СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЗАКУСОЧНОГО ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
METHOD FOR PRODUCTION OF SNACK FOOD PRODUCT BENEFICIAL FOR HEALTH

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники
Настоящая заявка является частичным продолжением совместно рассматриваемой патентной заявки США №11/458592, поданной 19 июля 2006, и совместно рассматриваемой патентной заявки США №11/686027, поданной 14 марта 2007.
Настоящее изобретение относится к улучшенному способу получения пригодных для длительного хранения закусочных пищевых продуктов и, в частности, закусочных пищевых продуктов с низким содержанием масла. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу, при котором используется уникальное сочетание типовых процессов для получения обезжиренных картофельных чипсов с органолептическими свойствами, сходными с таковыми традиционных жаренных картофельных чипсов.
Описание предшествующего уровня техники
Обычные продукты картофельных чипсов получают основными стадиями нарезки ломтиками очищенного сырого картофеля, промывания водой ломтиков для удаления поверхностного крахмала, и обжаривания картофельных ломтиков в горячем масле до достижения содержания влаги примерно 1-2% по массе. Обжаренные ломтики затем можно солить, заправлять приправами и упаковывать.
Содержание влаги в сырых картофельных ломтиках обычно составляет примерно от 75% примерно до 85% по массе в зависимости от вида картофеля и условий роста. При обжаривании картофельных ломтиков в горячем масле влажность дает кипение. В результате это приводит к разрыву клеточных стенок и образованию отверстий и пор, что делает возможной абсорбцию масла в ломтики картофеля, приводя к содержанию масла в интервале примерно от 30% примерно до 45% по массе.
Содержание масла в картофельных чипсах является важным по многим причинам. Наиболее важным является его вклад в органолептическую привлекательность картофельных чипсов, однако с точки зрения полезного питания желательно поддерживать низкий уровень масла или жира в картофельных чипсах. Многие потребители, заботящиеся о своем здоровье, желают иметь альтернативный продукт с низким содержанием жира традиционным жареным чипсам с минимальными вкусовыми различиями с жареным продуктом.
Кроме того, высокое содержание масла делает чипсы сальными или масляными и, следовательно, менее привлекательными для потребителя. В предшествующем уровне техники были предприняты многочисленные попытки уменьшить содержание масла в картофельных чипсах. Во многих попытках используется термическая обработка ломтиков в печи или микроволновой печи, чтобы избежать добавления масла к картофельным чипсам.
Например, в патенте США №5292540 заявлен способ получения картофельных чипсов сначала путем предварительного выпекания картофельных ломтиков при температуре примерно от 121°C примерно до 260°C (250°F-500°F) для удаления примерно от 50% примерно до 80% влаги в ломтике перед микроволновым нагреванием картофельных ломтиков.
Аналогично, патенты США №№5180601; 5202139; и 5298707 все относятся к способу и аппарату для получения обезжиренных чипсов для закуски. Например, в патенте США №5298707 описывается сначала стадия микроволнового предварительного выпекания, на которой уменьшается содержание влаги в картофеле примерно до 25%-30% по массе. В патенте '707 используется особое переменное микроволновое поле, обеспечиваемое извилистым волноводом, и специальная конвейерная лента для уменьшения проблем жесткой поверхности и структуры. Однако, в соответствии с патентом США №5676989, подходом, описанным в патенте США №5298,707, все же получаются неприемлемые, сравнительно твердые жесткие чипсы. Аналогично, почти все способы предшествующего уровня техники дают в результате закусочные пищевые продукты с низким содержанием жира, имеющие органолептические свойства гораздо менее привлекательные, чем аналогичные жареные картофельные чипсы. Таким образом, ни одно решение предшествующего уровня техники не добилось имитации вкуса и консистенции жареных картофельных чипсов.
Следовательно, существует необходимость в предоставлении экономичного способа получения картофельных чипсов со сниженным содержанием масла, имеющих желаемые органолептические свойства, аналогичные традиционным картофельным чипсам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Новые особенности, считающиеся характерными признаками изобретения, изложены в прилагаемой формуле изобретения. Само изобретение, однако, а также предпочтительный способ использования, его дополнительные цели и преимущества будут лучше всего понятны со ссылкой на следующее подробное описание иллюстрирующих вариантов осуществления, при прочтении совместно с сопровождающими чертежами, на которых:
Фигура 1 представляет собой схему технологического процесса, представляющую многочисленные варианты осуществления настоящего изобретения;
Фигура 2 представляет собой графическое изображение профиля дегидратации и температурного профиля множества картофельных ломтиков, подвергающихся стадии быстрой дегидратации в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фигура 3 представляет собой альтернативное графическое изображение профиля дегидратации, изображенного на Фигуре 2;
Фигура 4 представляет собой графическое изображение профиля дегидратации множества картофельных ломтиков в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фигура 5 представляет собой аппроксимированное сравнительное графическое изображение данных, представленных на Фигуре 3 и Фигуре 4;
На Фигуре 6 изображены профили дегидратации предшествующего уровня техники непрерывно жареных картофельных ломтиков и жареных в котле картофельных ломтиков; и
На Фигуре 7 представлено схематичное перспективное изображение одного варианта осуществления микроволновой печи с цепной лентой, описанной здесь с изображением в разрезе, показывающим внутренний микроволновой резонатор;
На Фигуре 8 представлено схематичное изображение поперечного сечения альтернативного варианта описанной здесь микроволновой печи с цепной лентой; и
На Фигуре 9 представлено схематичное перспективное изображение описанной здесь микроволновой печи с вращающейся камерой.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На Фигуре 1 представлена схема технологического процесса, изображающая стадии получения ломтиков на основе сырого продукта в соответствии с многочисленными вариантами осуществления настоящего изобретения. Предпочтительными источниками пищевых субстратов или ломтиков являются зерна хлебных злаков (например, кукурузы, кукурузы восковой спелости, овса, пшеницы, сорго, риса, овса, проса, ржи и риса восковой спелости), зернобобовые (например, овощная фасоль, фасоль, чечевица, турецкий горох), клубневые (т.е, картофель, топинамбур, батат), фрукты, овощи и корневища (т.е. тапиока, юкка, таро, сладкий картофель, свекла, морковь, маранта, маниок, пастернак). В одном варианте осуществления настоящего изобретения может быть использован картофель chipping сортов. Картофель сортов, режущихся тонкими ломтиками, который может быть использован, включает в себя, но не только, Saturna, Lady Rosetta, Lady Clair, Hermes, Maris Piper, Erntestolz, Agria, Atlantic, Monona, Norchip, Snowden, Kennebec, Oneida и Tobique. Сорта картофеля, которые не режутся тонкими ломтиками, которые могут быть использованы, включают в себя, но не только, Marfona, King Edward, Yukon Gold, Desiree, Karlena и Estima. Кроме того, могут быть использованы сорта картофеля фри, такие как Russet Burbank и Bintje. Следует отметить, что хотя нарезанный картофель, обычно используемый для получения картофельных чипсов, имеет сравнительно низкие уровни восстановленных сахаров, и обычно не используется для получения картофеля фри или печеного картофеля, любой картофель может быть использован в соответствии с настоящим изобретением и настоящее изобретение не ограничивается физиологическим или биологическим типом картофеля.
Хотя картофельные чипсы используются для иллюстрации настоящего изобретения, специалисту в данной области, вооруженному знаниями, полученными из настоящего описания, будет понятно, что конечное время обработки и температура, изложенные ниже, могут потребовать корректировки при использовании различных исходных материалов. Например, хотя настоящее изобретение подходит для получения картофельных чипсов с низким содержанием жира из картофеля, настоящее изобретение также применимо для широкого ряда пищевых субстратов, которые могут быть нарезаны или иным образом сформированы в плоские, главным образом, порционные куски в форме тонких ломтиков. Настоящее изобретение может быть использовано для получения чипсов из сырых овощей, таких как картофель, и подобные, которые были нарезаны на ломтики, или, альтернативно, теста, содержащего маса, другого сырья, восстановленного до формуемого состояния, регидратированные сухие ингредиенты, в том числе картофельные хлопья, или другие пищевые субстраты могут быть перемолоты в тесто или пасту, смешаны с другими ингредиентами и добавками, а затем им придается форма, такая как плоский ломтик, или форма крекера для получения закусочного продукта. В последствии, как используется в настоящем описании, термин «пищевой ломтик» охватывает преформы, изготовленные из теста.
Подобным образом, хотя настоящее изобретение подходит для получения картофельных чипсов с низким содержанием жира, изготовленных из картофеля, нарезанного ломтиками, конечное время обработки и температура, изложенные ниже, могут нуждаться в корректировке при использовании различных исходных материалов и формы. Например, картофель может быть нарезан ломтиками, имеющими одну или несколько плоских сторон, или картофель может быть нарезан ломтиками с одной или обеими рифлеными сторонами. Одним преимуществом картофеля, нарезанного рифлеными ломтиками, является то, что уменьшается вероятность склеивания их между собой, поскольку уменьшается поверхностное натяжение, что в результате приводит к уменьшению площади поверхности, доступной для контакта между ломтиками. Следовательно, для рифленого ломтика может потребоваться менее интенсивное высушивание поверхности. Кроме того, при использовании непрерывно встряхиваемой системы сушки, такой как роторный барабан, профиль рифленого ломтика может придавать большую резистентность механическому сгибанию или комкованию, таким образом, давая более высокую долю разделенных цельных ломтиков и более низкую долю чрезмерно скрученных ломтиков.
В одном варианте осуществления картофель может быть разрезан на клинья или кусочки наподобие картофеля фри подходящего размера. В одном варианте осуществления кусочки наподобие картофеля фри имеют диаметр в поперечном сечении примерно от 5 примерно до 6 миллиметров. В другом варианте осуществления картофель разрезают на пластинки, например, примерно от 1 примерно до 3 мм шириной, примерно от 50 примерно до 100 мм длиной и примерно от 20 примерно до 50 мм толщиной или другого подходящего размера, известного в этой области. Поскольку кусочки на подобие картофеля фри, клинья и пластинки имеют иную геометрическую форму, соотношение площади поверхности к объему, etc., чем ломтики, время обработки и энергоресурсы, описанные ниже в каждом типовом процессе, могут потребовать корректировки. Аналогично, если исходный материал далее уменьшается в размере (например, путем тонкого измельчения на терке, шинкования, протирания, перемалывания или дробления), а затем заново формируется в тесто, лепешку, гроздья, слоеный закусочный продукт или кондитерское изделие для легкой закуски, содержащий исходный материал, и, необязательно смесь дополнительных ингредиентов, полученный в результате пищевой ломтик может быть обработан в желаемый продукт для легкой закуски в соответствующих условиях, используя сведения настоящего описания. Способы приготовления различных преформ известны в уровне техники, как показано на примерах в публикации патентной заявки США № US 2005/0202142, в которой описывается способ получения гроздевидного закусочного продукта, или в публикации патентной заявки США №2002/0142085, в которой описывается способ получения картофельного пюре, подходящего для получения пищевых продуктов, в том числе картофельных закусок.
В одном варианте осуществления saturna или другой подходящий картофель промывают и чистят перед стадией нарезания. Хотя чистка является необязательной, кожура может вносить вклад в преобладающий земляной вкус в тех случаях, когда окончательный пищевой продукт имеет низкое содержание масла. В одном варианте осуществления картофель нарезают ломтиками до толщины примерно от 1,0 миллиметра примерно до 2,5 миллиметров (от 0,040 дюймов и примерно до 0.1 дюйма) в ломтерезке для получения большого количества картофельных ломтиков. Может быть выбрана другая подходящая толщина ломтиков. Картофель может быть сухо нарезан ломтиками, нарезан ломтиками в присутствии воды, нарезан ломтиками в масле, которое может обеспечить желаемое добавление масла к ломтику и/или осуществление стадии бланшировки в масле. В одном варианте осуществления картофельные ломтики промывают в лотке и дренажной ленте для удаления поверхностного крахмала, остатков и избытка масла, если оно применяется, из картофельных ломтиков.
Картофельные ломтики затем бланшируют. При использовании теста стадия бланшировки может иметь место уже на стадии предварительной обработки и дополнительной бланшировки может не потребоваться. Если бланшировка имеет место на стадии предварительной обработки, тогда стадия бланшировки должна интерпретироваться в пределах значений заявленных ограничений настоящего изобретения. Далее, в варианте осуществления с использованием теста, любая стадия бланшировки является необязательной. Бланшировка требуется только тогда, когда может быть благоприятным для продукта стадия предварительной тепловой обработки природного крахмала или дезактивация ферментов. Бланшировка не является обязательной для обессахаривания или когда природный кархмал уже гидратирован, или когда ферменты были дезактивированы на предшествующей стадии обработки. Например, в одном варианте осуществления, овощи, приготовленные на пару, такие как морковь, могут быть использованы в качестве ломтика пищевого продукта и дополнительной стадии бланшировки не требуется. Целью стадии бланшировки является дезактивация ферментов, таких как пероксидаза, полифенолоксидаза и липоксигеназа, которые могут вызывать нежелательные привкусы «земляной растительности». В одном варианте осуществления бланшировка также может быть использована для гидратации природного крахмала ломтика пищевого продукта. Бланшировка может осуществляться целым рядом способов, в том числе влажной бланшировкой 110, сухой бланшировкой 112 или бланшировкой в масле 114. Температура бланшировочной среды и время воздействия могут варьировать, исходя из формы и поперечного сечения ломтика пищевого продукта, и предпочтительно являются таковыми, чтобы картофельные ломтики были в достаточной степени термически обработаны для обеспечения чистого основного вкуса, отсутствия любого привкуса сырости или зелени.
В одном варианте осуществления ломтики сухо бланшируют 112 при температуре ломтика примерно от 90°C примерно до 95°C примерно в течение от 10 примерно до 120 секунд, и более предпочтительно примерно в течение от 90 примерно до 100 секунд с помощью роторного или конвейерного инфракрасного сушильного аппарата или другой подходящей нагревающей среды. Сухая бланшировка является предпочтительной для крахмалистых ломтиков пищевого продукта, поскольку избегает введения влаги, которая может желатинизировать крахмал и создавать трудность вследствие слипания ломтика пищевого продукта с другими ломтиками или поверхностями во время обработки. В одном варианте осуществления сухую бланшировку 112 осуществляют путем кондуктивного теплообмена, например, используя нагретые проводящие валики или нагретый плоский керамический или металлический противень, который может контактировать с обеими сторонами ломтика одновременно в течение 10-90 секунд в зависимости от применяемой температуры обработки, которая обычно будет составлять примерно от 60°C до 160°C. Для тонких ломтиков пищевого продукта предпочтительными являются температуры от 90°C до 120°C, в течение 30-90 секунд. Контактирование обеих сторон ломтика одновременно гарантирует, что нет подъема или скручивания ломтика пищевого продукта от проводящей поверхности, что может уменьшать эффективность бланшировки. Необязательно противень может содержать структурированную металлическую поверхность, например, поставляемую фирмой RIMEX, или нелипкое покрытие для улучшения технологической обработки ломтика. При более высоких температурах поверхности могут быть перфорированы для облегчения выхода пара. В альтернативном варианте осуществления сухая бланшировка достигается с помощью микроволн или содержит излучение. Сухая бланшировка 112 других форм, таких как кусочки наподобие картофеля фри, может потребовать бланшировки от двух до четырех минут и выбора подходящей инфракрасной длины волны для достаточного проникновения в ломтик пищевого продукта. После сухой бланшировки 112 ломтики пищевого продукта необязательно могут быть предварительно высушены 152 в печи с принудительной подачей воздуха для удаления некоторого количества исходной воды для улучшения общей эффективности процесса. После сухой бланшировки 112 ломтики могут быть направлены на стадию пропитывания маслом 160, рассматриваемую ниже.
В одном варианте осуществления ломтики пищевого продукта бланшируют в масле 114, помещая ломтики в желоб с теплым маслом, серию котлов или непрерывным погружением в масло. АВСО, LYCO, РРМ and Heat and Control являются примерами производителей коммерческого оборудования для бланшировки, которое обычно используется в пищевой промышленности, которое может быть адаптировано в любой роторной или линейной форме к бланшировке в масле, описанной здесь. Линейный водный бланширователь, доступный от Heat and Control, в котором используется гусеничный конвейер с лопастями для передвижения ломтиков через резервуар в отсеки, может быть приспособлен к подходящей масляной бане и предпочтительно будет использоваться только умеренное встряхивание. Также может быть использована система для жарки HEATWAVE, доступная от Heat and Control, Hayward, California USA. В одном варианте осуществления ломтики равномерно распределены поперек выхода с конвейера масляного бланширователя для представления к следующей технологической операции.
В предшествующем уровне техники бланшировку в масле обычно проводили при сравнительно высоких температурах, таких как 150°C и выше. Например, в US 5204133 под названием «Process for Preparing Sliced Potato Products», выданном 20 апреля 1993, описывается бланшировка в масле при температуре примерно 360°F, или 182°C, столбец 4, строка55. Аналогично, в патенте US №4608262 под названием «Method of Making Frozen Potato Patties and the Products Formed Thereby», выданном 26 августа 1986, описываются температуры бланшировки в масле от примерно 325°F до примерно 380°F, и предпочтительно от примерно 350°F до примерно 370°F, столбец 3, строки 7-8. То что Заявители называют здесь в основном «бланшировкой в масле», является более характерным для изобретения Заявителей «погружением в теплое масло». Считается, что такое погружение в теплое масло является временной тепловой обработкой, при которой сочетания нагревания и времени достаточно для инактивации ферментов и для дегидратации («варки») нативного крахмала, но ниже температуры испарения воды в бланшировочном котле. Следовательно, на уровне моря, максимальная температура масла при нормальном атмосферном давлении, используемая для погружения в теплое масло, как указано Заявителями, составляет примерно 99,9°C. В одном варианте осуществления пищевые ломтики бланшируют при температуре, которая обеспечивает гидратацию нативного крахмала (полностью или частично желатинизированного), под действием внутренней влаги картофельного ломтика. Конечная температура ломтика от примерно 70°C до примерно 99°C во время погружения в теплое масло продолжительностью от примерно 60 до примерно 120 секунд, или более предпочтительно, для тонкого пищевого ломтика, конечная температура ломтика составляет примерно от 90°C до 95°C в течение 90 секундного погружения, что достаточно для получения оптимального вкуса, жесткости ломтика и последующей транспортировки. Температура погружения в теплое масло находится в интервале от примерно 60°C до примерно 99°C с продолжительностью погружения в теплое масло от примерно 30 секунд до примерно 300 секунд, является предпочтительной Заявителями для описанных здесь процессов. Более предпочтительно температура погружения в теплое масло от примерно 75°C до примерно 99°C с продолжительностью от примерно 50 секунд до примерно 150 секунд. Наиболее предпочтительными интервалами температур для погружения в теплое масло, указанное Заявителями, является температура масла от примерно 85°C до примерно 95°C для продолжительности примерно от 60 секунд примерно до 100 секунд.
Преимуществом бланшировки в масле погружением в теплое масло является предохранение микроэлементов пищевого ломтика, которые вносят важный вклад во вкус, и аромат, и цвет, которые могут быть солюбилизированными или иным образом испорчены при использовании обычной бланшировки водой или паром. Хотя жарка не используется, методика бланшировки в масле, как описано здесь, дает вкус и аромат конечного чипса гораздо ближе к его жареному аналогу, по сравнению с другими способами бланшировки, которые могут быть использованы для получения продуктов с аналогичным содержанием масла. Таким образом, способ бланшировки в масле 114, используя уникальное время погружения в теплое масло и температуру, описанные здесь, преодолевает существенное препятствие для приемлемости вкуса нежареных пищевых ломтиков со сниженным содержанием масла, описанных в предшествующем уровне техники, которые либо страдают от сырого и зеленого привкусов, вследствие отсутствия какого-либо способа бланшировки, либо страдают укороченным сроком хранения вследствие разрушения вкуса и аромата, вызванного обычными способами бланшировки или окислением после обработки.
