiento para transferir el calor de fricción viscosa disipado a un agente de enfriamiento, el cual entra a la camisa de enfriamiento a la entrada de agente de enfriamiento (9) y abandona éste en la salida de agente de enfriamiento (10) . La Figura 13 muestra información adicional para el proceso/dispositivo de membrana novedoso Tipo B II con la membrana montada sobre el alojamiento fijo (Tipo II) de acuerdo con la segunda modalidad del aparato de la presente. El eje (2) y el cilindro conectado (4) no son ya parte del sistema de aireación. La membrana (6) se monta sobre una construcción de jaula (18) conectada a la superficie interna del alojamiento cilindrico (17) y formando una cámara de gas/aire (19) entre la pared del alojamiento interno y la membrana. A través de una entrada de gas/aire central (13a) la cámara (19) es suministrada con gas/aire, el cual se distribuye uniformemente (13b) y es presionado a través de los poros de la membrana (13e) hacia el espacio de dispersión (7). Se espera que el flujo de fluido continuo y su impacto sobre el procedimiento de dispersión sea similar a la versión tipo I del proceso descrito anteriormente (Figura 12), excepto el diferente impacto de las fuerzas centrífugas que en este tipo de dispositivo tipo II soporta más el disparo de la fase gaseosa hacia el espacio de flujo de dispersión, formando preferiblemente filamentos de gas/aire (11), mientras que en el dispositivo de tipo I las 1 fuerzas centrifugas trabajan contra el mecanismo de disparo dando de este modo mayor preferencia a la formación de burbujas en la superficie de la membrana. Sin embargo esto depende de la velocidad de flujo volumétrico de gas y la presión transmembranal aplicada. En una segunda sección amplificada del espacio entre la membrana y el cilindro externo se muestra un patrón de flujo vorticial de Taylor (24) el cual contribuye a un mejor desprendimiento de la burbuja de la membrana en la Figura 13A. Puede esperarse que el mecanismo de disparo demostrado esquemáticamente en la parte del espacio amplificado de la Figura 13A favorezca en algún grado la formación de burbujas más pequeñas donde se asuma que el filamento de gas/aire formado sea de forma delgada cuando se rompa en gotas (8) en el flujo de dispersión. Por el contrario, puede esperarse que la formación de burbujas en la superficie de la membrana giratoria interna forme entidades de gas/aire más compactas con la tendencia si se desprenden para formar burbujas de gas más grandes o aún una capa de gas como se demuestra en la Figura 12A. En el último caso la formación de burbujas puede tomar lugar en la superficie de la capa fluida de la cual se desprendieron los filamentos. Esas tendencias fueron confirmadas por experimentos como se demuestra en las Figuras 1, 3, 4, 16, 17 y 18 que muestran distribuciones numéricas del tamaño de burbujas resultantes (Figura 1: para la membrana montada sobre el cilindro giratorio interno (Tipo I); Figura 16: para la membrana montada sobre el alojamiento fijo (Tipo II)) y diámetros de burbuja medios como función de la fracción en volumen de gas para los dos diferentes tipos de proceso/dispositivo BI y BII (Figura 17) y Figura 18 para un dispositivo de rotor-estator. De manera interesante a una fracción en volumen de gas más alto (aquí: 50% vol.) el tamaño de burbuja medio alcanza el mismo valor. Esto apoya la interpretación de que el mecanismo de desprendimiento/ rompimiento de la burbuja de gas/aire se aproxima a un tipo común. Este descubrimiento sorprendente motivó la combinación de ambos tipos de proceso/dispositivo I y II, lo cual significa que ambos de, el cilindro giratorio y el alojamiento pueden ser equipados con una membrana duplicando de este modo la capacidad de aireación por volumen del espacio de dispersión. Los patrones de flujo vorticial de Taylor como se muestra en la Figura 12 también ocurren en la construcción inversa de tipo II si se excede un índice de Taylor crítico (por ejemplo, 41.3). Los componentes de flujo de alargamiento que permiten el incremento del estiramiento del filamento pueden contribuir sustancialmente a mejorar aún más la formación de los filamentos de gas/aire delgados en lugar 1.05 de entidades de gas/aire compactas en la superficie de la membrana. Para implementar esos componentes del flujo de alargamiento se usa la colocación excéntrica (22) del cilindro interno giratorio dentro del alojamiento cilindrico como se muestra en las Figuras 14A y 14B. En el dominio del flujo del espacio de contracción el fluido es acelerado en el dominio del espacio de flujo