Было показано, что погружение в теплое масло, указанное заявителями, защищает чувствительные полиненасыщенные липиды, которые естественным образом присутствуют в веществах субстрата пищевого ломтика, от разрушения. Разрушение в результате приводит к нежелательному вкусу и аромату, в частности в результате путей окисления в конечном чипсе, и может возникнуть в результате окислительного или гидролитического стресса, вызванного условиями обработки, или возникнуть в окончательном пищевом ломтике со сниженным содержанием масла во время хранения в упаковке, вследствие окисления, например, липидов картофеля, липидов риса или липидов сои. Следовательно, преимуществом погружения в теплое масло является удлинение срока хранения упакованных картофельных чипсов, как минимум от двух до четырех недель, при использовании обычных способ бланшировки, например водой или паром, до норм, соответствующих категории упакованных закусочных продуктов на FMCG рынках.
Не привязываясь к теории, авторы изобретения считают, что погружение в масло является способом обработки низкой интенсивности, который минимизирует воздействие ферментативных, гидролитических или окислительных реакций липидов в пищевом ломтике и в дальнейшем обеспечивает защитное покрытие на клеточном уровне пищевого ломтика в его окончательном виде чипса. Следовательно, преимуществом погружения в теплое масло является контролирование вклада вкуса и аромата из субстрата пищевого ломтика и масла пищевого ломтика в окончательный чипс, так что каждый компонент вносит свой вклад в оптимальный баланс вкуса и аромата окончательного чипса. В тех случаях, когда субстратом пищевого ломтика является картофель, погружение в теплое масло подавляет нежелательные
вкусоароматические реакции, в частности окисление липидов картофеля, и способствует желаемым вкусоароматическим реакциям. Относительный вклад классов
вкусоароматических веществ включает в себя, но не только, альдегиды, альдегиды Стрекера, кетоны, спирты, алкилфуран или пиразины, можно получить положительное воздействие описанного способа обработки.
Специалистам в данной области понятно, что применение погружения в теплое масло для воздействия на пиразины также может применяться для воздействия и минимизирования каскадов аналогичных химических реакций, например образования акриламида, для которых пиразин иногда используется в качестве химического маркера. Не ограничиваясь теорией, Заявители считают, что способ погружения в теплое масло влияет на способность реакционно-способных веществ в основе пищевого ломтика участвовать в реакциях, обычно связанных с приготовлением пищи и высушиванием, и в частности в химических реакциях картофельных продуктов. Например, набухание картофельного крахмала может вызывать иммобилизацию или частичную иммобилизацию компонентов клеточной стенки в картофельном ломтике. В тех случаях, когда картофельные ломтики обрабатывают погружением в масло, можно избежать потери водорастворимых компонентов, таких как сахара, которые необходимы для желаемого конечного цвета и вкуса картофельного чипса. В равной мере можно избежать потери хрустящих свойств в структуре, которые обычно ассоциируются с картофельными чипсами, бланшированными в горячей воде. Следовательно, картофельные ломтики все еще подходят для высушивания в обычном непрерывном или серийном обжарочном аппарате для получения стандартных картофельных чипсов, ожидаемых потребителями высококачественных брендов, таких как картофельные чипсы Lays на сегодняшний день.
Благоприятное воздействие на вкус и аромат отчетливо заметно для потребителей картофельных чипсов, когда паровой, наилучший способ бланшировки, известный в уровне техники, для производства картофельных чипсов с низким содержанием масла, сравнивают с погружением в теплое масло. В многочисленных испытаниях потребители, которые съедали соленые картофельные чипсы, обработанные паром перед сушкой, оценивали продукт от 6,1 до 6,4 баллов по общей шкале предпочтения 9 баллов, тогда как соленые картофельные чипсы, полученные обработкой погружением в теплое масло, оценивали в 6,8-6,9 баллов. Когда потребители сравнивали картофельные чипсы, изготовленные по этим двум способам, 66% предпочли чипсы, изготовленные погружением в теплое масло. Это статистически значимое предпочтение может быть приписано вкусовому различию между продуктами, подтвержденному различными баллами предпочтения, обнаруженному во вкусе чипсов, изготовленных с использованием погружения в теплое масло, по сравнению с бланшировкой паром для вкуса в целом (7,1:6,3) и послевкусия (6,4:5,9), используя 9 балльную шкалу. Таким образом, важным преимуществом погружения в теплое масло является возможность оптимизировать нежареные картофельные чипсы с содержанием масла менее 15% для потребительской привлекательности. Картофельные чипсы, изготовленные с половиной жира обычных картофельных чипсов, с использованием описания Заявителей, будут восприняты потребителями как полностью приемлемые, которые существенно не отличаются от Lays, самого лучшего продаваемого бренда картофельных чипсов в мире.
Погружение в теплое масло подходит в качестве стадии предварительной обработки для получения нежареных и жареных пищевых продуктов для легкой закуски. Погружение в теплое масло может быть использовано в качестве стадии бланшировки для процесса в целом, нарезанных в форме кубиков овощей или картофеля для получения предварительно сформированного теста по настоящему изобретению. Затем тесто может быть сформировано и мгновенно высушено в микроволновой печи, как рассматривается в этом изобретении. Далее, погружение в теплое масло может заменять обычные способы бланшировки при производстве замороженных картофельных продуктов или картофельных хлопьев и гранул и других картофельных продуктов, которые подвергаются окислению липидов. Погружение в теплое масло может заменить обе или любую из стадий предварительной тепловой обработки (обычно около 70-75 градусов Цельсия) и варки (обычно при или приблизительно 100 градусах Цельсия) обычно проводимых с использованием пара в производстве хлопьев, гранул, картофеля фри и крокетов сегодня.
Погружение в теплое масло, указываемое Заявителями, также действует как стадия добавления масла к сырому ломтику. Используя один из последующих способов обезжиривания, описанных в настоящем изобретении, проникновение масла в пищевой ломтик во время дегидратации можно контролировать на определенном уровне. Дополнительным преимуществом бланшировки в масле путем погружения в теплое масло является избежание внесения избытка воды в крахмал в пищевом ломтике и, следовательно, для сведения к минимуму желатинизации поверхностного крахмала, что может помочь дальнейшей транспортировке. Даже если температуры удерживаются ниже температур испарения воды, бланшировка в масле погружением в теплое масло может приводить к некоторой потери влаги из пищевых ломтиков. Полагают, что это происходит благодаря свободной воде в пищевом ломтике или на нем, которая переместилась в масло. Количество переместившейся воды частично будет зависеть от количества свободной воды на пищевом ломтике перед бланшировкой в масле. Следовательно, предпочтительно удалить как можно больше свободной воды до поступления пищевого ломтика на стадию бланшировки в масле 114.
Для достижения этого перед бланшировкой в масле можно применить методики поверхностной сушки, описанные позже в настоящем изобретении. Поскольку температура бланшировки ниже температуры кипения воды, вода может быть суспендирована или эмульгирована в масле. В этой ситуации можно выбрать устройство для использования отстойника или аналогичного устройства для осушения воды или отделения масла, которое циркулирует таким образом, что часть направляется через испарительную камеру, нагретую >100°C.
В одном варианте осуществления ломтики обрабатывают мгновенным обжариванием в течение подходящего времени и при подходящей температуре для дезактивации ферментов вместо бланшировки в масле. Считается, что мгновенное обжаривание представляет собой временную тепловую обработку, при которой сочетания нагревания и времени достаточно для инактивации ферментов и испарения части воды в емкости для моментальной жарки. Следовательно, минимальная температура для моментальной жарки представляет собой температуру, при которой вода внутри клеточного матрикса картофеля закипает, обычно по наблюдениям составляет 100°C при нормальном атмосферном давлении. Оборудование, подобное таковому, используемому для бланшировки в масле, может быть использовано для моментальной жарки. Например, в одном варианте осуществления, картофельные ломтики моментально обжаривают примерно в течение от 7 секунд примерно до 10 секунд в масле примерно при 180°C. Альтернативно, картофельные ломтики могут быть моментально обжарены примерно в течение от 15 примерно до 20 секунд в масле с температурой примерно от 150°C примерно до 160°C. Эти условия могут быть предпочтительными для толстых пищевых ломтиков для обеспечения адекватного переноса тепла и жесткости ломтика для последующей транспортировки.
Большая потеря влаги происходит, если стадию бланшировки в масле 114 заменить моментальной жаркой. Например, в одном варианте осуществления, содержание влаги в моментально обжаренных ломтиках составляет примерно от 50% примерно до 55% по массе. Следовательно, в одном варианте осуществления, примерно от 30% примерно до 40% исходной массы влаги в картофеле может быть потеряно, когда стадия бланшировки в масле 114 заменена моментальным обжариванием, которое может в целом улучшить эффективность процесса. Одним преимуществом моментальной жарки является одновременно дезактивация ферментов, добавление ограниченного количества масла к пищевому ломтику и предварительное высушивание субстрата на одной стадии. Конечное содержание масла в чипсах можно контролировать, используя один из последующих способов обезжиривания, описанных в настоящем изобретении.
Любое масло или жир подходят для описанного способа, в том числе растительное масло, животные жиры или синтетические масла, например кокосовое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, пальмовое масло, сафлоровое масло, высокомасличное сафлоровое масло, пальмовый стеарин, масло соевых бобов, оливковое масло, рисовое масло, подсолнечное масло, средне- и высокомасличное подсолнечное масло, рапсовое масло, свиное сало, бараний жир, Olestra™, полиэфиры сахарозы, жирные кислоты со средней цепью или смесь различных масел. Выбор масла может быть использован для воздействия на конечный вкус и аромат и ощущения во рту от конечного чипса, а также питательного профиля. Выбор неусваиваемого масла (например, Olestra™) обеспечивает изготовление чипсов с более низкой калорийной плотностью, чем обычные пищевые продукты, для легкой закуски, при сочетании с пищевым ломтиком подходящего состава.
Затем ломтик может быть обезжирен 142 до желаемого уровня. Удалению масла способствует влага и сырая - частично термически обработанная природа пищевого ломтика, поскольку применение масла происходит, главным образом, на поверхности ломтика и оно по существу не абсорбировалось во внутреннюю часть ломтика. Ломтик предпочтительно обезжиривают непосредственно после погружения в теплое масло, горячим, но может быть охлажден до температуры окружающей среды или ниже, перед обезжириванием.
Обезжиривание может осуществляться с помощью влажных способов. В одном варианте осуществления стадия обезжиривания 142 может происходить в линейном паровом бланширователе, коммерчески доступном от АВСО, в котором пищевые ломтики транспортируются через камеру, наполненную паром при атмосферном давлении посредством серийной подачи воздуха выше и ниже ленты. Время воздействия от 20 до 60 секунд, используемое в этом способе, является достаточным для обезжиривания тонкого пищевого ломтика до менее чем 18% масла, менее чем половина у жареного аналога, и обычно примерно до 12% масла в конечном чипсе. Альтернативно, ломтики могут быть транспортированы через перфорированный роторный барабан, изготовленный из металла или подходящего терморезистентного полимера (например, полипропилена или PTFE). Пар можно вводить через систему труб, вставленных вдоль центра роторного барабана, альтернативно барабан может быть установлен в камере с циркулирующим паром. Обработки переворачивающихся ломтиков паром при 0,7 бар в течение 20 секунд достаточно для полного обезжиривания до 3% или менее в конечном чипсе. Установка внешнего пара или пневматического ножа, двигающегося под углом к наружной окружности барабана, будет способствовать этой стадии процесса путем перемещения любых ломтиков, которые приклеились к внутренней окружности барабана.
В одном варианте осуществления стадия обезжиривания 142 может происходить под действием промывания на горячей водяной бане (обычно примерно от 50°C примерно до 65°C) или холодной водяной бане при комнатной температуре (обычно примерно от 15°C примерно до 25°C), любая из которых необязательно может содержать ингредиенты маринада. Этот способ обезжиривания удаляет все доступное поверхностное масло, так что тонкий картофельный ломтик, который впоследствии сушат, обычно будет содержать количество масла, меньшее или равное 3%. Модель 3 PSSW-MCB скоростного промывочного аппарата, доступного от фирмы Heat and Control, представляет собой один пример подходящей водяной бани. Аналогичные результаты достигаются, если водяную баню объединить с, или заменить, сериями струй под давлением или ножами, установленными выше или ниже ломтиков, которые транспортируются на открытом вибрационном конвейере, который может необязательно использовать конвейер с верхним захватом. Преимуществом водных струй является обеспечение большего контроля за обезжириванием, хотя есть варианты, такие как скорость потока воды, давление воды, угол водяного ножа и время воздействия.
Водные струи являются эффективным способом обезжиривания до низкого содержания масла. Уровни менее 3% масла являются практически осуществимыми и интервал от 5% до 10% может достигаться в конечных чипсах подходящим контролем процесса. В одном предпочтительном варианте осуществления водяной нож расположен перпендикулярно выше и ниже транспортной ленты для ломтика пищевого продукта, может быть использован для промывания масла с поверхности ломтиков. После водяного ножа высокоскоростная система пневматических ножей, например, Heat and Control Air Sweep, обычно используемая для обезвоживания во время обработки картофельных чипсов, предпочтительно используется для удаления любого избытка воды или масляной смеси на ломтике. Скорость потока воды менее чем 0,25 литров до 3 литров воды в минуту на насадку или предпочтительно от 0,5 до 1 литра в минуту на насадку обычно является достаточной для контролируемого удаления масла до 5%-10% содержания масла в конечном чипсе. Эффективное обезжиривание может достигаться с продолжительностью контакта между пищевым ломтиком и водяным ножом около 0,25 секунд - 1 секунды, что приблизительно составляет от 2 до 4 метров в минуту на ленточном конвейере. Более длительное время воздействия, например, 5 секунд, или более высокие скорости потока воды, например, 6 литров в минуту являются обоснованными, но только необходимыми, когда требуются очень низкие уровни масла, например, менее чем 3%.
Для уменьшения количества используемой воды или во избежание удаления слишком большого количества масла водяное орошение, содержащее водяную пыль мелких капель воды можно применить к пищевому ломтику для воздействия в качестве мягкой обезжиривающей среды. Этот эффект может быть продемонстрирован с помощью ручного садового спрея или путем добавления сжатого воздуха в насадку для разбрызгивания воды. Температура воды может изменяться в соответствии с обрабатываемым пищевым ломтиком, однако вода от комнатной до холодной является предпочтительной для крахмалистых пищевых ломтиков, наподобие картофеля, которые подвержены желатинизированию в контакте с избытком теплой или горячей воды. Вода или масло, налитые поверх ломтика после прохождения водяного ножа или водяного спрея, являются очень подвижными и могут быть либо осушены, либо очень легко обдуты или отжаты с поверхностей пищевых ломтиков пневматическими ножами и/или вакуумным отсосом сверху или снизу пищевых ломтиков. Контролируемое воздействие воды таким образом не требует монослойного представления пищевых ломтиков для успешного обезжиривания и применения превматических ножей, является достаточным для отделения ломтиков для удаления оставшейся воды/масляной смеси для дальнейшей обработки. Как и в случае других способов обезжиривания, вытесненная вода/масляная смесь могут быть разделены в отстойнике или посредством центрифугирования для быстрой регенерации масла, которое затем может быть повторно использовано на стадии бланшировки в масле для минимизации излишних отходов.
Ломтики после обезжиривания, содержащие влажную среду, могут быть дополнительно обработаны, используя способы поверхностной сушки или предварительной сушки, описанные далее в этом изобретении. Однако для некоторых пищевых ломтиков технолог может счесть предпочтительным использовать способ обезжиривания, который минимизирует или полностью устраняет воздействие на пищевой ломтик влажного пара или воды. Обезжиривание таким образом может избежать проблем с транспортировкой, которые встречаются, когда крахмал на поверхности пищевого ломтика становится липким вследствие желатинизации в присутствии тепла и воды или конденсата. В одном варианте осуществления аналогично водяному ножу используют масляный нож для вытеснения налитого масла с поверхности пищевого ломтика и для замещения поверхностного масла картофельного ломтика очень тонким покрытием масла. Одним преимуществом способа масляного ножа является избежание введения воды, пара или воздуха, которые могут ухудшить качество удаляемого масла, желатинизировать крахмал или подвергнуть субстрат ломтика реакциям, которые могут ухудшить их вкус и аромат.
Обезжиривание 142 может достигаться на линейной дренажной ленте, которому необязательно может способствовать теплая температура окружающей среды, например, 90°C аналогично бланшировке в масле, так что масло сохраняет низкую вязкость для улучшения его подвижности. Подвижности масла на ломтиках может дополнительно способствовать сила тяжести посредством перемещения под наклоном или вибрации. Этим простым дренажным способом можно получить чипсы высокого качества со сниженным содержанием масла, особенно при использовании перед микроволновой предварительной сушкой 154 или стадией мгновенной микроволновой сушки 200, при этом внутреннее давление пара нагнетает следующую долю масла на поверхность ломтика, с которой оно осушается путем выделения пара или удаляется посредством механического действия вращающегося барабана.
Дующий холодный, комнатной температуры, теплый или горячий воздух на поверхность пищевых ломтиков может дополнительно способствовать простой стадии обезжиривания. Этот способ может быть продемонстрирован путем использования распылителя горячего воздуха для снятия краски, доступного в большинстве хозяйственных магазинов. Температура воздуха выше 120 C является наиболее эффективной при удалении масла с характерными скоростями потока воздуха от 4,5 до 5,5 м/с. Высокие температуры (например, от 180°C до 200°C) могут вызывать повреждение поверхности или чрезмерное высушивание пищевого ломтика и, следовательно, их нужно избегать. Температура воздуха, скорость движения воздуха на поверхность ломтика, время воздействия и угол падения - все может быть использовано в качестве переменных для контроля количества удаляемого масла. Время воздействия от 5 до 90 секунд или предпочтительно от 10 до 20 секунд и угол падения близкий к 90 градусам является предпочтительным для эффективности удаления масла и простой транспортировки продукта. Увлаждение воздуха дополнительно может способствовать процессу обезжиривания. Способ обезжиривания также может проводиться путем использования серии системы труб со сжатым воздухом или воздушных ножей, установленных выше и/или ниже открытой сетчатой транспортной ленты. Может достигаться примерно половина содержания масла по сравнению с жареными аналогами. Например, тонкий картофельный ломтик может иметь окончательное содержание масла после высушивания от 15% до 18% по сравнению с жареным аналогом примерно 36%.
Для дополнительного увеличения количества масла, удаляемого при обезжиривании, система труб может быть оборудована насадками, выбранными для увеличения степени падения обезжиривающей жидкости на поверхность пищевого ломтики. Например, система труб, снабженных щелевыми насадками SL31, поставляемыми фирмой Delevan Spray Technologies или VEEJET H1/4USS от компании Spraying systems, и установленных почти перпендикулярно линейной транспортной ленте на расстоянии от 10 мм до 50 мм, но предпочтительно от 10 мм до 25 мм выше и ниже поверхности пищевого ломтика, создает физическую преграду или резец газообразной среды, через которую транспортируется пищевой ломтик, пока поверхностное масло задерживается или сдувается. Регулируя давление газообразной среды, высоту насадки, угол падения у насадки или время воздействия, можно контролировать содержание масла в конечных чипсах. Давление системы труб от 1,0 до 7,0 бар, но предпочтительно от 1,5 до 3,0 бар, достаточно для обезжиривания пищевого ломтика приблизительно на 15% через 5 секунд времени контакта для описанного направления.
Пар является более эффективным способом удаления масла, чем воздух, и тоже содержание масла достигается быстрее. Пищевые ломтики могут быть полностью обезжирены с помощью пара за один проход менее чем до 3% масла в окончательных чипсах, обеспечивая сохранение обезжиривающего оборудования по существу без избытка масла. Точные условия процесса должны быть оптимизированы для обрабатываемого пищевого ломтика с более длительным временем воздействия и более высоким давлением или скоростью подачи жидкости, способствующих большему удалению масла. Однако может ожидаться сниженная экспоненциальная отдача между израсходованной энергией и количеством удаляемого масла, поэтому точные условия процесса также зависят от снижаемого уровня масла пищевого ломтика.
В предпочтительном варианте осуществления паровой нож или система труб, снабженных насадками в форме веера, например, SL31, поставляемых Delevan Spray Technologies или VEEJET H1/4USS от компании Spraying systems, устанавливают на 20-30 мм выше и ниже пищевых ломтиков, выходящих после погружения в теплое масло. В одном варианте осуществления насыщенный пар доставляется через систему труб при давлении пара 0,5-3,0 бар для уменьшения содержания масла примерно до 14%-7% по массе высушенного пищевого ломтика. Пищевые ломтики могут однократно проходить паровой обезжиривающий барьер на ленточном конвейере, проходя от 2 до 4 метров в минуту для предоставления приблизительного времени контакта между площадью ломтика и паром от 0,25 секунд до 1 секунды. Более высокое давление пара может привести к более низкому содержанию масла, но подчиняться закону убывающей доходности, в соответствии с которым преимущество дальнейшего незначительного уменьшения масла для давления пара выше 3 бар для высоты системы труб, описанной выше, должно быть оценено по сравнению с другими эффектами, которые могут быть индуцированы, например перемещение ломтика на конвейере. Более длительное время контакта или более высокое содержание водяной фазы пара также может быть использовано для дальнейшего уменьшения содержания масла.
Обезжиривающая камера будет пользоваться верхней и нижней лентой для контроля за транспортом пищевого ломтика и поддержания хорошего представления пищевого ломтика для обезжиривающего барьера, сводя к минимуму слипание ломтиков. Непрерывному очищению ленты и экстракции паром для удаления избытка масла будет способствовать поддержание чистого окружения в секции обезжиривателя, который воспользуется способностью системы обработки контролировать целевой уровень масла пищевых ломтиков. Экстракция может достигаться с помощью всасывающей системы высокого давления, установленной выше и, необязательно, ниже транспортного конвейера. Для эффективного и равномерного обезжиривания также можно воспользоваться расплавлением ломтиков в течение короткого времени для облегчения распределения и разделения, например, используя несколько систем труб или ножей, выталкивающих воздух или другую газообразную среду до столкновения с обезжиривающей средой. В одном варианте осуществления для расплавления ломтиков используют пар в качестве обезжиривающей среды. Верхняя и нижняя ленты должны быть сформированы с большим открытым сетчатым пространством и одна или обе могут необязательно иметь резистентные, но сжимаемые свойства, обеспечиваемые, например, тонкой металлической проволокой или каучуковыми полимерными конструкциями, что способствует распределению ломтиков, подвергаемых воздействию условий турбулентности, вызванных потоками воздуха или другой газообразной среды. Хотя сжатый воздух, перегретый пар или другие осушенные газы являются подходящей поглощающей средой, пар является предпочтительным в качестве наиболее эффективной газообразной среды для десорбции масла.
Альтернативная обезжиривающая среда включает в себя, но не только, перегретый пар (сухой пар) или азот. Перегретый пар может быть использован при высоких температурах, например 160°C, однако незначительно перегретые температуры, например 105°C, упрощают требования к обработке. Эти среды дают преимущества по сравнению с воздухом, поскольку они исключают кислород из контакта с маслом или поверхностью пищевого ломтика, что позволяет избежать окисления и сохраняет качество. Аналогично азот или перегретый пар дают преимущество по сравнению с влажным паром, поскольку они исключают воду из контакта с маслом или поверхностью пищевого ломтика, что позволяет избежать гидролиза масла и сохраняет качество пищевого ломтика. Сухая среда и влажная среда могут быть использованы как таковые или в любом сочетании друг с другом, например, и только для иллюстрации, десорбция паром с последующей десорбцией азотом. Технолог может выбрать наиболее подходящий способ, принимая во внимание свойства пищевого ломтика, подвергаемого обезжириванию, и желаемое уменьшение содержания масла.
В одном варианте осуществления пар регенерируют со стадии первичной моментальной сушки и сжимают для использования на стадии обезжиривания.
В одном варианте осуществления обезжиривание осуществляют в роторном обезжиривателе для достижения содержания жира менее половины по сравнению с обжаренным аналогом. Обезжириватель может быть основан на роторной сушилке с системой труб, подающих горячий воздух, установленных внутри, или может представлять собой перфорированный вращающийся барабан, который необязательно установлен внутри печи, прокачивающей горячий воздух, и имеет систему труб подачи горячего воздуха направленного действия, установленную вдоль его центра. Как описано выше, другая среда, например азот, пар или перегретый пар, может быть использована в качестве альтернативы горячему воздуху.
В одном варианте осуществления центрифужное обезжиривание может быть использовано для снижения содержания масла на стадии обезжиривания 142 до желаемого уровня. В дополнительном варианте осуществления обезжиривание достигается посредством контакта с поверхностями, которые абсорбируют масло, или механическим снятием масла с поверхности ломтика, путем использования лент, щеток, валиков или прессов.
Некоторые пищевые ломтики, например крахмалистые картофельные ломтики, которые были обезжирены с помощью горячей среды, будут иметь преимущество от охлаждения для улучшения последующей транспортировки в процессе сушки без масла. Следовательно, свойства поверхности ломтика могут быть модифицированы для уменьшения липкости, путем охлаждения и удаления конденсата из ломтика. Ломтики могут быть перенесены на открытый конвейер или пропущены через охлаждающий тоннель. Более быстрое охлаждение может достигаться с помощью ножей из сжатого воздуха или серий труб, подключенных к сжатому воздуху и необязательно снабженных выбранными насадками для увеличения падения на поверхность ломтика. Сухая среда является предпочтительной для охлаждения, но может быть выбрана из воздуха, азота, комбинации или других средств. Охлаждение не является обязательной стадией, если пищевые ломтики не демонстрируют свойств липкой поверхности, например, в результате более низкой доступности крахмала. В этом случае предпочтителен для энергетической эффективности горячий перенос пищевых ломтиков примерно 70°C - 90°C на следующую стадию обработки.
Стадия обезжиривания 142 может быть использована для введения и контролирования желаемого содержания масла в очень узком диапазоне. В одном варианте осуществления пищевые ломтики обезжиривают таким образом, чтобы содержание масла в окончательном высушенном пищевом продукте составляло менее 3% по массе. Однако менее интенсивное обезжиривание может дать более высокие уровни масла контролируемым образом и в одном варианте осуществления, пищевые ломтики обезжиривают до содержания масла менее 10% и предпочтительно от 5% до 8% или до содержания масла менее 15% и предпочтительно между 11-13% по массе окончательных чипсов. Альтернативно, минимальное обезжиривание применяется для доставки ломтика, имеющего примерно от 17% примерно до 25% масла по массе окончательного чипса, или простая дренажная лента без активного обезжиривания используется для доставки ломтика, имеющего от 25% до 35% масла по массе окончательного чипса. Следовательно, одним преимуществом стадии бланшировки в масле 114 с использованием погружения в теплое масло является возможность контролировать уровни масла в пищевом ломтике посредством объединения бланшировки в масле и условий обезжиривания, применяемых перед сушкой.
Пищевые ломтики, полученные с помощью либо бланшировки в масле, либо моментальным обжариванием, с последующим обезжириванием и охлаждением, либо необязательно обезжириванием, предварительной сушкой и охлаждением могут далее быть полностью высушены или, альтернативно, могут быть упакованы как полуфабрикат, подходящий для окончательной обработки нагреванием в домашних условиях или в другом месте, например, при продаже или в пунктах питания. Пищевые ломтики, предназначенные для этого применения, предпочтительно обезжирены менее чем до 15% жира и более предпочтительно менее чем до 10% жирового эквивалента сушеного чипса. Преимуществом этого способа приготовления является доставка пищевых ломтиков, которые сохраняют структурное содержание масла, благоприятное для вкуса и аромата окончательных чипсов, кроме того по существу не масляные и не слипшиеся на поверхности и, следовательно, подходящие для упаковки в известных форматах, которые необязательно могут использовать методики консервирования, например продувку инертным газом, вакуумную упаковку, автоклавирование, удаление примесей или асептическую упаковку. Специалистам в данной области может быть понятно, что пастеризация или стерилизация полуфабрикатов может осуществляться перед упаковкой путем выбора соответствующих сочетаний время-температура во время стадии обезжиривания. Стадия обезжиривания обеспечивает сохранение некоторого количества масла в полуфабрикатах для вкуса, но они не являются в значительной степени масляными на поверхности. Полуфабрикат аккуратно извлекается из гибких или полугибких упаковок для получения отдельных ломтиков для удобного завершения приготовления предпочтительным способом (например, обжаривание на сковороде с маслом или без него, в печи с циклотермическим обогревом, инфракрасном тостере, паровой печи или микроволновой) в предпочтительном месте (например, дома или при продаже, пункте питания или месте производства продуктов для легкой закуски). Таким образом, одним преимуществом этого способа приготовления является возможность конечному пользователю попробовать обезжиренный, полезный для здоровья и удобный горячий продукт для легкой закуски.
Специалистам в данной области будет понятно, что частичное высушивание полуфабриката, полученного этим способом, может дополнительно улучшить его пригодность для упаковки и дополнительно увеличит удобство использования для конечного пользователя. Способы полусушки без масла, например выпекание в микроволновой печи, сушильной печи или обычной печи с циклотермическим обогревом, являются предпочтительными, и, используя способы, описанные далее в этом описании содержание влажности предпочтительно будет уменьшено ниже точки плавления крахмала, обычно менее 1 грамма влаги на грамм твердых веществ в продуктах на основе картофеля, или более предпочтительно ниже температуры стеклования крахмала, обычно менее 0,25 грамм влаги на грамм твердых веществ в пищевых субстратах на основе картофеля. Одним преимуществом перед нагреванием полуфабриката по сравнению со стандартно высушенным закусочным продуктом является то, что более высокое содержание влаги обеспечивает боле плотный и приятный окончательный закусочный продукт.
В альтернативном варианте осуществления для сушки или бланшировки в масле картофельные ломтики могут быть подвергнуты влажной бланшировке 110 в воде или паре примерно от 60°C примерно до 100°C примерно от 50 секунд примерно до 3 минут в зависимости от передачи тепла, которое требуется для размеров конкретного пищевого ломтика. Например, для пищевого ломтика картофельного кусочка (в форме картофеля фри) обычно требуется 3 минуты примерно от 80°C примерно до 90°C, тогда как для тонкого картофельного ломтика или плитки обычно требуется примерно 90 секунд примерно от 80°C примерно до 90°C.
Необязательно, после влажной бланшировки 110, картофельные ломтики затем промывают 120 в промывочной воде для дополнительного уменьшения желатинизированного поверхностного крахмала. На стадии промывки может использоваться горячая вода (обычно примерно от 50°C примерно до 65°C) для улучшения солюбилизации крахмала. В одном варианте осуществления на стадии промывки 120 непрерывно используется холодная вода (обычно примерно от 15°C примерно до 25°C), которая гасит процесс бланшировки и улучшает хрусткость структуры окончательного продукта, как полагают, вследствие ретроградации крахмального компонента. Любая промывка может необязательно содержать ингредиенты маринада. Удаление избытка желатинизированного поверхностного крахмала будет уменьшать тенденцию картофельных ломтиков к склеиванию или комкованию на последующих стадиях сушки. Модель № PSSW-MCB скоростного промывочного аппарата, доступная от Heat and Control, Inc., Hayward, California USA, может быть использована для удаления поверхностного крахмала горячей или холодной водой. В одном варианте осуществления может быть использовано промывание холодной водой 120 примерно от 15°C примерно до 20°C, содержащей примерно от 0,5% примерно вплоть до 4% соли в растворе. Одним преимуществом солевого маринада является облегчение стадии первичной моментальной сушки 200 при использовании микроволновой печи. Альтернативно, в одном варианте осуществления, промывание горячей водой 120 может способствовать солюбилизации избытка крахмала, желатинизированного бланшировкой пищевого продукта с высоким содержанием крахмала, или особых сортов картофеля, которые, как замечено, высвобождают существенные количества свободного крахмала (например, Atlantic) для облегчения последующей обработки. В альтернативном варианте осуществления желатинизированный крахмал удаляют с помощью распылителей воды под давлением при 1,5-3,0 бар, установленных на 25-50 мм выше транспортной ленты или выше и ниже транспортной ленты для столкновения с поверхностью ломтика. Как верхняя, так и нижняя лента может быть использована для содержания продукта во время транспортировки через водяные струи под высоким давлением, которые действуют для разъединения поверхности продукта и уменьшения способности ломтиков приклеиваться друг к другу.
Необязательно, во время, до или после любой стадии бланшировки 110 112 114, пищевые ломтики могут быть замаринованы, означая, что они подвергаются воздействию раствора, имеющего один или несколько растворенных компонентов для улучшения эффективности соединения стадии микроволновой обработки или модификации свойств конечного продукта. Следовательно, в одном варианте осуществления, содержит один или несколько ингредиентов, выбранных из защитных или антиокислительных ингредиентов, таких как сульфит или бисульфат натрия, аскорбиновая кислота (водорастворимый) или токоферолы (растворимый в масле); усилители цвета, такие как бета-каротин и аннатто; модификаторы pH, такие как лимонная или уксусная кислота; ионные соли, такие как хлориды калия, натрия или кальция; ферменты, такие как оксидаза, лакказа, липаза, пентосаназа, трансглутаминаза, аспарагиназа, целлюлаза или амилаза; углеводные сахара, такие как глюкоза, фруктоза, мальтоза, трегалоза и компонеты реакции Майяра или углеводы с длинной цепью, такие как карагенан, аравийская или гуаровая камедь, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, природные или модифицированные крахмалы или белок. Поскольку целью стадии бланшировки 110 112 114 является дезактивация ферментов, а не уменьшение содержания глюкозы в картофельном ломтике, как и при жарке классических картофельных чипсов, может быть полезным для бланшировочной среды, чтобы она была полностью насыщенной либо путем добавления ингредиентов маринада, либо крахмалами, солюбилизированными из самого пищевого ломтика, с тем чтобы не было дальнейшего растворения и потери веществ природного вкуса и аромата, что может привести к пресному вкусу полученных в результате чипсов.
Бланшировка, маринад или система промывки могут быть спланированы таким образом, чтобы ломтики выходили таким образом, который максимально увеличивает разделение между ломтиками и сводит к минимуму перекрывание на следующем транспортном участке технологической линии. Скоростное промывание, доступное от Heat and Control, Haywood, California, USA, является примером подходящего оборудования для достижения этого способом, который повысит удобство обработки на последующих стадиях технологического процесса.
Картофельные ломтики затем необязательно могут быть обезвожены 130 для удаления поверхностной воды и уменьшения поверхностного натяжения между ломтиками для предотвращения комкования на последующих стадиях сушки, путем контакта с горячими или холодными воздушными ножами в течение примерно от 2 примерно до 3 секунд. В одном варианте осуществления стадия обезвоживания уменьшает свободную воду (например, несвязанную воду снаружи картофельного ломтика, захваченную на стадиях промывки или бланшировки) примерно с 20% по массе примерно до 7 примерно до 10% по массе.
Поверхностная влажность может быть удалена с использованием сушильного аппарата воздухоструйного типа, в котором используются воздушные ножи. В одном варианте осуществления воздушные ножи содержат нагретые или не нагретые (комнатной температуры) воздушные струи, которые направлены над промытым картофельным ломтиком, тогда как вакуумный отсос уносит вытесненную влагу. В одном варианте осуществления воздух под низким давлением (например, примерно от 1,0 примерно до 1,4 бар) с температурой примерно от комнатной примерно до 120°C скоростью потока примерно от 12 до 16 метров в секунду может быть использован в течение достаточного времени для удаления свободной поверхностной воды. В одном варианте осуществления может быть использован многоходовой воздушный нож, продольный воздушный тоннель или Turbo Air Sweep, производимый Heat and Control. В альтернативном варианте осуществления ломтики переносят на цепной, перфорированный или сетчатый конвейер ниже и выше серии тонких воздушных ножей, полученных с помощью системы труб при давлении от 1,5 до 3 бар, оснащенных щелевыми насадками, поставляемыми фирмой Delevan Spray Technologies, и установленных перпендикулярно на 10-50 мм выше и ниже ломтиков. Расположение верхней и нижней конвейерных лент может быть использовано для контроля встряхивания ломтиков и достижения эффективности удаления поверхностной воды.
В одном варианте осуществления поверхностную влагу по существу удаляют на стадии поверхностной сушки 140 для предотвращения склеивания и комкования на последующих стадиях технологического процесса и доставляют ломтики, равномерно распределенные по ширине ленты, которая является достаточно широкой и достаточно быстрой для обеспечения ровного покрытия с минимальным перекрыванием. Хотя монослойные ломтики могут рассматриваться как идеальные условия процесса, и были упомянуты как необходимые стадии технологического производства в заявках предшествующего уровня техники (например, патенте США №5298707), важно понять, что монослойность не требуется для этого изобретения и нарезанный ломтиками пищевой продукт будет преобразован в отдельные окончательные чипсы в конце процесса. Следовательно, частичное перекрывание по меньшей мере двух ломтиков является приемлемым, что значительно упрощает процесс производства, уменьшает отпечатки и улучшает общие технико-экономические показатели. Следовательно, в одном варианте осуществления, степень покрытия лентой при транспортировке, промасливании или высушивании включает в себя частичное перекрывание двух или нескольких ломтиков, и может использоваться перфорированная лента, состоящая из металлических соединений, которые необязательно могут иметь не липкое покрытие, или использоваться полимерная лента, такая как полипропиленовая, полэфирная или политетрафторэтиленовая (PTFE), которая необязательно может быть клетчатой или перфорированной для дополнительного уменьшения площади поверхности контакта и случаев прилипания продукта к транспортной ленте.
В одном варианте осуществления для тех субстратов, где последующая транспортировка требует очень сухой поверхности, удаление поверхностной воды может быть дополнительно усилено путем направления картофельных ломтиков от воздушных ножей к воздушной сушке или сушке с воздушными струями примерно в течение от 30 примерно до 180 секунд или более предпочтительно примерно от 60 примерно до 120 секунд в воздухе при температуре примерно от 60°C примерно до 160°C или более предпочтительно примерно от 120°C примерно до 140°C. Сочетание время/температура должно быть выбрано для сушки поверхности ломтика как можно быстрее при самой высокой температуре, что позволяет избежать чрезмерной желатинизации любого поверхностного крахмала. Потоки воздуха обычно находятся в интервале примерно от 1 примерно до 3 м/сек и должны быть достаточными для контакта как можно с большей площадью поверхности всех сторон пищевого ломтика без чрезмерного подъема или смещения с транспортной ленты, что может вызывать истирание, повреждение или утрату контроля за пищевым ломтиком. При необходимости прижимная лента может использоваться над пищевыми ломтиками для контроля встряхивания. Может быть использована AIRFORCE Impingement Oven, доступная от Heat and Control, me. Hayward, California, USA. Целью является удаление как можно большего количества поверхностной влаги и попытка достичь поверхностной влажности насколько возможно близко примерно к 0% для минимизации эффектов поверхностного натяжения и оптимизации характеристик транспортировки на последующих стадиях технологического процесса. Это количество удаления поверхностной влаги, однако, может не быть обязательным для всех субстратов пищевых ломтиков или даже всех сортов картофеля. В контексте настоящего изобретения определяется примерно 0% поверхностной влаги, так что при наложении на пищевой ломтик фильтровальной бумаги вода бумагой не абсорбируется. Удаление достаточной поверхностной влаги происходит, когда суммарное содержание влаги картофельного ломтика достигнуто или составляет менее природного содержания воды, например содержания воды после нарезания ломтиками или перед стадией бланшировки. В одном варианте осуществления на стадии поверхностной сушки 140 снижается содержание свободной воды примерно с 7%-10% по массе менее чем примерно до 2% по массе и предпочтительно примерно до 0% по массе.