de entrada (20) permitiendo el alargamiento adicional del filamento de gas. En el dominio del flujo del espacio divergente (21) el alargamiento negativo equivalente a la contracción puede soportar la relajación del filamento de gas/aire estirado soportando de este modo la generación de las llamadás inestabilidades de Rayleigh y conducir a un filamento pesado que soporte el rompimiento en burbujas dispersas de distribución de tamaño estrecho. El flujo de alargamiento y relajación periódica local en la superficie de la membrana también puede ser generado usando una superficie perfilada de la pared del cilindro sobre la cual la membrana no se monte, como se demuestra en las Figuras 15A y 15B para la construcción del tipo II del dispositivo de membrana. En este caso se generan vórtices periódicos (23) batiendo la superficie de la membrana. Bajo condiciones de velocidades circunferencial comparables de la parte giratoria, aplicadas en los experimentos de espumado con los procesos novedosos tipo I y II (B) para los cuales las distribuciones de tamaño de burbuja mostradas en las Figuras 1 y 20 se obtuvieron y usando el mismo sistema de fluido modelo batible NDA-1, que consiste de una solución de modelo acuoso con el 0.1% de polisacárido/espesante y 0.6% de tensoactivo. Los experimentos de espumado también han sido llevados a cabo usando un dispositivo de espumado de rotor/estator convencional de Kinematica AG, Luzern (CH) , en el cual se aplican típicamente condiciones de flujo turbulento. La distribución numérica del tamaño de burbuja resultante se da en la Figura 2. La comparación directa con las Figuras 1 y 16 muestra las distribuciones de tamaño de burbuja claramente más gruesas y más amplias. Esta comparación es más pronunciada en las Figuras 3 y 4, donde valores de tamaño de burbuja característicos como Xio.o (es decir, el diámetro de burbuja para el cual el 10% del número de las burbujas son más pequeñas), X50.0 (es decir, el diámetro de burbuja para el cual el 50% del número de las burbujas son más pequeñas) , y X90.0 (es decir, el diámetro de burbuja para el cual el 90% del número de las burbujas son más pequeñas) , y la relación de diámetro de burbuja Xgo.o/Xio.o (es decir, la indicación del ancho o "estrechez" de la distribución del tamaño de burbuja, respectivamente) para las tres" versiones 1 diferentes del proceso/dispositivo de aireación: perno engranado o interconectado de rotor/estator convencional con características de flujo turbulento (A), proceso/dispositivo de membrana novedoso con membrana montada sobre el cilindro interno giratorio (B, Tipo I), y proceso/dispositivo de membrana novedoso con membrana fija en el alojamiento y el cilindro sólido interno giratorio con superficie lisa (B, Tipo II) se comparan. Además de la comparación de procesos/dispositivos novedosos tipos I y II (B) con el proceso/dispositivo de rotor/estator convencional (A) a la misma velocidad circunferencial de los elementos giratorios demostrada anteriormente, se ha efectuado una comparación más general de las características de dispersión/espumado graficando los diámetros medios de burbuja como función de la entrada de energía volumétrica a la dispersión gas/líquido dentro del dispositivo de espumado. Esto se muestra en la Figura 20 para un segundo sistema de formulación de mezcla modelo N F-2 que contiene 3% de proteínas de molienda como tensoactivo y 1.5% de goma de guar como estabilizador/ espesante (ligeras modificaciones de las formulaciones NMF-2a y NMF-2b, pero con comportamiento reológico comparable; mayor viscosidad en comparación con la formulación de mezcla modelo NDA-1 y en consecuencia diámetros de burbuja de gas más grandes resultantes) . El sistema de membrana giratoria novedoso (por ejemplo el tipo I en la Figura 20) consume mucho menos energía (un factor de 5-7 veces menos) por volumen de producto de espuma (para una fracción de gas dispersa constante de 50% vol.) en comparación con el proceso/dispositivo convencional (A) . Además, para la misma entrada de energía volumétrica requerida mínima de aproximadamente 3 x 107 J/m3 para obtener el tamaño medio de burbuja posible mínimo de la distribución en volumen (q3(x)) de aproximadamente X50.3; * 70-75 micrómetros en el proceso/dispositivo convencional (A) (limitación debida a la separación de mezcla centrífuga a un incremento de la entrada de energía/velocidad rotacional) el dispositivo del proceso novedoso alcanza X50.3; ¾ 40-45 micrómetros (* tamaño reducido en un 40%) . En la figura 21 nuevamente se muestra las distribuciones numéricas