В одном варианте осуществления картофельные ломтики дополнительно сушат на стадии предварительной сушки 150, на которой может использоваться микроволновая печь, инфракрасная печь, печь с усиленным циклотермическим обогревом или их сочетание, можно рассматривать как продолжение стадии поверхностной сушки с целью улучшения общей стоимости или эффективности использования энергии процесса сушки. Конвейерная сушилка горячим воздухом, коммерчески доступная от Aeroglide of Raleigh, North Carolina, USA, или роторная сушилка горячим воздухом (часто используемая в пищевой промышленности для риса и семян) может быть использована для уменьшения содержания влаги вплоть до половины от содержания влаги в природном сыром исходном материале. Самое низкое содержание влаги, существующее на стадии предварительной сушки 150, может быть установлено как точка, при которой вся «несвязанная» влага была удалена из пищевого ломтика. В одном варианте осуществления содержание влаги в картофельных ломтиках после стадии предварительной сушки 150 составляет примерно 50% по массе его природного содержания (обычно примерно 80% для картофельного ломтика) и более предпочтительно примерно от 65% примерно до 75% по массе. Условия сушки горячим воздухом предпочтительно следует поддерживать при температуре воздуха примерно от 110°C примерно до 140°C примерно в течение от 60 секунд примерно до 120 секунд. Если стадия предварительной сушки горячим воздухом 150 уменьшает среднее содержание влаги по меньшей мере до 78% или ниже, это может улучшить механическую прочность ломтика и способствовать уменьшению чрезмерных деформаций, таких как скручивание, слипание или комкование при последующей моментальной дегидратации, если она осуществляется с использованием сушки в толстом слое или роторной сушки в качестве стадии моментальной дегидратации 200.
Полагают, что улучшение механической прочности при применении сушки горячим воздухом происходит в результате создания «экзо-скелета» путем высушивания поверхности клеток, не говоря о их вялости, фазе низкой упругости, для создания укрепленного поверхностного клеточного слоя. Таким образом сухая поверхность может поддерживать основу картофельного ломтика и механически препятствует тенденции к скручиванию и деформации при вращении в барабане. Печи с падением воздуха могут быть использованы для получения механической прочности в ломтике и более высокая температура, например, от 220°C до 260°C, при скоростях падения воздуха уменьшает время обработки примерно до 15-45 секунд. Однако падение воздуха является наиболее эффективным, когда пищевые ломтики являются расположены однослойно на транспортной ленте, и это тоже самое воздействие горячего воздуха может ухудшить структуру и вкус полученного в результате чипса.
Предварительную сушку 154 также предпочтительно используют непосредственно после бланшировки в масле 114 или после обезжиривания 142. Микроволновые, инфракрасные печи или печи с нагнетаемым горячим воздухом являются подходящими стадиями процесса, как описано выше, однако, в этом случае, предварительная сушка в микроволновой печи 154 является предпочтительной, поскольку сводит к минимуму воздействие на масляное покрытие горячего воздуха, который может запустить окисление. Кроме того, предварительная сушка является наиболее легко осуществляемой с использованием линейной ленточной печи, на которой распределяются ломтики. Проникновение микроволновой энергии означает, что микроволновая предварительная сушка не требует монослоя пищевых ломтиков. Она меньше зависит от хорошего распределения и разделения ломтиков, чем предварительная сушка горячим воздухом или инфракрасными лучами, при которых энергия должна непосредственно контактировать со всеми поверхностями для эффективного нагревания.
Существенной функцией предварительной сушки является обеспечение достаточной механической прочности ломтика для прохождения через толстослойную роторную или иным образом двигающуюся моментальную сушку 200, не создавая чрезмерных дефектов формы или захвата полученных в результате чипсов. Исследования, проведенные другими людьми, показали, что во время ранних стадий сушки картофельных или других овощных ломтиков потеря тургорного давления в клеточных стенках приводит к получению вялого ломтика, то есть неспособного держаться и более вероятно приклеивающегося к поверхностям. Ломтик на этой стадии дегидратации очень подвержен раздавливанию в нежелательные дефекты формы, однократные или многократные складки, комки и кластеры из множества ломтиков, когда он сталкивается с деформирующими механическими силами во время сушки. Этот феномен представлял собой исторический барьер для использования сушки в толстом слое или колебательных системах сушки, как описано в настоящем изобретении. Следовательно, одним преимуществом предварительной сушки является возможность использования высокопроизводительных, нетребовательных к ресурсам, способов обработки в толстом слое, где пищевые ломтики непрерывно встряхиваются или вращаются. Преимущества сушки в толстом слое реализуются, поскольку стадия предварительной сушки 154 имеет место только в течение короткого периода и может быть введена между другим оборудованием для обработки в толстом слое, без необходимости в монослое.
Заявителями было найдено решение для устранения дефекта формы картофельных ломтиков с использованием линейного микроволнового агрегата, в котором картофельные ломтики перемещаются на ленте конвейера, и осуществляется их предварительная сушка. В силу природы микроволновой сушки в ломтике создается градиент влажности, таким образом, что структура чипса в центре картофельного ломтика может быть установленной, тогда как внешние области останутся непропеченными. Введение установления структуры чипса создает внутреннее строение в центре картофельного ломтика, что однако позволит ломтику оставаться эластичным и свернуться в процессе последовательных стадий сушки, но предотвратит нежелательные дефекты формы или слипание по причине полного сворачивания чипса в процессе интенсивной сушки на стадии 200. Агрегат микроволновой предварительной сушки позволит выполнить эту функцию со значительным перекрыванием ломтиков и без необходимости в монослое, так как содержание влаги будет сокращено только частично.
Слишком резкое сокращение влажного элемента перекрывающихся картофельных ломтиков приведет к слипанию и спайке ломтиков и образованию неразделимых спаек. Поэтому одним из преимуществ предварительной сушки 154 является удаление большого количества воды, и предотвращение слипания ломтиков и их разделения в последующем процессе интенсивной сушки, в результате чего получатся отдельные чипсы. Агрегат микроволновой предварительной сушки может поддерживать уровни интенсивной сушки, изложенные ниже в описании данного изобретения. Таким образом эта стадия может колебаться от 5 до 90 секунд, но обычно находится в промежутке 5-45 секунд, предпочтительно, чтобы она составляла 10-20 секунд, представляя собой порцию первой фазы сушки, и может удалять достаточное количество воды достигая точки преобразования углеводов в картофельном ломтике, как описано ниже в данной заявке. Возможно удаление установкой 50% или более водной составляющей картофельного ломтика с помощью агрегата предварительной сушки, который состоит из конвейерной микроволновой печи, в которой ломтики могут соприкасаться и перекрываться, тем не менее низкие уровни влажности увеличивают риск прилипания продукта и формирования комков, и увеличивают риск возникновения накаливания и последующих возгораний. Поэтому предпочтительно, чтобы агрегат микроволновой предварительной сушки использовался для удаления от четверти до половины первоначальной воды, например, сокращая среднюю влагу в ломтике приблизительно с 80% приблизительно до 75% водной основы (приблизительно от 4:1 до 3:1 сухой основы) или около 80% до около 65% водной основы (приблизительно с 4:1 до 2:1 сухой основы).
Картофельные ломтики, не бланшированные или предварительно не обжаренные в масле, могут быть покрыты маслом позже на соответствующей стадии 160 до должного уровня, как того требует конечный продукт. Масло необходимо для придания конечной плотности, аромата и вкусовых ощущений картофельных чипсов. Тонкий слой масла, нанесенный преимущественно капельным способом, может помочь контролировать число и размер пузырей, образующихся при интенсивной дегидратации картофельных ломтиков 200 в первичной сушке.
Количество масла, наносимого на стадии 160, можно контролировать для придания необходимых питательных и органолептических свойств. Для приводимого способа подойдет любой растительный или животный жир, синтетические масла, например кокосовое масло, хлопковое масло, пальмовое масло, пальмовый олеин, льняное масло, сафлоровое масло, высокомасляничное сафлоровое масло, пальмовый стеарин, соевое масло, подсолнечное масло, средне- или высокомасляничное подсолнечное масло, рапсовое масло, свиной жир, твердые жиры, рыбьи жиры, олестра, полиэфиры сахарозы, жирные кислоты со средней длиной цепи, диациловый глицерин, а также смесь различных масел. От выбора масла зависит конечный вкус полученного чипса, а также питательные свойства.
В одном варианте осуществления изобретения количество добавленного масла 160 такого, что содержание масла в конечном сушеном картофельном ломтике меньше чем приблизительно 10% по массе и более предпочтительно находится между приблизительно 5% и 8% массы. В альтернативном варианте осуществления изобретения добавляется масло для достижения содержания масла приблизительно меньше чем 25% окончательной массы чипса и более предпочтительно около 13%-17%, так что конечное содержание масла меньше половины обычно содержащегося количества масла в чипсах сегодня.
В одном варианте осуществления изобретения масло наносят 160 на картофельные ломтики из маслооросителя, состоящего из встроенных оросителей на маслоподатчике, встроенных во вращающийся барабан. Частота распрыскивания масла может контролироваться роторным насосом и может быть при необходимости измерено расходомером. Для более высокой точности расходомер можно разметить по массе весов податчика или весов виброподатчика или сходного устройства на входе и выходе барабана. Можно использовать конструкцию вращающегося барабана, сходную с конструкцией барабана для нанесения приправы на продукты для легкой закуски. За одну реализацию изобретения картофельные ломтики попадают в маслоороситель, диаметром 800 мм, на время около 10-30 секунд, вращающийся на скорости около 10-30 оборотов в минуту. Темп вращения должен быть установлен для поддержания достаточной разрозненности картофельных ломтиков для нанесения масла, однако точные цифры будут зависеть от размера барабана, подобранного для необходимого количества орошаемых картофельных ломтиков. Предпочтительно изготовление барабана из текстурированного металла, либо покрытого специальным защитным покрытием против прилипания, как политетрафтороэтилен (PTFE) или фторополимер, для снижения прилипания продукта к стенкам барабана. В одном варианте осуществления изобретения внутренняя часть барабана может иметь отверстия или выступы. В одном варианте осуществления изобретения внутренняя поверхность барабана содержит продольный порожек для придания вращения барабану и разделению картофельных ломтиков. Продольный порожек или шов Архимеда также может использоваться для контроля времени нахождения продукта внутри барабана. Одним из преимуществ вращающегося маслооросителя является то, что масло может быть нанесено на картофельные ломтики без необходимости в монослое и данная установка может физически расщепить комки сгруппировавшихся ломтиков.
В одном варианте осуществления изобретения стадия покрытия 160 включает монослойное нанесение масла, либо альтернативно пекарский смазчик, состоящий из вращающейся пластины или вертикальной масляной поверхности, и может быть использован для подходящих продуктов или тех продуктов, которые были покрыты монослойно. В одном варианте осуществления изобретения стадия покрытия 160 включает маринование картофельных ломтиков в масле при комнатной температуре, или бланшировку, или быструю обжарку в масле при высоких температурах, как описано выше. В одном варианте осуществления изобретения стадия предварительной сушки 150 и стадия нанесения масла 160 проходят в одном и том же вращающемся устройстве. В одном варианте осуществления изобретения добавление масла 160 происходит на стадии интенсивной дегидратации 200.
Добавление масла 160 к картофельным ломтикам дает несколько преимуществ. Например, масло можно использовать для контроля образования пузырей таким образом, что вместо больших пузырей будет образовываться множество маленьких. Это особенно характерно для медленной сушки (длительного периода), когда пар образуется менее быстро. При высокой интенсивности сушки интенсивная дегидратация обладает сходным результатом за счет другого механизма, так как выходящий пар образует пористую структуру и высвобождается внутренне давление. Далее масло подогревается микроволновым способом, особенно когда содержание влаги низкое, как в фазе 3 кривой сушки, приведенной ниже. Подогрев приводит к химическому взаимодействию ломтиков картофеля и масла, что приводит к образованию характерного запаха. Аналогичного эффекта можно добиться, если масло подготовлено и подогрето до запуска поточной линии, с помощью обыкновенных способов подогрева, микроволновый подогрев, либо другими способами и затем распыляется на продукт. В действительности масло может быть подготовлено путем использования масла в другом качестве, как, например, средство подогрева для новой линии продукта. Вместо того, чтобы, применив по назначению, выводить масло в конце фазы использования как средство подогрева, оно может быть повторно использовано в качестве присадки к маслу в изобретении заявителей. Под подготовленным маслом, упоминаемым заявителями, понимается масло, отработанное любыми средствами, включая без ограничений подогрев, оксидирование, и гидролиз. В случае, если масло применяется к продукту до микроволновой обработки, такое масло имеет дополнительное преимущество и действует в качестве энергоприемника или теплоотвода к концу цикла сушки, когда содержание влаги низкое. В пользу этого свидетельствуют эксперименты, проведенные изобретателями, которые показывают высокие выходные температуры за указанный промежуток времени или продуктов с высоким содержанием влаги, которые были обработаны маслом до микроволновой сушки по сравнению с продуктами, необработанными маслом. Следовательно, добавление масла до стадии интенсивной дегидратации 200 сокращает долю пригара при микроволновой обработке и сушка таким образом может продолжаться и снизить конечную влагу без образования нежелательного эффекта пригара в картофельных чипсах или продуктах для легкой закуски.
Далее картофельные ломтики направляются на микроволновую обработку на стадию интенсивной дегидратации 200. Для улучшения процесса контроля и получения более качественной сушки высокой интенсивности картофельные ломтики можно подавать по ленточным весам конвейеру. Сходное преимущество образуется для ломтиков из теста, которые формируются и размещаются на весах-конвейере в определенном объеме и массе. Употребляемый здесь термины «интенсивная сушка», «интенсивная дегидратация», «быстро дегидрированный», «предварительная сушка» являются синонимами и определены как моделирующие профиль дегидрирования, соответствующий продуктам фри, который встречается в немасляной среде. Средство подогрева без содержания масла может включать без ограничений микроволновое излучение, инфракрасное излучение, радиооблучение, перегретый пар, воздух и их комбинации. Первичный источник энергии применяют для выпаривания воды путем нагревания без масла, может быть дополнен дополнительными источниками тепла или источниками энергии, такими как горячий воздух, пар, перегретый пар, микроволны, инфракрасное излучение или излучение радиочастот. Коммерческое получение картофельных чипсов обычно включает в себя непрерывный процесс, при котором картофель, нарезанный ломтиками, непрерывно вводится в емкость с маслом для жарки при температуре примерно 365°F (около 185°C), продвигается через масло с помощью лопастей или других средств, и удаляется из масла примерно после двух и полутора-трех минут жарки с помощью бесконечной конвейерной ленты, когда содержание влаги чипсов было снижено примерно до 2% или менее по массе жареного чипса (приравнено примерно к 3,0% или менее от массы полученного в результате картофельного чипса). Полученный в результате продукт в основном имеет характеристики текстуры и вкуса, которые обычно потребители распознают как обычные картофельные чипсы, полученные в коммерческом масштабе непрерывным процессом.
На Фигуре 6 представлен профиль дегидратации непрерывно обжаренных картофельных чипсов 610 и взят с Фигуры 4 патента США №5643626, выданного тому же заявителю, как и настоящее изобретение. Как показано, картофельный ломтик, имеющий содержание влаги примерно более 80%, дегидратируют до содержания влаги примерно 20% примерно одну минуту, и до содержания влаги примерно менее 3% примерно через 2 минуты. На Фигуре 6 также показан профиль дегидратации жесткого картофельного чипса, обжаренного в серии котлов, имеющего более медленный профиль дегидратации 620, но все же приготовленного в горячем масле. Любой из этих профилей дегидратации 610, 620 может быть имитирован в среде, не содержащей масла в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Имитируя эти профили сушки, настоящее изобретение также может имитировать различные текстуры конечных чипсов, связанных с этими двумя профилями дегидратации 610, 620, или любой профиль в спектре любого атмосферного или вакуумного обжаривания. Неограничиваясь теорией, авторы изобретения считают, что путем имитации профиля дегидратации изобретение также эффективно имитирует превращение крахмала, которое имеет место и во многом является ответственным за текстуру конечного чипса. В этом контексте «превращение крахмала» относится к температуре и содержанию влаги большинства углеводов в пищевом ломтике, поскольку большинство углеводов проходит через каждое превращение и время большинство углеводов проводят в каждой переходной фазе (расплав/жидкость, жесткий/эластичный или стеклянный/кристаллический). Плавление углеводов и температуры фазового перехода были определены и опубликованы в другом месте, используя простые капиллярные исследования или методики, наподобие дифракционной сканирующей калориметрии (ДСК) для измерения изменения энтальпии.
Настоящее изобретение может быть использовано для имитации профиля дегидратации любого жареного продукта. Следовательно, в одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к способу микроволнового приготовления пищевого продукта для имитации органолептических характеристик продукта, приготовленного путем жарки. Пример того, как настоящее изобретение может быть использовано для получения нежареных картофельных чипсов с профилем дегидратации, который имитирует профиль дегидратации непрерывно жареных картофельных чипсов, представлен ниже.
Сначала определяют профиль дегидратации, соответствующий обжаренному пищевому продукту. Например, как указано ранее, на Фигуре 6 изображен профиль дегидратации непрерывно обжаренных картофельных чипсов 610 и профиль дегидратации жестких картофельных чипсов 620, обжареных в серии котлов. В одном варианте осуществления профиль дегидратации обжаренного продукта может быть определен посредством использования трубчатого обжарочного аппарата непрерывного действия и изъятия образцов в различные промежутки времени, соответствующие определенным временным отрезкам, или с помощью обжарочного аппарата с периодической поставкой продукта, когда образцы «извлекаются» из масла в определенные отрезки времени, а затем определяют степень влажности. Далее, данный пищевой продукт подготовлен для приготовления с использованием микроволновой печи. Например, картофель может быть подготовлен посредством бланшировки и, при желании, предварительного высушивания. Данные картофельные ломтики затем могут быть приготовлены при контролируемой мощности, соответствующей мощности, необходимой для воспроизводства, имитирования или создания в значительной степени аналогичного необходимого профиля дегидратации 610, 620, как изображено на Фигуре 6. Этого можно достичь эмпирическим путем, например, проводя эксперименты с использованием микроволновой печи с ременным приводом при постоянных настройках уровня мощности, можно удалять продукты питания, приготовленные в микроволновой печи, в определенные моменты времени и состояния, для определения соответствующей степени влажности. Данный уровень мощности может быть отрегулирован в соответствии с требованиями для определенной системы микроволновой печи и комбинации используемого ломтика пищевого продукта. Следовательно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, данная регулируемая мощность представляет собой мощность, которая необходима для воспроизводства профиля дегидратации обжаренного пищевого продукта, включающую в себя мощность первой микроволновой печи и мощность второй микроволновой печи. В одном варианте осуществления данная контролируемая мощность соответствует точкам фазового перехода степени дегидратации данного ломтика пищевого продукта, которые, как считается, относятся к фазовым переходам крахмала. Рассмотренный выше пример представлен в целях иллюстрации, а не для ограничения. Этот же метод, описанный выше, можно использовать для имитации профиля дегидратации других обжаренных пищевых продуктов, в том числе, но не столько, маисовых чипсов, кукурузных чипсов, картофеля фри и блинчиков из тертого картофеля. Поскольку эти продукты имеют различную изначальную степень влажности и могут быть, при желании, предварительно высушены (например, в тостере), данный профиль микроволновой сушки должен быть адаптирован, чтобы удовлетворять требованиям, описанным выше.
В одном варианте осуществления стадия моментальной дегидратации 200 включает в себя воспроизведение профиля дегидратации до степени влажности примерно от 2% примерно до 15% и предпочтительно примерно от 4% примерно до 8% по массе, во временной отрезок, аналогичный времени, необходимого для сравнения обжаренного пищевого продукта. Скорости дегидратации и степени фазового перехода крахмала данного профиля дегидратации должны быть схожими и, предпочтительно, совпадать с таковыми для сравниваемого обжаренного пищевого продукта, для достижения аналогичной структуры. Например, в одном варианте осуществления на основе картофеля, настоящее изобретение включает в себя уменьшение степени влажности некоторого количества картофельных ломтиков с более чем приблизительно 60% влажности по массе до менее чем 20% влажности по масса в немасляной среде за время примерно меньшее 60 секунд. В одном варианте осуществления данная стадия моментальной дегидратации 200 дополнительно включает в себя уменьшение степени влажности в данных ломтиках с первоначальной степени влажности примерно от 65% примерно до 80% по массе, примерно до менее чем 15% по массе, в немасляной среде, за время, меньшее примерно 120 секунд. В одном варианте осуществления данная стадия моментальной дегидратации дополнительно включает в себя снижение степени влажности примерно менее чем до 10% по массе, или предпочтительно менее чем 2% по массе, на данной стадии моментальной дегидратации за время, меньшее чем 180 секунд.
Фигура 2 представляет собой графическое представление степени влажности, представленное с помощью кривой дегидратации влаги 220 и температурной кривой 270 картофельного ломтика, находящегося на стадии моментальной дегидратации в микроволновой печи, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, до момента моментальной дегидратации, данный картофельный ломтик имеет природную, исходную степень влажности приблизительно чуть больше 80% по общей массе 201. Безусловно, в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, бланшированный и/или предварительно высушенный ломтик картофеля может иметь более низкую степень влажности, как описано выше. Различные виды картофеля или другие пищевые вещества (например, морковь, пастернак, брокколи или цветная капуста) будут иметь различные содержания исходной влажности, которые могут отличаться от описанных выше. На этой стадии, 201, картофельный ломтик является влажным, скользким, эластичным и гибким. Поскольку картофельный ломтик становится более дегидрированным, он становится суше, менее скользким, но остается эластичным и гибким 202. На этой стадии 202 ломтик является мягким и обладает слабой способностью сопротивляться свертыванию благодаря потере давления разбухания. Начало образования пузырей начинает проявляться по всему ломтику, но наибольшая концентрация образования пузырей возникает в основном на краях, в виде маленьких, плоских, неправильных форм. Начало образования пузырей может облупливаться, подразумевая возможный паровой взрыв изнутри ломтика. Никакого растрескивания не наблюдается на этой стадии 202. В этой приблизительно той же временной рамке температура картофельного ломтика достигает температуры точки кипения 272, и скорость испарения воды 222 является относительно высокой. В точке, обозначенной номером 203, картофельный ломтик суше, чем в 202, и по всему ломтику проявляется большее количество мест образования пузырей. Некоторая жесткость в центре ломтика была восстановлена, однако картофельный ломтик все еще является гибким, и другие поверхности являются эластичными. Картофельный ломтик не является скользким на этой стадии 203. Температура картофельного ломтика остается ровной 274 недолго после того, как картофельный ломтик достигает приблизительно температуры точки кипения воды при атмосферном давлении. Наблюдается также замедление скорости дегидратации, обозначенной небольшим выравниванием 224 кривой дегидратации влажности 220. Не будучи ограниченными теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что наблюдаемое выравнивание 224 кривой дегидратации совпадает с точкой плавления крахмала 250, как определено в научной литературе, используя методы ДСК, где большинство твердых частиц крахмала начинает плавиться. В варианте осуществления картофельного ломтика точка плавления крахмала 250 возникает, когда ломтик дегидрирован до примерно 50% влажности по весу и когда температура ломтика является примерно 100°C. Для более простого объяснения период до этой переходной точки был классифицирован как фаза 1.
В точке 204 более сухой картофельный ломтик продолжает проявлять больше пузырей по всей периферии ломтика. Ломтик на этой стадии 204 является все еще эластичным и гибким. В точке 205 картофельный ломтик находится на второй фазе сушки (или фаза 2), которая возникает между двумя идентифицированными переходными точками 250, 260 и где крахмал, как полагают, является в первую очередь резиной 226. Ломтик в точке 205 суше, чем ломтик в 204, и имеется начало проявления шероховатой поверхности и некоторой степени вялости, указывая на то, что весь ломтик еще не является полностью затвердевшим. В точке 206 ломтик является твердым и представляется затвердевшим. Проявляется некоторая ломкость с определенной степенью смягчения. Вся поверхность является шероховатой.
В точке 207 имеется выравнивание кривой, обозначенной номером 228. Снова, не будучи ограниченными теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что такое выравнивание 228 возникает, поскольку крахмал вступает в стадию перехода в стеклообразное состояние 260, и твердые частицы крахмала начинают входить в стеклообразное состояние, обозначенное фазой 3. В точке 208 картофельный ломтик является суше и более ломким, чем при цифре 207, и поверхность имеет сходство с плоским диском. В точке 209 картофельный ломтик является суше и более ломким. В точке 210 ломтик является суше и более ломким, чем при 209, и наблюдаются некоторые вздутые пузыри. При цифрах 212, 213, 214 и 215 картофельный ломтик подобен по виду, как в цифре 211. Поскольку содержание влажности в картофельном ломтике является низким и оставшаяся влажность является менее доступной для микроволновой энергии для связывания в конечном стеклообразном состоянии 230, температура пищевого ломтика возрастает 280, что благоприятно увеличивает интенсивность аромата приготовленного картофеля или придает характерный аромат жареного в пищевом ломтике в фазе 3 стадии сушки, если ломтики заранее пропитаны маслом. Для заранее пропитанных маслом ломтиков во время фазы 3 цикла сушки, при низком содержании влажности, микроволновая энергия, как полагают, предпочтительно связывается с маслом. При этом наблюдали образование благоприятного характерного жареного аромата. Далее, масло действует в качестве поглотителя тепла, который помогает предупредить подгорание и обеспечивает более широкие возможности для контроля влажности в конце процесса сушки. Вследствие этого заранее пропитанные маслом ломтики делают процесс более контролируемым и продукты вырабатывают аромат, более характерный жареным чипсам. Пар также может быть использован в конце цикла сушки для того, чтобы помочь контролировать сушку до ровной скорости между ломтиками и чтобы избежать подгорания продукта.
Фигура 3 является альтернативным графическим изображением содержания влажности тех же картофельных ломтиков, обозначенных на Фигуре 2. Вместо измерения содержания влажности на основании общей массы, например массы воды, разделенной на сумму массы воды и сухих твердых частиц, содержание влажности обозначено как соотношение влажности, оставшейся в картофельном ломтике, к сухим твердым частицам в картофельном ломтике. Фактические скорости сушки, определенные как граммы воды, удаленной в секунду, в виде соотношения твердых частиц, как показано на Фигуре 3, является прямым, первичным и, следовательно, более полезным измерением условий процесса, требуемых для достижения целевых текстур, в противоположность измерению, соответствующему поглощенной микроволновой силе, поскольку сила, поглощенная продуктом, специфична к углублению и комбинации продукта. Было обнаружено, что обозначение, как на Фигуре 3, является полезным инструментом для определения и лучшего изображения трех различных фаз сушки, которые, по-видимому, помечены переходными точками крахмала. Действительно, эксперименты показали, что скорости сушки и переходные точки могут быть определены аккуратно и являются весьма воспроизводимыми - особенно, когда для определений используют гомогенизированный образец еды и/или определенный вес ломтика. Поскольку эти скорости сушки ассоциируют с различными текстурами продукта, представляется возможным точно определить переходные точки углевода и взаимосвязь между профилем дегидратации и показатели конечного продукта. Следует отметить, что цифры 201-215 на Фигуре 2 указывают те же данные, в разных единицах измерения, как и соответствующие цифры 301-315 на Фигуре 3.
Как показано на Фигуре 3, кривую сушки разделили на три определенные скорости или фазы сушки. Первая фаза или первые скорости дегидратации 322 начинается, когда температура пищевого ломтика достигает точки кипения и уровень влажности начинает уменьшаться. Линия откоса 322 обозначает скорость дегидратации первой фазы, которая представляет собой 0,2 грамма влажности на грамм твердых частиц в секунду, показанную в варианте осуществления. Как только картофельный ломтик достигает своего диапазона точки плавления крахмала 350, скорость дегидратации замедляется. Вследствие этого скорость дегидратации второй фазы 326, показанная на Фигуре 3, представляет собой 0,03 грамма влажности на грамм твердых частиц в секунду. Скорость дегидратации второй фазы постоянна до тех пор, пока крахмал картофельного ломтика не достигнет стадии перехода в стеклообразное состояние 360 и пройдет в фазу 3. В фазе 3 стадии дегидратации 330 температура пищевого ломтика увеличивается для придания желаемого характерного аромата. Точное увеличение температуры и профиль будут зависеть от уровня ранее примененного масла, а также от других энергетических факторов сушки.
Возрастание температуры продукта представляет собой изменение в поглощении микроволновой энергии водой во время последней стадии сушки. Сушка продукта может быть остановлена непосредственно перед тем, как температуры быстро возрастают к концу цикла сушки, когда микроволновая энергия нагревает основу органического вещества напрямую, чем воды. Точный профиль температур будет частично зависеть от состава продукта и может быть определен с помощью испытания и ошибки и затем установлен в качестве контрольного параметра процесса. Вследствие этого, в одном варианте осуществления, картофельный ломтик удаляют со стадии нагревания 330, когда картофельный ломтик достигает определенной температуры. Путем удаления продукта до возникновения значительного возрастания температуры образование акриламида может быть минимизировано. В одном варианте осуществления пищевые ломтики удаляют из микроволновой печи в то же время, когда ломтики достигнут температуры примерно 110°C и, предпочтительно, до достижения примерно 140°C и оптимально до достижения примерно 120°C для сокращения образования акриламида. В одном варианте осуществления стадию нагревания 330 проводят под вакуумом для дальнейшего сокращения образования акриламида. В одном варианте осуществления эксплозивной дегидратации стадию 200 проводят в вакуумной микроволновой печи. Такой вариант осуществления успешно уменьшает температуру пищевых ломтиков во время дегидратации, приводя к пониженным уровням акриламида. Специалисты в данной области техники оценят, что, путем проведения процесса под вакуумом, параметры температуры и влажности конверсии крахмала преобразуют, и это может быть использовано для дальнейшего управления текстурой конечного продукта. Следовательно, в одном варианте осуществления всю или часть микроволновой дегидратации проводят под вакуумом, где уровень вакуума выбирают в соответствии с желаемой текстурой конечного продукта. В одном варианте осуществления микроволновая печь включает микровакуум между примерно 20 до примерно 80 мм рт.ст., где точка кипения воды составляет менее примерно 46°C, или высокий вакуум между примерно 150 до примерно 250 мм рт.ст., где точки кипения влажности составляют между примерно 60°C и примерно 70°C. В одном варианте осуществления вакуум может быть ослаблен или частично ослаблен к концу цикла сушки для поддержания образования аромата в хрустящем картофеле. С другой стороны, низкий вакуум примерно от 500 до примерно 700 мм рт.ст., где точки кипения влажности составляют между примерно 90°C и примерно 98°C, может быть применен к немного более низким температурам продукта, при сокращении риска ионизации разреженной атмосферой, содержащей микроволновую энергию. В одном варианте осуществления уровень вакуума является повышенным к концу цикла сушки для избежания подвергания чувствительным к нагреванию питательных веществ повышенным температурам, когда содержание влажности является низким, и, следовательно, для сокращения образования акриламида. Конечно, необходимый уровень вакуума может зависеть от одного или более факторов, включающих основу питательных веществ, желаемую степень растрескивания, микроволновую силу, форму субстрата пищи, и т.д. Вследствие этого вакуум может находиться в диапазоне от 0 до примерно 760 мм рт.ст.
Следует отметить, что конкретные скорости дегидратации, обозначенные для трех фаз дегидратации, показанных на Фигуре 3, попросту указывают один вариант осуществления настоящего изобретения. Фактические откосы сушки можно контролировать для модулирования жарки с учетом силы, предоставленной микроволновой печью, конструкции аппликатора и композиции пищевого ломтика.
Приведенная ниже таблица 1 показывает скорость обезвоживания для этих трех фаз для отдельной полости или углубления (подающее устройство) при проходе ленточного конвейера многорежимной микроволновой печи при двух различных уровнях мощности. Такая информация представляется в целях иллюстрации, но не ограничения изобретения. Объем притязаний заявленного изобретения относится к любой микроволновой системе, где имеет место поглощение энергии ломтиком пищи в микроволновом поле, и не ограничивается специфическими особенностями, такими как количество, местоположение, конструкция или ориентация входов волновода; микроволновая частота; число мод; форма полости (подающего устройства) и т.д.
Для получения приведенной в таблице 1 информации использовали нагревающую камеру микроволновой печи, содержащую в среднем 39 картофельных ломтиков (Satuma), эквивалентом сухой массы в любой момент приблизительно 35 г. При Pf=6 (в этом примере "средняя" мощность) для достижения скорости сушки приблизительно 0,2, 0,03 и 0,004 грамм влаги на грамм сухой массы в секунду при времени сушки, приведенном на Фигуре 3, требовалось поглощения приблизительно 2,6, приблизительно 0,8 и приблизительно 0,2 кВт микроволновой мощности (3,5 кВт всего). Поэтому распределение поглощенной мощности для Фазы 1, Фазы 2 и Фазы 3 составляет приблизительно 73%, приблизительно 23% и приблизительно 4% полной поглощенной мощности соответственно. Аналогично при Pf=3 (в этом примере "низкая" мощность) скорости сушки приблизительно 0,065, приблизительно 0,01 и приблизительно 0,001, приведенные на Фигуре 4 (обсужденные ниже), требовалось поглощения приблизительно 1,3, приблизительно 0,2 и приблизительно 0,04 кВт микроволновой мощности (приблизительно 84%, приблизительно 13% и приблизительно 4%) соответственно (1,5 kW всего). Эти числа в этом рабочем примере обеспечивают специалиста руководством к распределению мощности, необходимой в процессе сушки в микроволновой печи (взрывная сушка). Однако эти величины определены для полупроизводственного процесса (микроволновый резонатор и источник мощности) и должны гарантировать, что поглощенная мощность предоставляет желаемую скорость сушки, указанную в граммах влаги на грамм сухой массы в секунду, для каждой используемой полости.
Так как фактическая поглощенная энергия является функцией желаемой полости и продукта, для установления соответствующей мощности прямой волны должна быть известна эффективность определенной микроволновой системы. В этом случае предполагаемая эффективность сцепления приблизительно 70%, Pf=6 "средняя" установленная мощность соответствует достигаемой в полости мощности 5 кВт, и Pf=3 "низкая" установленная мощность соответствует достигаемой в полости мощности 2 кВт (лишняя энергия поглощается стенами полости или углубления и внутренними поддерживающими структурами). В обоих случаях отраженная мощность была около 1 кВт, соответствуя фактически устанавливающейся используемой в экспериментах мощности прямой волны 6 кВт и 3 кВт для прохождения мощности Pf=6 и Pf=3 соответственно.
Таблица 1
Скорость сушки (граммы влаги на грамм сухой массы в секунду)
Примеры скорости обезвоживания ломтиков картофеля при соответствующем непрерывном обжаривании однородных PC
Pf=6 (Фигура 3)
Pf=3 (Фигура 4)
Фаза 1
0,2
0,065
Фаза 2
0,03
0,01
Фаза 3
0,004
0,001
Не будучи ограниченными в соответствии с теорией, изобретатели считают, что фаза 1 и фаза 2, как предполагается, являются ответственными за подражание структуре, получаемой при обжаривании с использованием раскрытого безмасляного метода сушки. Фаза 1 соответствует испарению большого количества воды. В фазе 1 скорости сушки являются самыми высокими, и изобретатели заметили, что эти скорости сушки часто являются одинаковыми между "различными" пищевыми ломтиками (например, сырые ломтики и ломтики теста с одинаковой исходной влажностью) для данных установленных микроволновых условий. Это происходит, вероятнее всего, из-за «свободной» природы влажности, удаляемой на этой фазе. Фаза 2 имеет отношение к времени значительного переноса крахмала, в течение которого нативный крахмал, как полагают, находится в расплавленном состоянии, так как это, как известно, происходит приблизительно при 50%-ной влажности (1 г воды на г твердых частиц крахмала сухого основания) при 100°C. Крахмал традиционно медленно плавится в реакторных жаровнях и быстро в непрерывных жаровнях, так что результирующая структура изменяется от хрустящей до хрупкой. Не будучи ограниченным теорией, возможно, что на фазе 2 скорость сушки может зависеть от природы пищевого ломтика, так же как и от используемой для сушки энергии, так как можно ожидать, что ограничивающие диффузию факторы больше влияют на перенос воды, чем на фазе 1. На фазе 3 крахмал и вследствие этого структура застывает, таким образом фаза 3 прежде всего влияет на конечный аромат и цвет чипса и также облегчает равновесие распределения влажности в пределах и между пищевыми ломтиками.
Зная, что профили сушки могут быть разделены на три различные фазы, и понимание, что эти фазы влияют на готовое изделие по-разному, профиль сушки может быть определен таким образом, чтобы управлять структурой и ароматом продукта подобно сегодняшнему изменению профиля жарки от проходного до реакторного. Например, для достижения реакторной структуры, на фазе 2 входную энергию понижают, чтобы моделировать более медленное плавление крахмала, которое происходит в реакторных чипсовых жаровнях. Фактически, микроволновая печь может быть настроена таким образом, чтобы предоставить те же самые эффекты, что и жаровня, - используя перенос энергии, чтобы воспроизвести кондуктивную теплопередачу без использования масла.
В одном воплощении изобретения непрерывная микроволновая полость или углубление разделена на многократные непрерывные полости через ряд заслонок или задвижек. Выбирая соответствующие положения для каждого преграждающего устройства, можно независимо регулировать вход микроволновой энергии в каждой точке кривой сушки. Это позволяет пользователю определить и управлять различными скоростями сушки в течение каждой фазы или, если желательно, в пределах фазы. Поэтому скорость сушки фазы 2 может быть понижена, как для указанной выше структуры «реактора», или может, например, быть увеличена, чтобы соответствовать той же структуре фазы 1, для того чтобы сократить полное время сушки, в то время как скорость сушки в фазе 3 может, например, быть уменьшена, для того чтобы предоставить более широкое окно управления влажностью пищевого ломтика и выходными температурными условиями.
В предпочтительном воплощении изобретения скорости сушки в фазе 1 и фазе 2 (R1 и R2) регулируются независимо от скорости сушки фазы 3 (R3) при использовании микроволновых полостей, которые полностью разделены посредством микроволновой заслонки. Хотя аналогично при времени пребывания, моделирующем жаровню, требуемые мощности этих двух полостей отличаются порядком 20:1 для R1/R2:R3. Приборы для контроля температуры, влагосодержания и других параметров можно использовать на выходе R1/R2 полости и, необязательно, R3 полости, как часть стратегии проверки качества продукта. Эту ситуацию можно далее создать при помощи конвейера для транспортировки продукта между микроволновыми полостями или микроволновой печью и другими элементами установки.
Разделение стадий микроволновой сушки дает преимущество контролирования окончательного аромата чипсов, особенно при изготовлении масляных чипсов. Влагосодержание может быть снижено контролируемым образом до 3%-7% в R3 полости, что значительно снижает время, требуемое на окончательной 300 стадии сушки. Так как окончательная сушка обычно включает горячий воздух, это снижает подвергание чипса окислительным реакциям и может сократить окончательное время сушки с 40 минут до 5 минут.