de la formulación de mezcla modelo NDA-1, aireada dentro de un dispositivo de membrana la rotación tipo II (membrana montada en la pared fija, externa) sin embargo con la superficie adicionalmente perfilada del cilindro interno/denotada como Tipo II b. Los resultados se compararon con las figuras 1, 16 y 2. Cuando se comparan con las Figuras 1, 16 y 2, la comparación muestra, que la construcción del Tipo II b también proporciona burbujas claramente más finas y más estrechamente distribuidas que el dispositivo de rotor/estator (Figura 2) y también más finas que el dispositivo de membrana giratoria Tipo I (Figura 16), pero peor que el dispositivo de membrana giratoria Tipo II sin la pared de cilindro interno perfilada (Figura 1) . Como se hace notar aquí, las espumas de la invención pueden ser usadas para producir varios productos incluyendo aquéllos que son comestibles. Esos productos incluyen productos congelados como helados, sorbetes u otras novedades, alimentos refrigerados como pudines batidos, quesos, cremas, cubiertas para postres y similares o aún productos alimenticios calientes como sopas batidas, salsas, aderezos y similares. Las espumas comestibles de la invención también pueden incluir aditivos comestibles como hierbas, especias, piezas de pan, carnes, vegetales o inclusiones como nueces, frutas, trozos de galleta, caramelos o similares según se desee para el tipo de producto alimenticio. Además, también pueden ser incluidos jarabes, cubiertas, materiales semisólidos como mermelada, mantequilla de cacahuate, dulce o similares cuando se desee. Para la modalidad más preferida de helado, el aditivo puede ser usado de la misma manera que en la elaboración de helado convencional. Si se desea suspender el aditivo en la espuma, es posible procesar un componente para impartir una densidad similar a la de la espuma de modo que el aditivo no se sumerja hasta el fondo de la espuma debido a la gravedad cuando la matriz esté en estado liquido. También, aditivos con la misma densidad que la espuma permanecen en su lugar después del mezclado y antes del congelamiento de la espuma. Un procedimiento convencionalmente conocido para reducir la densidad de un aditivo es la aireación o técnicas de espumado similares. Esto también reduce el costo del producto final puesto que para el mismo volumen el peso del componente o aditivo se reduce. Las espumas de la presente facilitan la elaboración de bajo costo, bajo contenido calórico, facilidad de elaboración de productos alimenticios que proporcionan beneficios a la salud o nutritivos al consumidor. Además, esos productos alimenticios pueden ser producidos a cualquier temperatura, desde temperaturas donde la matriz esté congelada hasta temperaturas más altas donde esté liquida. De este modo, los productos pueden ser almacenados, embarcados o consumidos a temperaturas ambiente, a temperaturas más bajas o aún a temperaturas más altas siempre y cuando la matriz no se caliente por encima de su punto de ebullición donde una evaporación significativa pueda causar pérdida de la espuma. Esos productos pueden ser hechos libres de grasa con una fusión o desintegración limpia y rápida en la boca, proporcionando de este modo un perfil o características de sabor limpio. Además, esas espumas proporcionan una sensación cremosa en la boca sin la adición de un componente graso. Esto permite que la espuma tenga una densidad calórica baja, del orden de 240 a 250 quizás tan alta como de 300 Kcal/tamaño de porción libre de burbujas de 100 mi, lo cual hace a la mayoría sino es que a todos los productos eminentemente adecuados para el mercado bajo en grasa/bajo en calorías. Además, esos productos pueden ser hechos libres de proteína y alérgenos, puesto que no requieren componentes lácteos. Esto da como resultado un riesgo higiénico bajo, de modo que los productos pueden ser almacenados a temperatura ambiente hasta su consumo. Aún sin un componente lácteo, esos productos proporcionan una sensación a la boca cremosa, limpia y difusión rápida lo cual es deseable y agradable a los consumidores. Las burbujas de aire pequeñas en la espuma actúan como cojinetes pequeños que lubrican el paladar del consumidor. La espuma crea una forma enteramente nueva de elaborar productos de helado. La espuma puede ser elaborada y almacenada a temperatura ambiente hasta que se desee sea congelada para formar helado. En el proceso de elaboración, puede producirse una espuma genérica que pueda entonces ser procesada en las formulaciones de sabores deseados y colocada en recipientes que pueden ser