Альтернативное воплощение изобретения использует микроволновую сушку партии вместо непрерывной микроволновой сушки. Квалифицированным специалистам известны микроволновые печи, которые работают с партиями продукта, или при непрерывной или пульсирующей подаче мощности. В качестве ссылки, типичная домашняя духовка для получения фазы 1 показывает скорость сушки в 10 раз медленнее, чем пример, приведенный для Pf=6 в указанной выше таблице 1, и приблизительно в 4 раза более длинное полное время сушки. Как показано выше, этот метод дает более твердую структуру продукта и создает более стимулирующие условия контроля для удаления продукта при равновесном, устойчивом влагосодержании в конце цикла сушки, так как подводимая мощность остается постоянной, даже при низкой влажности к концу цикла сушки.
Поэтому в одном воплощении изобретения используется микроволновая печь для партии с подводимой мощностью, отрегулированной на время цикла сушки, чтобы моделировать профиль энергии непрерывной системы сушки. В качестве примера, но не ограничиваясь им, для приведенного выше в таблице 1 примера Pf=6 подводимая мощность (которая определяется загрузкой продукта и формой полости) была уменьшена одновременно с началом каждой фазы так, чтобы фаза 1 получила приблизительно 73%, 2 фаза получила приблизительно 23% и 3 фаза получила приблизительно 4% полной энергии, требуемой для сушки. Профиль мощности может быть изменен так, чтобы предоставить желаемому продукт наиболее экономичные условия сушки пищевых ломтиков, принимая во внимание, что для содействия процессу сушки при этом может использоваться добавление горячего воздуха и экстракция паром. В одном воплощении изобретения применяют принцип регулирования подводимой мощности во время сушки партии продукта, работая с микроволновой камерой под вакуумом, как описано выше.
Фигура 4 представляет собой другое графическое представление скорости обезвоживания множества картофельных ломтиков в соответствии с одним воплощением настоящего изобретения. Входная микроволновая мощность энергии на кг, которая приводит к результатам, приведенным для фигуры 4, была ниже, чем мощность, используемая для получения данных на фигуре 3. Как показано на фигуре 4, существует три различных фазы сушки, которые имеют высокую линейную корреляцию. Первая скорость обезвоживания фазы 422 составляет приблизительно 0,065 грамм влаги на грамм твердого тела в секунду. Вторая скорость обезвоживания фазы 426 составляет приблизительно 0,01 грамм влаги на грамм твердого тела в секунду и третья фаза 430 включает скорость обезвоживания приблизительно 0,001 грамм воды на грамм твердого тела в секунду.
Фигура 5 представляет собой приблизительное, сравнительное графическое представление данных, изображенных на фигуре 3 и фигуре 4. Нижняя линия 322a, 326a и 330a и верхняя линия 422a, 426a определяют окно скорости сушки, в котором была воспроизведена целевая структура исследуемого хрустящего картофельного продукта. Поскольку линии, изображающие скорости обезвоживания на фигуре 3 и фигуре 4, имели приемлемую кривизну, верхние и нижние линии являются приблизительными. В результате цифры имеют надпись "a", указывающую на небольшое изменение.
Как показано, первая скорость обезвоживания 322a, вторая скорость обезвоживания 326a и третья скорость обезвоживания 330a от микроволновой печи, работающей при мощности, необходимой для достижения указанных скоростей обезвоживания 322a, 326a, формируют нижнюю границу. Точно так же первая скорость обезвоживания 422a и вторая скорость обезвоживания 426a от микроволновой печи, работающей при мощности, необходимой для достижения указанных скоростей обезвоживания 422a, 426a, определяют верхнюю границу. Это представляет собой заштрихованную область между этими двумя границами, которая соответствует области, которая подражает профилю обезвоживания 510 непрерывно жарившегося во фритюре тонко нарезанного, плоского картофельного чипса. Следовательно, в соответствии с одним воплощением настоящего изобретения, профиль обезвоживания пищевого ломтика, который обеспечивает структуру и органолептические свойства, подобные его жареной копии, но достигаемые в безмасляной среде, лежит в заштрихованной области.
В результате исследование микроволновой сушки пищевых ломтиков показало три различных фазы сушки, которые, кажется, отмечены точкой перехода крахмала, точкой плавления и точкой застывания. В фазе 1 скорости сушки являются самыми высокими до плавления крахмала и существенно удаляется несвязанная вода. Быстрее эта влага удаляется более пористой поверхностью ломтика и, как следует ожидать, будет меньшее конечное число пузырей. В фазе 2 скорости сушки являются промежуточными скоростями плавления крахмала и скорость, при которой пищевой ломтик переходит через эту фазу, влияет на то, какая устанавливается структура в конечной легкой закуске. В фазе 3 скорости сушки являются самыми низкими после перехода крахмала в стеклообразное состояние. В фазе 3 развивается аромат и цвет и уравновешивается влажность. Отмечается, что приготовленному картофелю передается аромат жареного, особенно когда на пищевом ломтике присутствует масло и масло и пищевой ломтик нагреты с помощью микроволновой энергии, связывающейся предпочтительно с маслом при более низком влагосодержании и добавлении небольшого количества нагревающего пара, присутствующего в течение этой заключительной стадии испарения влаги. Это приводит к относительно более высокой температуре выхода, но большему контролированию продукта и условий процесса на конечной стадии сушки в микроволновой печи.
Оказывается, что скорости сушки фазы 1 и фазы 2 пропорционально связаны в случае непрерывной сушки в однородной микроволновой области. Далее, оказывается на фазе 1 получается независимый продукт, в то время как на фазе два получается зависимый продукт. Другими словами, представляет ли продукт или пищевой ломтик тонкий слой на основе теста или ломтик сырой пищи, типа картофеля, фаза 1, или первый наклон сушки, приведет к несколько одинаковым результатам для нарезанных и пищевых продуктов на основе теста, обработанных одинаковой испаряющей энергией. Фаза 2, или второй наклон сушки, дает более зависимый продукт и скорость сушки меняется между нарезанной пищей и пищевыми продуктами на основе теста. Например, для ломтиков сырого картофеля наклон скорости обезвоживания фазы 1 к фазе 2 составляет примерно 6,5:1. Для ломтика картофельной пасты наклон скорости обезвоживания фазы 1 к фазе 2 составляет примерно 3:1 в отдельной непрерывной полости. Картофельная паста, которая имеет свободно связанную сеть ячеек, вызванную разрушением ее природной последовательности, и поэтому ослабленная относительно целостности природной пластины, будет обычно иметь преимущество при обработке при самой высокой скорости сушки для фазы 1, чтобы избежать взрывного пара и минимизировать любую тенденцию расслаиваться в хрупкий шар или воздушный шар, в большие пузыри, которые могут возникнуть из-за внутреннего давления пара при указанных пониженных начальных скоростях сушки.
Одним важным преимуществом настоящего изобретения является то, что скорость микроволновой сушки может влиять на структуру продукта. Следовательно, при знании точек перехода углевода, которые легко определить, используя ременно-приводную микроволновую полость, может быть определен профиль обезвоживания, который управляет структурой продукта, как желательно. Используемые продукты легких закусок могут быть сделаны от ломтиков пищи, включая свежие сырые материалы, при первичном или взрывчатом времени сушки приблизительно от 30 секунд до более чем 12 минут. При более длительном времени сушки (особенно более длительное время на фазе 1 и 2) создается немного более тяжелая и остекленевшая структура, подобная структуре жареных в чане партий твердых кусочков картофельных чипсов. Например, чтобы достигнуть структуры, подобной структуре, получаемой при жарке в чане, входная энергии на фазе 2 может быть снижена, чтобы смоделировать фазу более медленного плавления крахмала, которая имеет место сегодня при жарке чипсов в чановых жаровнях. Более быстрое время сушки (особенно более короткое время на фазе 1 и 2) создает более легкие и хрупкие структуры, подобные жареным пищевым легким закускам, приготовленным в непрерывных жаровнях сегодня. Фактически, микроволновая печь может быть настроена так, чтобы получить те же самые эффекты, что и в жаровне, и может таким образом копировать теплопередачу без использования масла.
Дальнейший ряд экспериментов был выполнен, чтобы определить количество предпочтительных скоростей сушки для каждой из трех фаз, используя свежеприготовленные картофельные пищевые ломтики для получения пригодных в качестве легкой закуски пищевых продуктов. Были получены сырые картофельные ломтики, используя один из известных методов бланшировки, чтобы получить природное влагосодержание приблизительно от 75% до 82% и толщиной влажного кусочка 1,4 мм. Полученные предпочтительные скорости приведены в таблице 2 ниже.
Таблица 2
Фазовые скорости сушки для пищевых ломтиков на основе картофеля: данные скорости выражены в граммах удаленной влаги в секунду на грамм сухого вещества (сухого основания)
Более твердая хрустящая структура
↔
Более легкая хрупкая структура
Минимальная скорость
Предпочтительный для структуры диапазон
Максимальная скорость
Фаза 1
0,02
0,06-0,18
0,20
Фаза 2
0,004
0,01-0,06
0,08
Более бледный, магкий аромат
↔
Более пищевой, жесткий аромат
Минимальная скорость
Предпочтительный для вкуса диапазон
Максимальная скорость
Фаза 3
0.0005
0,002 - 0,02
0,03
В одном воплощении изобретения обрабатывают картофельные ломтики толщиной в пределах от 1,0 мм до 3,0 мм, но предпочтительно от 1,3 до 2,0 мм, используя одну из комбинаций раскрытых выше скоростей сушки. В одном воплощении изобретения обрабатывают пищевые ломтики на основе картофеля в сложной форме пеллет толщиной в пределах от 1,0 мм до 3,0 мм, но предпочтительно от 1,3 до 2,5 мм, используя одну из комбинаций раскрытых выше скоростей сушки. Как уже описано, каждая фаза может независимо изменяться в непрерывном или серийном производстве, между максимальными и минимальными пределами, приведенными в таблице 2, чтобы произвести желательный аромат, структуру и признаки внешнего вида продукта в законченном виде или оптимизировать обработку или техническое решение для используемого производственного оборудования. Поэтому в одном воплощении изобретения для обработки пищевого ломтика может использоваться любая комбинация вышеупомянутых скоростей сушки для каждой фазы.
Метод был изобретен, используя микроволновую печь для моделирования не масляной кулинарной среды и точно определенные скорости сушки для каждой фазы, чтобы смоделировать жареный пищевой продукт. Этот метод является новым в использовании микроволновой полости, чтобы произвести данные, которые позволяют идентифицировать переходы крахмала и углевода, и для предоставления той информации, которая имеет прямое отношение и применима к проектированию процесса, который подбирает признаки пищевого продукта для легкой закуски, чтобы смоделировать ее жареную копию. В то время как переходы крахмала, как известно, происходят при обычных процессах жарки, исторически экспериментальный шум, связанный с методами определения профилей сушки, маскировал возможность определить переходы крахмала с любой точностью. Одно преимущество заявленного метода состоит в том, что он не требует специального или сложного аналитического оборудования (например, Дифракционная Сканирующая Калориметрия) для определения точек перехода углевода, а использует пилотные или производственного масштаба процессы, обычные для используемых производственных средств. Дальнейшее преимущество состоит в том, что метод является достаточно точным, чтобы оптимизировать признаки продукта и определить соответствующие условия процесса и использовать эту информацию для проектирования крупномасштабной поточной линии, которая точно воспроизводит лабораторный или пилотный продукт в коммерческом масштабе. Так как скорости сушки зависят от степени однородности пищевого продукта, его размера, формы, рецепта и состава, предпочтительно создать начальные кривые сушки продукта на гомогенной основе с самой простой геометрией, состоящего из первичного углевода с, необязательно, контролируемым количеством масла. Последующая оптимизация условий процесса может быть выполнена согласно заключительным композиционным и размерным признакам обрабатываемого продукта.
Предпочтительной экспериментальной пилотной установкой является единичная камера, непрерывная конвейерная микроволновая печь, оборудованная открывающейся сбоку панелью, которая обеспечивает полный проход ремня между входным отверстием и выходными заслонками. Для этой цели была разработана и построена установка С-ТЕСН, Capenhurst, Великобритания. Перед использованием оборудование должно быть температурно уравновешенно при предварительно определенной, фиксированной мощности. Пищевые ломтики готовят и подают в микроволновую печь при однородной конфигурации рядов и колонок. Для улучшения точности пищевые ломтики должны быть выбраны таким образом, чтобы иметь одинаковый размер, форму, вес, влагосодержание и влагораспределение. Для максимальной однородности кусок-к-куску пищевые ломтики могут быть гомогенизированы (например, истиранием или помолом) и затем им придана консистенция пеллет, необязательно включающий смесь компонентов, чтобы сделать при желании сложный продукт. Работая при фиксированной мощности, можно регулировать время пребывания пищевых ломтиков в нагревающейся полости микроволновой печи, чтобы достигнуть на выходе выбранных целей, например влагосодержание, цвет, твердость или структура. Когда процесс достигает устойчивого непрерывного пробега, ленточный конвейер и микроволновую энергия одновременно останавливают в точке, когда полный пищевой ломтик только что полностью вошел в нагревающуюся камеру. Полость открывают и образцы удаляют в каждой точке вдоль ремня для лабораторного анализа влажности. Для каждой точки вдоль ремня предназначена величина времени, разработанная в эксплуатационных тестовых режимах. Как правило, шесть копий этого эксперимента с этим пищевым продуктом в условиях процесса дают достаточно точные экспериментальные результаты. В течение этого эксперимента необязательно может быть измерен также температурный профиль.
Знание температуры и влагосодержания крахмала или углевода может помочь в предсказании точек перехода со ссылкой на научную литературу или может использоваться для того, чтобы влиять и управлять химическими реакциями, которые происходят в пищевом продукте в течение обработки. Когда описываемый метод используется для изучения химических реакций в пищевых продуктах, к соответствующей стадии камеры микроволновой печи могут быть добавлены дополнительные функциональные возможности, типа горячего воздуха для контроля температуры окружающей среды или мгновенной реакции, подавляющей метод (например, холодный углекислый газ).
2
2
2
Процентную потерю влажности, определенную в течение долгого времени с помощью лабораторного анализа, преобразуют в скорость потери влажности сухим основанием. Потеря влажности сухого основания делает любые переходы при скоростях сушки более очевидными. Разработчик процесса может затем применить линейную регрессию, чтобы получить наиболее пригодные линии и вследствие этого скорости сушки на фазе. Разработчик продукта может ожидать достижения линейных корреляций с r>0,8 и обычно r>0,9 с потенциалом для фаз 1 и 2, чтобы достичь r=1,0 для четко организованных экспериментов. Для пищевого ломтика на основе картофеля, высушенного до меньше чем 10%-ной влажности, могут быть определены два перехода и три фазы сушки. Только для примера, точки перехода картофельного крахмала могут номинально ожидаться в конце фазы 1 при влагосодержании в сухом основании приблизительно от 0,8 до 1,2, но обычно приблизительно 1,0 (50% воды) для природных ломтиков картофеля и в конце фазы 2 при влагосодержании в сухом основании между 0,10 и 0,50, но обычно приблизительно 0,25 (20% воды) для природных ломтиков картофеля. Для этого метода процесс сушки можно счесть полным при влажности сухого основания 0,05 (приблизительно 5%-ное содержание воды). В этом случае влагосодержание относится к среднему влагосодержанию для пищевого ломтика, учитывая, что из-за характера процессов сушки пищевой ломтик может содержать градиент влажности.
Посредством многократного изучения (в несколько шагов) или обработки управление данными стадиями позволит смоделировать сенсорные свойства обжариваемых и приготавливаемых иным образом продуктов питания в целях получения необходимого конечного результата. Сенсорные свойства можно оценить с использованием хорошо известного метода согласования оценок или фальш-панели. При наличии информации о параметрах приготовления (влажности, времени) возможно сократить количество шагов (циклов). В качестве альтернативы, если известна полная и достаточно точная кривая дегидратации, либо ее можно определить для продуктов питания и исследуемых процессов, такую информацию можно квантифицировать и точно смоделировать, определив силу микроволнового излучения, необходимого для подгонки под интенсивность съема воды в используемой системе приготовления пищи, тем самым сокращая количество шагов (циклов).
Конвейерная или роторная микроволновая печь может быть использована на стадии интенсивной дегидратации 200. Конвейерные микроволновые печи известны из опыта применения при дефростации мясных и рыбных продуктов и существуют в наличии на рынке, представлены компаниями Ferrite, Inc. of Nashua, New Hampshire, USA. Они могут быть применены в нашем случае. Конвейерные микроволновые печи с одним или несколькими резонаторами наиболее удобны применительно к обрабатываемым порциям, которые располагают (формируют, размазывают, выкладывают в форме, или располагают иным образом) в определенном порядке на конвейере.
Конвейерные микроволновые резонаторы уже были представлены ранее в производстве картофельных чипсов (US Pat. No. 5,292,540 или US 5,298,707), однако обычно не подходят для ломтиков продуктов с нестандартным расположением и нарезкой, что характерно в случае с нарезанным картофелем и другими клубневыми. В этих случаях мелкие куски, мелкие ломтики необходимо выделить из поступающего или выходящего потока продукта из-за их ненадлежащей сушки, а также необходимо использовать специальную горизонтальную нарезку, которая укладывает ломтики одним потоком на движущийся конвейер. Недостаток такой системы заключается в образующейся сравнительно низкой загрузке конвейера, что создает большие отпечатки на конвейерной линии и несет низкую эффективность работы. Еще одним недостатком является низкая пропускная способность, которая появляется из-за попытки избежать больших отпечатков на линии и по причине плохого функционирования системы нарезки, которая отделяет ломтики друг от друга. Без полного разделения ломтиков ломтики продуктов на крахмальной основе подвержены возможности возгорания внутри микроволнового резонатора, что вызывается концентрацией микроволновой энергии и продолжительных дуг в области, близкой к ломтикам, или перекрыванием ломтиков. Возгорание ломтиков значительно испортит изготавляемый продукт, испортит транспортную компоненту системы и воздаст риск пожара технологической установки.
Роторные микроволновые резонаторы наиболее подходят для пищевых ломтиков, разной нарезки и расположения, подвергаемых стадии интенсивной сушки 200, либо в случаях, когда прилипание продукта не является существенным. Заявители раскрывают микроволновой резонатор, способный обрабатывать нестандартный поток ломтиков, например картофельные ломтики из резки типа Urschell CC, которая часто применяется в поточной линии производства чипсов сегодня, без необходимости располагать на конвейере отдельно друг от друга, контролировать размер и форму ломтика, управлять расстоянием между ломтиками или распределять ломтики в один слой. Роторные микроволновые резонаторы можно встретить в других отраслях промышленности, как, например, производство керамических изделий, см. U.S. Pat. No. 6,104,015 и для "сверхвысокочастотных поглощающих материалов" см. U.S. Pat. No. 5,902,510, и их можно доработать для использования в вакууме, см. U.S. Pat No. 6,092,301 для целей обжига. Роторные микроволновые резонаторы не используются активно в приготовлении пищевых продуктов, но в данном случае вполне могут быть использованы.
Одним из преимуществ использования роторного микроволнового резонатора является то, что ломтики могут заворачиваться при дегидратации и приобретении корочки после эластичного состояния. В результате дегидрированные ломтики сворачиваются по-разному, таким образом они становятся подобными обыкновенным жареным снэкам. Контроль за образованием формы при вращении барабана во время глубокой ротационной сушки ломтиков может быть повышен путем использования методов предварительной сушки, ранее изложенных в данной заявке. Важной чертой ротационной микроволновой сушки является то, что в результате ее применения избегается необходимость частично выделить ломтики до интенсивной сушки, что является сложной операцией и обыкновенно требуется для того, чтобы ломтики не слипались при сушке на конвейере. Поэтому дополнительным преимуществом использовнаия ротационной микроволновой печи является то, что ломтики могут быть интенсивно дегидрированы в сравнительно плотной среде, находясь в глубокой форме, при этом их непрерывно помешивают. Вращение барабана не дает ломтикам слипаться без использования крупной и неэкономичной опорной поверхности, которая была бы нужна для содержания ломтиков отдельно друг от друга на монослойном или частично-монослойном конвейере при обычных заводских условиях. Еще одним преимуществом ротационной сушки является придание более привычной лепестковой формы конечному чипсу, сходной с той, какая обычно бывает у картофельных или кукурузных чипсов.
В одном варианте осуществления роторный микроволновой резонатор, подходящий для применения в пищевой промышленности, имеет либо сегментную, либо непрерывную конструкцию. Простейшей его формой является вращающийся барабан, который перемещает ломтики в процессе сушки и расположен во внешнем отсеке. Внешний отсек может иметь любую геометрическую форму, включая без ограничений квадратную, треугольную, пятигранную, шестиугольную или форму параллелограмма. Резонатор круглой формы дает возможность минимизировать объем системы и включить концентрический барабан, осуществляющий перемещение продукта, либо сам может действовать в качестве такового. Ломтики поступают в резонатор через микроволновый дроссель, оборудованный транспортирующим конвейером или вибрационным конвейером, и могут быть извлечены теми же средствами или свободным падением через подходящий дроссель.
В альтернативных вариантах осуществления изобретения могут использоваться другие новые конструкции микроволнового резонатора, включая без ограничений полости, в которых ломтики подаются на спиралевидном конвейере, многопоточных конвейерах, вертикальных пластинах, или полости, в которые ломтики падают под воздействием силы земного притяжения с воздушными противопотоками или без них. В одном варианте осуществления добавляется пар в конце цикла сушки, когда содержание влаги низко, во избежание пригара продукта. Далее может быть использовано одно из дополнительных средств, таких как горячий воздушных поток, пар, перегретый пар, радиочастота, и инфракрасное излучение для достижения интенсивной дегидратации в микроволновом резонаторе.
Необходимая интенсивность сушки может быть достигнута в различных микроволновых приложениях. Специальные приложения, такие как аппарат для производства чипсов, описанный Шпрехером в US 5298707, могут дать необходимую интенсивность, но представлять значительную сложность для применения в промышленных масштабах (обычно 50 кг/час и выше). Таким образом многосекционная печь предпочтительна для производства в промышленных масштабах по ряду причин, включая простоту конструкции, возможность высокой коммутируемой мощности и относительной стоимости. Например, The Ferrite Company Inc. (Nashua, США - www.ferriteinc.com) продает поточные линии по приготовлению бекона на основе мультисекционных печей 1.3 метра в ширину, 3.7 метра в длину и 0.8 метра в высоту, с до 150 кВт микроволновым генератором мощностью в 915 MHz на секцию. Эти секции можно установить в сушильные цепи, например, в 6- или более отделений.
Достижение необходимой интенсивности дегидратации в ломтиках возможно в других типах приложения данного устройства, таких как одномодовая щелевая линия, меандр, краевое поле, регулируемая фаза (например, EP 792085), но эти секции не дают экономического масштаба, также легко или также оптимизированно для производства закусочных пищевых продуктов, как с мультисекционными печами.
Например, одномодальные устройства имеют ограничения по ширине (например, 15 см при 896 MHz для WR975 волновода), требуют питающего конвейера (и, следовательно, не могут тасовать ломтики) и одна высокоинтенсивная модальность не может давать равномерного нагрева для такого материала, как картофельные ломтики. Наоборот, специалисты в данной области оценят возможность применения различных конструкций в мультимодальных приложениях, которые будут эффективно доставлять и осуществлять сушку ломтиков, и что хорошо сконструированные секции мультимодальной печи можно разработать специально для единообразной сушки отдельных конкретных пищевых ломтиков.
Мультимодальные секции печей можно сконструировать для равномерно представленных и выложенных ломтиков одинаковой массы, которые подходят для однослойной транспортировки через конвейерную секцию. Сходным же образом мультимодальные печи можно сконструировать для неравномерно, хаотично расположенных ломтиков различных по весу (например, картофельных ломтиков, нарезанных резкой Urschell CC), которые сложно разделить и уложить в один слой для единообразной подачи в секцию с микроволновым полем. Подводя итог, мультимодальность дает огромную гибкость в конструировании процесса под конкретный продукт.
В последнем случае там, где располагать одним слоем ломтики сложно и неэффективно, секции мультимодальной печи можно организовать для транспортировки в толстом слое ломтиков, что означает, что ломтики транспортируются при непрерывном контролируемом помешивании и не подвержены длительному близкому контакту с другими ломтиками, например, при перемешивании в барабане. Секция с такой функциональностью увеличивает количество ломтиков, которые могут быть транспортированы в заданном пространстве, что дает более высокую пропускную способность на заданную площадь завода и уменьшит количество слипшихся ломтиков, дает возможность выходу пара с двух сторон ломтика и может придать более естественную форму свернувшемуся чипсу. Еще одно приемущество - сокращенное воздействие на оборудование по сравнению с секцией печи, в которой действует процесс укладки в монослой, особенно при различных по харктеристикам ломтиках, что приводит к особенно низкой загрузке конвейера во избежание эффекта длительного слипания ломтиков, что может привести к адгезии ломтиков на стадии сушки.
Так как секция роторного резонатора может быть разделена на отдельные зоны или отдельные секции, можно получить высокую степень контроля в отношении температуры и влажности выходящего чипса. Сушка в толстом слое и низкая интенсивность сушки в период R3 в последней секции роторного микроволнового резонатора обеспечивает промежуточное значение влажности между первоначальным значением влажности ломтиков и конечным значением влажности чипсов в 3%-7% влажности, что позитивно влияет на конечный вкус и текстуру. Сушка до низкого значения влажности в секции микроволнового резонатора значительно сокращает необходимое время в конечной стадии сушки 300 и поэтому минимизирует риск нежелательных окислительных реакций. Таковые происходят, когда технологические установки производят воздушную сушку продолжительное время, так как необходимо заранее выйти из микроволновых сушильных камер еще при более высоком содержании влаги во избежание перегрева закусочных продуктов и пригара по причине ограничений, применяемых к процессу, описанных в предшествующем уровне техники, что в результате приводит к несоответствию мощности печи загружаемым объемам продукта.
Предпочтительные способы сушки в толстом слое путем вращения - ротационные микроволновые печи, которые включают без ограничения использование того, что заявители называют цепным конвейером, вращающимся барабаном и вращающейся мироволновой печью (конструкции). Каждая из этих конструкций приведена ниже.
Цепной конвейер представляет собой статическую мультимодальную полость или обособленную полость с модульной полимерной лентой (например, Intralox), на несколько градусов наклоненной в направлении транспортировки продукта. На фиг.7 и 8 показаны два варианта конструкции цепного конвейера. На фиг.7 показана схематически проекция цепного конвейера, в котором конвейерная лента 702 входит в микроволновую полость (обособленная полость) у сужения 706 расположенного сверху отделения. На фиг.8, с другой стороны, представлено сечение варианта, в котором лента 802 входит в полость через сужение 806 расположенного около низа отделения.
На фиг.7 модульная лента 702 (также указанная заявителями для отражения данной конструкции как «цепной конвейер») направлена через два роллера 704, в котором по меньшей мере один ведущий, который продвигает модульную ленту 702 в микроволновую полость. Модульная лента 702 входит в микроволновую полость через микроволновое сужение 706. Продукт входит в микроволновую полость посредством транспортера 710 через микроволновое сужение 712. Также не указано на чертеже, как продукт входит в отделение через сходные транспортеры и микроволновое сужение сзади отделения. Модульная лента 702 выходит из микроволновой полости через другое микроволновое сужение 708, расположенное наверху отделения. Конкретно это отделение обычно имело бы некое очистное устройство, обычно расположенное между двумя роллерами 704, но это на фиг.7 не показано.
На виде поперечного сечения (фиг.8) второй конструкции также модульная лента 802 направляется по меньшей мере через два, в данном случае, три, роллера 804, из которых по меньшей мере один является ведущим. Модульная лента 802 входит в статическую микроволновую полость или обособленную полость через микроволновое сужение 806 около основания отделения. Можно видеть, что продукт 812 вращается на одном из углов модульной ленты 802 в конфигурации толстого слоя. Такое вращение порождается, когда лента направляется к выходу из микроволнового сужения 808. Также на фиг.8 отражено чистящее устройство 814.
Места расположения ленты в полости цепного конвейера эффективно модулируют квадрант контактной поверхности ломтика, формируемой вращающимся барабаном. Модульные ленты имеют преимущества, так как их можно расположить в форме эффективных радиусов или арок путем контроля размера их стрел прогиба цепи, конструкции отдельных сегментов ленты, размещения внешних приводов и пунктов подачи через микроволновую полость. Преимуществом такой конструкции является то, что можно приводить ленту в движение 702, 802 внешне в полость и обеспечить факт того, что никакие из полимерных частей не остаются в полости более нескольких секунд, что таким образом позволяет постоянно чистить ленту на ходу, чтобы удалить накопленные отходы от продукта и диэлектрические слои, оставшиеся от ломтиков.
Конструкция вращающегося резонатора представляет собой мультимодальный резонатор, который функционирует так, чтобы содержать как микроволновое поле, так и транспортировать продукт. Резонатор/корпус монтируют на систему внешней подачи, сходной с вращательными сушками горячим воздухом, известными в промышленности, и весь резонатор/корпус вращается между неподвижными концевыми пластинами. Таким образом, этот вариант осуществления включает в себя вращающийся корпус, в отличие от неподвижных корпусов включений двух предыдущих примеров конструкции.
Фигура 9 представляет собой иллюстрацию двухполостного варианта осуществления микроволновой единицы вращающегося резонатора. Эта ячейка включает первый резонатор/корпус 902 и второй резонатор/корпус 904, оба из которых как вращаются на колесах 906, внешних по отношению к каждой из полостей 902, 904, так и приводятся в движение ими. Для управления перекрестным сообщением между микроволновыми сигналами можно использовать одно или более волновых подающих устройств 916, в разных ориентациях. Одно или более волновых подающих устройств 918 также могут проникать в полость с целью обеспечения более управляемой доставки микроволновой энергии. В предпочтительном варианте осуществления трубка 922 сообщается с резонаторами для того, чтобы облегчить подачу горячего воздуха и/или выведение пара. Эта трубка 922, в предпочтительном варианте осуществления, представляет собой полимерную вставку в виде рукава. По меньшей мере одно отдельное волновое подающее устройство 920 обеспечивает микроволновую энергию, специфичную для второго цилиндра 904. В одном варианте осуществления два вращающихся микроволновых резонатора разделены и соединены конвейером для транспортировки продукта, чтобы обеспечить полный контроль над уровнями микроволновой мощности, прилагаемой к каждой камере. Для введения продукта в первый резонатор-конвейер концевой подачи 910, проведенный через микроволновый дроссель 922. По мере того как цилиндры 902, 904 вращают и переворачивают продукт внутри резонатора, небольшой наклон всей ячейки приводит к подаче продукта из первого цилиндра 902 во второй цилиндр 904 под действием силы тяжести. Продукт затем удаляют из второго цилиндра 904 с помощью другого конвейера 914, который также проходит через микроволновый дроссель 924. В одном варианте осуществления микроволновое дросселирование и высвобождение продукта на выходе из камеры достигаются путем использования вращающегося клапана с несколькими карманами.
Каждая конструкция (цепная лента, вращающийся барабан и вращающийся резонатор) использует продольные пролеты для поднятия и переворачивания ломтиков продукта на стенках барабана, полости или ленты. Несмотря на то что этого достаточно для управления переворачиванием и транспортировкой ломтиков пищи, также могут быть введены дополнительные усовершенствования, например внутренняя спираль с заданным или изменяемым шагом во вращающейся полости или барабане может улучшить контроль времени пребывания. Любая из конструкций может быть сконфигурирована в виде однозонных или многозонных цепей сушки, и эффективность сушки каждой из этих микроволновых печей может быть улучшена с помощью горячего воздуха, пара, перегретого пара, инфракрасного излучения или других методов передачи тепла и энергии.
Каждая конструкция обладает различными преимуществами и недостатками, если ее рассматривать для промышленного производства. Статические резонаторы, такие как имеющие место в варианте осуществления цепной ленты и варианте осуществления вращающегося барабана, позволяют выбирать места подачи мощности на очень широкой площади резонатора, а предпочтительное расположение мест подачи хорошо известно из уровня техники. Это важно для крупномасштабных установок, которые требуют 1МВт или больше на резонатор. Вращающиеся резонаторы ограничивают площадь, доступную для ввода микроволновой мощности. Неподвижные концевые пластины обеспечивают самый большой резонатор, но вызывают дополнительное усложнение конструкции, например: необходимо избежать перекрестного спаривания микроволновых полей между множественными местами подачи, находящимися близко друг от друга, необходимость механического обеспечения действия статической концевой пластины в качестве двери для того, чтобы позволить персоналу доступ к полости для уборки, штатных работ и т.д.
С другой стороны, во время обработки вращающийся барабан пребывает внутри неподвижного резонатора и подвергается высоким температурам (обычно 100°C и более) из-за контакта с горячими ломтиками пищи, паром, создаваемым ломтиками пищи, и возможно подаваемым извне горячим воздухом и/или паром для улучшения процесса сушки. Кроме того, барабан может стать покрытым диэлектрическими материалами, например масло, крахмал, сахар, соль и т.д., в результате контакта с ломтиком пищи. Барабан выполнен по меньшей мере частично из компонентов, прозрачных для микроволн, для которых по причинам, включающим механические свойства, прозрачность для микроволнового излучения, стоимость и возможность изготовления нужной формы, обычно используют полимер. Когда полимер внутри микроволнового поля покрывается диэлектрическими материалами, существует значительный риск, что покрытие будет самонагреваться, приводя к разрушению или расплавлению полимера, что более вероятно с высокими плотностями микроволновой энергии, необходимыми для достижения начальных скоростей сушки, описанных здесь, чем в обычных процессах микроволновой сушки, например сушки бекона. Для сведения к минимуму риска повреждения полимерных частей в микроволновой полости полимер должен быть тщательно вымыт по шкале времени обычно чаще, чем могло бы позволить себе идеальное расписание уборки при традиционном производстве пищи (например, скорее ежедневно, чем раз в неделю при производстве закусочных пищевых продуктов). Одним способом улучшить эту ситуацию является применение бегущей цепной ленты через неподвижную полость, что обеспечивает транспорт используемой полимерной конструкции в микроволновом поле, при этом также предоставляя возможность непрерывной очистки, которая в значительной мере снижает риск повреждения полимера.
Вращающаяся полость преодолевает эти недостатки применения веществ, прозрачных для микроволн, или полимеров внутри полости микроволновой печи и удаляет любую сложную внутреннюю структуру, что может быть необходимым для поддержания, направления движения или удаления барабанов или лент для очистки и сохранения. Хотя возможно сконструировать вращающуюся полость с полимерными выстилками для минимизирования или полного устранения приклеивания пищевых ломтиков к стенкам полости, и эти выстилки могут иметь защитные покрытия, наносимые для уменьшения эффективной площади контакта, в предпочтительном варианте выполнения дизайна вращающейся полости, используются металлические стенки для вращающихся ломтиков, и, следовательно устраняется проблема поддержания и очищения, связанная с полимером. Эффективная площадь поверхности контакта между стенкой и пищевым ломтиком может быть уменьшена использованием структурированных защитных покрытий, таких как впадины или желобки, или нанесения отверстий или пятен на саму металлическую поверхность, контактирующую с пищевыми ломтиками для того, чтобы сделать металлическую поверхность вращающегося барабана менее липкой для пищевых ломтиков. Подходящим материалом для вращающейся полости является нержавеющая сталь 6WL, поставляемая RIMEX, хотя могут быть использованы другие материалы, отражающие микроволны, в том числе, но не только, такие металлы, как алюминий. Для такой поверхности предпочтительный вариант осуществления включает в себя не липкую металлическую поверхность. Пищевые ломтики вращаются в микроволновом поле вращающим действием полости. Полость можно вращать, используя движущие силы, внешние, по отношению к микроволновому полю.
Недостатком вращающихся полостей является сложность ротационно соединенного дросселя, который требуется между вращающимся цилиндром и неподвижными концевыми пластинами. Неподвижные концевые пластины являются предпочтительными для облегчения входа и выхода пищевых ломтиков на линейные конвейеры, микроволновую энергию через жесткие волноводы и горячий воздух и/или пар через работу обычных труб.
Как показано на Фигуре 9, многочисленные полости могут быть расположены последовательно для создания многозонного сушильного аппарата, как описано ранее в отношении 3 фазы кривой процесса сушки. Должно быть понятно, что многозонный сушильный аппарат можно создать как из многочисленных вращающихся полостей, так и многочисленных неподвижных полостей, или их комбинации или путем объединения линейных, ленточных полостей с кольцевой формой. Одна полость может быть использована только для выбранной части кривой процесса сушки, например, половины фазы один, только фазы один, или фазы один и два вместе. В одном варианте осуществления многочисленные полости могут быть использованы для первой фазы, где требования к мощности являются наиболее высокими. Преимущества уже были перечислены для многозонных конфигураций, использующих более одного микроволнового резонатора, в том числе улучшение контроля распределения мощности, настройки мощности и структуры конечного продукта, поскольку микроволновой резонатор можно подогнать по размеру продукта, предназначенного для загрузки, диэлектрическим свойствам или другим характеристикам процесса сушки. Специалистам в данной области будет понятно, что существует много подходов к конструированию сложных многомодовых резонаторов, например, путем регулирования дроссельного клапана или иным разделением большого одинарного многомодового резонатора на две или более зон. Степень изолирования, требуемая между перегороженными зонами в одинарном многомодовом резонаторе, или комплексных многомодовых резонаторах (которые связаны ротационно соединенными дросселями, а не закрыты внутри заслонками), или их комбинаций, может быть высокой (например, 20 dB или более) для генерирования скорости сушки, необходимой для достижения предпочтительных свойств продукта, или низкой (например, около 10 dB), если зона одной скорости сушки разделяется на сложные резонаторы для облегчения доставки энергии. Альтернативно, неподвижные и/или вращающиеся одинарные или сложные мультимодальные резонаторы(резонатор) могут быть использованы без изоляции, так что выбранные условия сушки (например, скорость удаления воды, содержание влаги, входящей и выходящей из микроволнового резонатора) определяют предпочтительную кривую процесса сушки.
Регулирование дроссельного клапана может быть предпочтительным, когда сложные неподвижные резонаторы используют для минимизирования расстояний переноса продукта через полные дроссели, что может встречаться в критических значениях на кривой процесса сушки. Хотя заслонки могут быть вставлены между секциями вращающихся барабанов или вращающимися резонаторами, вращающиеся резонаторы без других микроволновых изоляций также требуют наличия вращающегося дросселя между вращающимися камерами. Такие роторно соединенные дроссели хорошо известны, например, при примерении радаров, но являются новыми в этой заявке, поскольку они не были использованы для вращающихся резонаторов диаметрами примерно до 3 м, которые подходят для транспортировки объемов продукции закусочных продуктов в коммерческом масштабе. Заметным преимуществом вращающихся дросселей является избежание больших зон переноса, которые, например, могут происходить посредством освобождения дросселей, отводящих конвейеров и приводящих конвейеров между неподвижными многомодальными резонаторами. Такие переносы могут создавать возможности для пищевых ломтиков самопроизвольно удерживаться в микроволновом поле. Сам вращающийся дроссель может только быть несколько сантиметров шириной, и перемещение продукта через дроссель действует для очищения ломтиков, должен как-то поддерживаться.