embarcados, vendidos y almacenados a temperatura ambiente. Este proceso sería similar al que está actualmente disponible para elaborar pinturas, donde se hace una base y se agreqa el color a demanda. Están disponibles ventajas similares para la elaboración de helados, puesto que en la fábrica, pueden producirse sabores o formulaciones diferentes cuando se desee. En efecto, ahora es posible que los almacenes ofrezcan y vendan al consumidor el sabor o formulación especifica que deseen cuando compren el producto. El producto es vendido con la espuma a temperatura ambiente de modo que sea fácil de transportar al hogar y almacenar hasta su uso. Cuando se consuma un helado, el consumidor simplemente necesita colocar éste en el congelador durante una hora o dos para permitir que la matriz se congele. Posteriormente, este puede fundirse y almacenarse a temperatura ambiente. Como será comprendido por aquellos expertos en la técnica, pueden ser contemplados otros métodos y dispositivos equivalentes o alternativos para la formación del producto espumado comestible novedoso de acuerdo a las modalidades de la presente invención sin apartarse de las características esenciales de la misma. En consecuencia, la descripción anterior pretende ser ilustrativa, pero no limitante, del alcance que se expone en las siguientes reivindicaciones .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Sistema de liberación espumado, que incluye: una espuma estable que comprende una matriz líquida, burbujas de gas y un agente estructurante que forma una estructura de jaula lamelar o vesicular sin generar un gel que imparta una textura cauchotosa, donde la estructura de jaula lamelar/vesicular atrapa o captura al menos una porción sustancial de las burbujas de gas y matriz líquida en ella para retener las burbujas de gas y líquido en una estructura suficientemente compacta que evita sustancialmente el drenado de la matriz líquida y la coalescencia y batido de las burbujas de gas para mantener la estabilidad de la espuma aún cuando la espuma sea sometida a choques térmicos múltiples; y un aditivo que está asociado con, soportado por o liberado por el sistema de liberación.
2. Sistema de liberación según la reivindicación 1, donde el aditivo es un componente nutritivo, un componente medicinal, un componente cosmético, un componente aromático u otro componente que tenga una funcionalidad específica.
3. Sistema de liberación según la reivindicación 1 o 2, el cual se formula para ser un comestible, producto alimenticio o bebida.
4. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la matriz liquida comprende un fluido polar, el gas es nitrógeno, oxigeno, argón, dióxido de nitrógeno, o mezclas de los mismos, las burbujas de gas tienen un diámetro medio suficientemente pequeño y están suficientemente poco separadas en una estructura de jaula lamelar/vesicular para evitar la formación de cristales congelados que tengan diámetros medios (X50.0) de 50 micrómetros o más en la matriz liquida cuando la espuma sea sometida a una temperatura que sea inferior a la temperatura de congelamiento de la matriz liquida .
5. Sistema de liberación según la reivindicación 3 o 4, donde la bebida es calentada para formar una bebida, sopa o salsa caliente.
6. Sistema de liberación según la reivindicación 2, 3, 4 o 5, donde el componente medicinal es un agente farmacéutico, nutracéutico, medicamento o bioactivo y el sistema de liberación es administrado como un suplemento nutricional o para tratar una condición médica o enfermedad.
7. Sistema de liberación según la reivindicación 2, 3, 4 o 5, donde la formulación cosmética incluye un agente cosmético activo, de modo que el sistema pueda ser usado para tratar la piel, pelo, uñas, o membranas mucosas de una persona.
8. Sistema de liberación según la reivindicación 2, 3, 4 o 5, donde el aditivo es un biopolimero o composición biodiseñada y el sistema actúa como soporte para el polímero.
9. Sistema de liberación según la reivindicación 2, 3, 4 o 5, donde el aditivo es un componente inorgánico que comprende partículas o fibras de vidrio, arcilla o cerámica, de modo que el sistema pueda ser usado como aislamiento o en un amortiguador acústico.
10. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la matriz líquida comprende agua, el gas es aire, las burbujas de gas tienen un diámetro medio X50.0 de modo que sea menor de 30 micrómetros y están separadas a una distancia que es menor de 30 micrómetros y la espuma tiene una relación de distribución del diámetro de la burbuja de gas X50.0/X50.0 que es menor de 5.
11. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las burbujas de gas tienen un diámetro medio X50.0 que es menor de 15 micrómetros y están separadas a una distancia que es menor de 15 micrómetros y la espuma tiene una relación de distribución del diámetro de la burbuja de gas X50.0/X50.0 que es menor de 3.5.
12. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde el agente estructurante comprende un compuesto o material anfifilico que incluye porciones hidrofóbicas e hidrofilicas hinchadas que forman las laminillas o vesículas de una estructura de jaula.
13. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el agente estructurante comprende un tensoactivo, de manera más específica un emulsificante y está presente en una cantidad de aproximadamente 0.05 a 2% en peso de la matriz líquida.
14. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el agente estructurante comprende un éster de poliglicerol de ácidos grasos (PGE) pretratado, térmica, fisicoquímica o mecánicamente y está presente en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 2% en peso de la matriz líquida.
15. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la matriz líquida comprende además un agente que incrementa la viscosidad en una cantidad suficiente para producir la matriz líquida con un incremento de viscosidad para ayudar a detener la matriz y burbujas de gas en la estructura de jaula lamelar/vesicular .
16. Sistema de liberación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la matriz líquida comprende agua, el gas es aire, el agente modificador de la viscosidad es un carbohidrato en una cantidad de aproximadamente 5 a 45% en peso de la matriz liquida, una proteina de planta o láctea, en una cantidad de aproximadamente 5 a 20% en peso de la matriz liquida, un polisacárido en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 2% en peso de la matriz liquida, o una mezcla de las mismas.
17. Sistema de liberación según la reivindicación 16, donde el carbohidrato, si está presente es sucrosa, glucosa, fructosa, jarabe de maíz, lactosa, maltosa, o galactosa y esta presente en una cantidad de aproximadamente 20 a 35% en peso de la matriz liquida, la proteina de planta o láctea, si está presente, es soya, proteina de suero o leche en una cantidad de aproximadamente 10 a 15% en peso de la matriz liquida, y el polisacárido, si está presente es goma guar, goma de robina, carragenina, goma de pectina o xantana en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 1.25% en peso de la matriz liquida.
18. Sistema de liberación espumado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en forma de una espuma sólida que se mantiene a temperatura que es inferior a la que hace que la matriz liquida solidifique o se congele, donde la matriz solidificada o congelada no incluye cristales congelados del liquido que tengan diámetros de 50 micrómetros o más, y donde además la espuma permanece estable después de choques térmicos múltiples para poder liberar el aditivo.
19. Método para producir un sistema de liberación espumado el cual comprende: proporcionar una espuma estable que comprende una matriz liquida, burbujas de gas y un agente estructurante que forma una estructura de jaula lamelar/vesicular sin generar un gel que imparta una textura cauchotosa, donde la estructura de jaula lamelar atrapa o captura al menos una porción sustancial de las burbujas de gas y matriz liquida en ella para retener las burbujas de gas y liquido en una estructura suficientemente compacta que evite sustancialmente el drenado de la matriz liquida y coalescencia y batido de las burbujas de gas para mantener la estabilidad de la espuma aún cuando la espuma sea sometida a choque térmico; y asociar el aditivo con la espuma para formar el sistema de liberación.
20. Método según la reivindicación 19, donde el aditivo es un componente nutritivo, un componente medicinal, un componente cosmético, un componente aromático u otro componente que tenga una funcionalidad especifica.
21. Método según la reivindicación 19 o 20, donde el aditivo está contenido en una gota de liquido, material encapsulado o una partícula sólida y se incorpora en el sistema de liberación antes de la formación de la espuma .
22. Método según la reivindicación 19, 20 o 21, donde el aditivo es soluble en la matriz liquida y se incorpora por disolución en la matriz liquida antes de la formación de la espuma.
23. Método según la reivindicación 19, 20 o 21, donde el aditivo no es soluble en la matriz liquida y se suspende y dispersa en la matriz liquida antes de la formación de la espuma.
24. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, el cual comprende además formar un sistema de liberación de espuma sólida manteniendo la espuma a una temperatura que se encuentre por debajo de la que hace que la matriz liquida solidifique o se congele, donde la matriz solidificada o congelada no incluye cristales congelados de liquido que tengan diámetros de 50 micrómetros o más, y donde además la espuma permanece estable después de choques térmicos múltiples para poder liberar el aditivo.