2
Важным конструктивным решением для вращения пищевых ломтиков (барабаном ли, вращающим резонатором, или модульной лентой) является баланс между инерционными и гравитационными силами для достижения достаточного неплотного контакта с минимальным физическим повреждением. Тривиальными случаями являются случаи, когда скорости вращения являются слишком высокими, пищевые ломтики будут приклеиваться к поверхности контакта посредством центрифужных сил; если угловая скорость слишком мала, то пищевой ломтик вместо того, чтобы контактировать с поверхностью, будет скользить. Подходящие условия для обеспечения предпочтительных признаков товара, главным образом, зависят от диаметра вальца (или эффективного диаметра, если используется ранее описанный технологический подход ремня) и скорости вращения. Кроме этого, применение продольного обтекания, проволоки, спирали или других устройств, которые способствуют переворачиванию пищевых ломтиков, имеет значительное влияние на придание предпочтительных свойств продукта. Одним из пригодных подходов для поддержания оптимальных условий переворачивания (во время увеличения или с использованием вращающихся полостей различного диаметра) является использование оборотов в минуту, скорости вращения поверхности и критерия Фруда. Критерий Фруда (Fr) является безразмерным повышающим параметром, определяемым как N2 D/g для вращающихся вальцов, где N является скоростью вращения вальца в оборотах в минуту, D является диаметром (м) и g является силой тяжести (м/с).
Обращаясь к фиг.1, после стадии моментальной дегидратации 200, ломтики могут быть наконец высушены 300 до содержания влаги менее чем примерно 3% по массе в расчете на твердый картофель в конечных чипсах. Сушка горячим воздухом имеет ременный привод, работающий от примерно 80°C до примерно 140°C, или использует другие способы, которые могут использоваться отдельно или совместно. Другие конечные окончательные 300 способы сушки включают один или несколько способов сушки, выбранных из горячего воздуха, радиочастоты и микроволн. Возможно ломтики могут быть посолены или закалены 400 посредством хорошо известных способов в данной области техники. После конечной стадии осушки может быть использована стадия смазывания жиром 300 либо предварительно, либо вместе со стадией соления 400 для получения конечного содержания масла и для содействия адгезии соли.
Вышеуказанные типовые примеры процессов представлены с целью иллюстрации, а не с целью ограничения. Более того, специалисту в данной области должно быть понятно, что множество описанных выше процессов, связанных с вариантами картофельных ломтиков, может быть использовано с другими пищевыми ломтиками, включая, но не ограничиваясь этим, свеклу, бобы, морковь, бананы, яблоки, клубнику, чечевицу, пшеницу, рис, пастернак, земляную грушу, картофель, орехи, арахис и арахис с покрытием, маса и кукурузу. Особенно предпочтительными являются крахмальные клубни. Более того, специалисту в данной области должно быть понятно, что если стадии производство применяются к другим исходным пищевым продуктам, отличным от картофеля, то для этих пищевых продуктов могут требоваться времена обработки и температуры, отличные от описанных. Однако такие варианты входят в формулу изобретения настоящего изобретения.
Тесто, в соответствии с настоящим изобретением, может содержать свежие исходные продукты или смесь свежих и высушенных исходных продуктов, таких как нативный или модифицированные крахмалы.
Дополнительные ингредиенты включают, но не ограничиваются, масло, орехи, семена, муку и другие ингредиенты, такие как свежие или высушенные травы и специи, которые могут быть добавлены в массу. Одним из преимуществ изобретения является то, что относительно хрупкое тесто, например, с высоким содержанием влаги более 65%, которая может обладать недостаточной когезией для жарки, может быть обработано и высушено с использованием вариантов настоящего изобретения на основе конвейерной микроволновой печи или микроволновой печи для выпекания. Подходящее тесто может быть получено с использованием простых кулинарных способов и в домашних условиях. Например, возможно, очищенный и затем нарезанный картофель готов для варки на пару на варочной поверхности. После размягчения можно использовать ручную картофелемялку для получения теста и возможного включения кулинарных ингредиентов, например оливкого масла, соли и перца. Для получения из теста тонких слоев около 3 мм можно использовать скалку, их которых можно вырезать формы с использованием кондитерского ножа. Формы могут быть взяты и помещены в сушильный аппарат без масла с использованием лопатки. Тогда как домашние способы сушения без масла или выпекания являются пригодными для получения данного продукта, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что описанные предпочтительные скорости высушивания являются требованием для оптимального качества ломтика продукта, и они обычно недоступны в домашних микроволновых печах и других устройствах сушки без масла.
Производственные решения в промышленных масштабах, касающиеся готовки свежих продуктов для получения листов теста, хорошо известны из предшествующего уровня техники, и в настоящее время используются в промышленности, например, при получении картофельных хлопьев. Обычно это влечет уменьшение размера, например, в результате разрезания картофеля пополам или нарезки на дольки, с последующей варкой на пару. Среди прочего, Lyco производит ряд барабанных бланширователей, ВМА и АМСО поставляют нагреватели на пару и системы для выдерживания, подходящие для приготовления, как картофеля, так и овощного сырья. Время приготовления хорошо установлено производителями оборудования и варьируется в зависимости от размеров кусочков, однако обычно составляет порядка 10 минут при температуре около 90°С. Отрасли, связанные с замороженным картофелем и изделиями из картофеля, используют такое оборудование, как Alimetec's Hoegger Separator для получения однородного теста из продуктов, приготовленных таким образом. Для получения закусочных ломтиков и выкладывания форм из теста может быть использовано обычное оборудование, например саморезка и резка для маса. Помимо этого, в настоящем изобретении, могут быть применены принципы, указанные в Патенте США №4212609, где однородное давление воздуха выдавливает пищевой продукт из пористой формы на вращающийся барабан для получения ломтиков. В предпочтительном варианте для получения ломтиков и нанесения на движущуюся ленту специально разработана одинарная мелка форма глубиной от примерно 1 мм до 4 мм. Форма индивидуального пищевого ломтика может варьироваться в зависимости от присоединенных насадок с целью получения различных форм, например посредством изменения диаметра или наклона формы. Следовательно, одним важным преимуществом, которое улучшает естественный внешний вид чипса, является возможность выкладывания свободных форм без необходимости расположения форм в виде сот, для чего у чипсов необходимы ровные края, или рециркуляции теста, что требуют существующие способы получения ломтиков. Кроме этого, из одного устройства почти одновременно можно выложить различные формы.
Недавно Stork Food Systems ввели их Revo Former (патентная заявка WO 2004/002229), который работает по принципу образования различных котлет из мяса, рыбы или картофеля во вращающихся пористых барабанах и последующим выдавливанием котлет однородно распространяющимся воздухом. Настоящее оборудование обладает альтернативной по сравнению с традиционной системой получения слоев ломтиков, например, саморезкой маса, используемой для получения кукурузных чипсов, тогда как формы Revo Former могут быть настроены для эффективного получения тонких слоев продуктов различной формы с высокой скоростью и с учетом гигиены для использования в промышленном масштабе настоящего изобретения. Кроме этого, в связи с тем, что пищевые ломтики по одному выходят из формы и их не требуется отрезать от теста, такой способ формования подходит для работы со сложными рецептами, которые могут содержать волокна или тягучие ингредиенты, которые загрязняют процесс обычного получения закуски. В качестве примера, пищевые ломтики могут быть от 1 мм до 4 мм толщиной, но предпочтительно от 1,5 мм до 3 мм, и содержать исключительно свежее тесто, полученное из кукурузы, картофеля или составного рецепта, например картофеля и овощей или бобов. Одним из преимуществ данной системы получения форм является то, что обеспечивается форма и выкладывание теста из свежих ингредиентов, где тесто может быть хрупким, тягучим или деформироваться под собственным весом из-за исходного высокого содержания влаги. Содержание влаги может быть 65% или более в расчете на влажную основу, например от 78% до 82% картофельного теста. Следовательно, в отличие от известного уровня техники, например патентной публикации США 2006/0188639 или патентной публикации США 2005/0202142, описанный способ получения не зависит от способа получения теста с определенными свойствами для получения закусок, и может давать сухие пищевые ломтики, полученные из теста, содержащего 100% свежие не искусственные продукты, без необходимости фрагментирования и рекомбинирования, как при ламинировании и комбинировании. Более того, описанным способом без жарки можно производить закусочные чипсы в промышленном объеме, сравнимом с большими линиями производства закуски существующими на сегодняшний день исходя из свежих исходных продуктов с высоким содержанием влаги и без необходимости использования сухих ингредиентов, необходимых для уменьшения попадания влаги, или использования жарки в качестве высокоэффективного способа сушки исходных продуктов с высоким содержанием влаги.
Однородное выкладывание ломтиков на движущуюся ленту, которая проходит через стадию моментальной сушки, является эффективным способом, позволяющим использовать стадию высокоинтенсивной, моментальной микроволновой сушки в промышленных масштабах. Как было описано ранее, распределение пищевых ломтиков случайным образом, например, как из резака Urshcell CC, приводит к низкой эффективности пропускной способности и занимаемого места моментальной микроволновой сушки, тогда как для одновременного уменьшения пожарной опасности и избегания слипания ломтиков необходимо поддерживать разделение между пищевыми ломтиками, что в свою очередь уменьшает эффективную подачу энергии во время моментальной микроволновой сушки. Если технолог желает включить масло или, возможно, смесь других ингредиентов с целью улучшения вкуса или питательной ценности пищевого ломтика, то перед формованием может быть включена стадия простого смешивания. Hobart Legacy является одним из примеров подходящего смесителя типа взбивателя, который обычно используется в хлебобулочной промышленности. Однако сейчас легко доступны различные промышленные способы перемешивания периодического или непрерывного действия, в зависимости от числа и типа используемых ингредиентов, и технолог должен учитывать предпочтительный способ получения каждого ингредиента, например натирание, шлифование, тонкое нарезание или рубку, и важные стандарты пищевого производства, например гигиену, связанную с обработкой теста с высоким содержанием влаги. В предпочтительном варианте настоящего изобретения полученные таким образом пищевые ломтики должны быть сразу перенесены на ленточную микроволновую печь для моментальной сушки. Используя описание настоящего изобретения, не требуется каких-либо других необходимых стадий обработки или подготовки. Для данного применения от производителей микроволновых печей для транспорта пищевых ломтиков доступны некоторые подходящие типы лент, например, сделанные из полипропилена, полиэтилена или PTFE, покрытые фибергласом. В одном варианте свежие ломтики теста быстро высушиваются в течение 90 секунд до содержания влаги примерно от 15% до 25%, что близко к точке стеклования. В предпочтительном варианте ломтики теста высушиваются до такого же уровня содержания влаги в течение от 15 до 60 секунд, и более предпочтительно пищевые ломтики высушиваются до уровня содержания влаги 25% и менее в течение от 25 до 35 секунд. На данной стадии сушка может быть продолжена в микроволновой камере до уровня содержания влаги между 18% и 5%. В частности выход влаги будет зависеть от составляющих пищевой ломтик ингредиентов, который обрабатывается. В предпочтительном варианте пищевой ломтик, который продолжает высушиваться в микроволновой печи, переносится в зону отделения в микроволновой камере или отделяется от микроволновой камеры, когда содержание влаги становится близко к 25%. Отделительная микроволновая камера может быть в форме линейной ленты или в форме ротора. Затем, перед вхождением в обычную печь термического обогрева, где достигается содержание влаги, пригодное для хранения, примерно 2%, мощность независимо контролируется для уменьшения содержания влаги до значения в диапазоне от 3% до 15%, однако предпочтительно в диапазоне от 3% до 8%. В другом варианте сушка от уровня влаги примерно от 25% до 2% проходит в многозональной печи термического обогрева, как для обычной пищевой закуски. В одном варианте ломтики высушиваются в печи термического обогрева при 110°С до 130°С до пригодного для длительного хранения содержания влаги примерно от 1% до 2%. Как было указано ранее, первая быстрая сушка является уникальным способом для имитирования жареной текстуры, например, картофельных чипсов, для не жареных пищевых ломтиков, полученных из свежих ингредиентов, и последующая медленная сушка при низком содержании влаги гарантирует образование желаемого вкуса. Точный выбор температуры и условий процесса для конечных стадий сушки будет сильно зависеть от используемой рецептуры пищевого ломтика и уровня температурной чувствительности химии пищевых продуктов, например реакции Майяра, которая идет из-за наличия ингредиентов. В одном варианте составные пищевые ломтики, полученные формованием из свежего теста размером от 1 мм до 4 мм, однако предпочтительно от 1,5 мм до 3 мм глубиной кусочков с содержанием влаги от 65% до 85%, но предпочтительно от 70% до 80%, высушиваются согласно описанным выше скоростям.
Таблица 3
Скорости сушки по фазам для картофельных пищевых ломтиков, полученных из теста: скорости даны в граммах удаленной влаги на грамм сухого вещества (сухой основы)
Минимальное значение
Предпочтительный диапазон
Максимальное значение
Фаза 1
0,04
0,06-0,18
0,20
Фаза 2
0,01
0,03-0,06
0,08
Фаза 3
0,0005
0,002-0,02
0,03
Как было описано ранее, Фаза 2 показывает значительный переход углеводов, который начинается от примерно 50% среднего содержания влаги до среднего содержания влаги примерно 25%, и считается, что он связан с плавлением крахмала в картофельных пищевых ломтиках. Для картофельных ломтиков для получения по мнению Заявителей предпочтительной текстуры продолжительность периода Фазы 2 находится между примерно 5 секундами и примерно 50 секундами, или предпочтительно примерно между 10 секундами и примерно 30 секундами. Специалисту в данной области должно быть понятно, что указанное время сушки является чрезвычайно быстрым по сравнению с традиционными технологиями без применения жарки. Следовательно, основным преимуществом настоящего изобретения над другими способами нагревания является возможность производства закуски без жарки. Данный ограничивающий фактор связан с тем, что при использовании в качестве исходного сырья свежих продуктов достижение преимущества конечного потребительского продукта требует удаления большого количества воды. Ограничивающий фактор особенно увеличивается вследствие низкой массы кусочков пищевых ломтиков, которые пригодны в качестве закуски, особенно в форме чипсов, где продукт обладает низкой массой в расчете на площадь транспортной ленты. Ограничивающий фактор увеличивается еще больше, если легкий пищевой ломтик содержит тесто, свойства которого являются такими, что такие отдельные кусочки должны сохранять их сингулярность, например, при монослойной конфигурации пекарни, с целью предотвращения слипания, комкования или других дефектов формы. Таким образом, неблагоприятные отличия по сравнению с кондитерскими или хлебопекарными линиями линии закуски, получаемые без применения жарки, где получаются тонкие кусочки крошечного размера, где масса 10 высушенных кусочков может находиться в диапазоне от 7 г до 15 г или преимущественно от 8 г до 12 г, будут иметь на сухой продукт при низкой плотности кусочков, например, 1 килограмм на квадратный метр влажных пищевых ломтиков. Данные ограничения проявляются, в частности вместе с передвижением больших пространств, неэффективностью использования энергии и низкой производительностью промышленных линий по получению закуски, при использовании известного уровня техники или обычных технологий без использования жарки. Следовательно, настоящее изобретение передает пользователю связанные коммерческие выгоды по занимаемому месту и линейности расположения, которые сравнимы с обычными линиями по производству жаренных пищевых закусок.
В качестве примера, и никоим образом не ограничивая, захватывающие рецепты, подходящие для описанных пищевых ломтиков и которые могут быть переработаны в оптимизированные для покупателя закуски со структурой чипсов, путем сушки до приблизительно 2% влажности, представляют собой:
Пример 1 (от массы влажного теста): 85% картофеля, 12% бобовых, например турецкого гороха, 3% масла, 0,1% листьев кориандра, 0,1% целых семян тмина, что эквивалентно конечным чипсам с 72% картофеля, 16% бобовых, 11% масла, 0,5% листьев кориандра, 0,5% тмина по массе;
Пример 2 (от массы влажного теста): 49% картофеля, 46% чечевицы, например чечевицы Chana Dhal, 4% масла, 1% сезонных трав и специй, например, выбранных из чили, чеснока, тмина, имбиря, что эквивалентно конечным чипсам с весовым содержанием 33% картофеля, 53% чечевицы, 13% масла, 1% трав и специй;
Пример 3 (от массы влажного теста): 70% картофеля, 25% смешанных корней овощей, выбранных из, например, моркови, пастернака и брюквы, 3% масла, 1,5% лука и 0,5% смеси черного перца и трав, например, выбранных из тимьяна, розмарина или эстрагона в зависимости от сезона, что эквивалентно конечным чипсам с весовым содержанием 67% картофеля, 13% смешанных корней овощей, выбранных из, например, моркови, пастернака и брюквы, 16% масла, 3% лука и 0,5% смеси черного перца и трав;
Пример 4: 70% картофеля, 25% цветной капусты или других крестоцветных, 3% масла, 1,5% лука, 0,2% имбиря, 0,2% чеснока, 0,1% имбиря, что эквивалентно конечным чипсам с весовым содержанием 67% картофеля, 13% цветной капусты, 16% масла, 3% лука, 0,5% имбиря, 0,4% чеснока, 0,1% имбиря.
В одном предпочтительном варианте осуществления картофель, используемый для теста пищевых ломтиков, содержит крахмал с содержанием сухого вещества 21% или выше.
Есть несколько преимуществ продукта, обеспечиваемого настоящим изобретением при использовании пищевых ломтиков на основе теста. Первое, процесс позволяет контролировать питательный профиль продукта. Например, масло добавляют в контролируемых количествах, также до и/или после первичной стадии сушки. Одно преимущество добавления масла до взрывной сушки состоит в том, что они будут нагреты в течение короткого периода до конца моментальной сушки, и это создает требуемые характеристики пикантности обжарки, которые не создаются традиционной сушкой или ударными сушилками. Другим преимуществом, обеспечиваемым изобретением, являются температуры процесса. Так как температуры производства ломтиков пищи относительно низкие на всем протяжении (например, может удерживаться при приблизительно 100°C даже на внешней обшивке) при сравнении с традиционной жаркой в горячем масле, и время процесса относительно короткое, например, менее 60 секунд, достигается даже для густых масс с высокой влажностью, ожидается, что природная питательность будет меньше разрушаться в течение процесса сушки и натуральные вкусовые характеристики субстрата или добавленных ингредиентов, полученных из орехов, семян, бобовых, трав, специй и пр., сохранятся. Подобным образом ожидается, что диетически желательные витамины, незаменимые жирные кислоты или фитонутриенты, присущие добавленным ингредиентам или непосредственно добавленные для обогащения, сохранятся. Более того, низкая температура, короткое время сушки помогают использовать натуральные ингредиенты, если добавлены как приправы или специи в воплощении, основанном на густой массе.
По определению натуральные ингредиенты происходят из природы без лишней обработки и встречаются в формах, которые легко могут быть распознаны как исходный ингредиент от начала до конца, например внешность, цвет, вкус или структура, даже после приготовления для хранения, которое может включать мытье, бланшировку, окуривание, нарезание кубиками, замораживание или хранение в масле, например. Натуральные ингредиенты могут быть объединены в тесто пищевых ломтиков так, чтобы были видимыми и различимыми в закусках, произведенных в соответствии с раскрытием Заявителя, но это обычно не подходит для местного покрытия закусок вследствие их относительно большого размера и неправильной формы. С другой стороны, ингредиенты, которые были обработаны или гомогенизированы в форму, например пудры, гранулированы или превращены в хлопья и более не распознаваемы от оригинального исходного материала, будут рассматриваться как искусственные и типично используемые сегодня для местного покрытия.
При включении в рецепт пищевых ломтиков натуральные ингредиенты по существу сохраняют свой свежий внешний вид благодаря относительно низким температурам сушки настоящего изобретения. Путем только примера свежая мята или лист кориандра в густой массе проявит намного больше свежести, зелени и целостности, чем при обработке горячим воздухом в духовке, что вызывает ухудшение внешнего вида, так как лист становится темно-зеленым и ссыхается от нагрева.
Данный способ и профиль нагрева также помогают быть уверенным в том, что добавленные природные ингредиенты могут доставить конечному продукту подлинный, вибрирующий запах, так как можно ожидать, что природные ингредиенты, добавленные с целью придания вкуса, текстуры или обогащения, сохранят значительную часть их природного питательного и органолептического значения без потери требуемого аромата, вкуса, цвета или фитосоединений. Следовательно, значительное преимущество пищевых ломтиков на основе теста проявляется в производстве закуски, где вкус полностью извлекается из природных ингредиентов, например овощей, зелени и специй в основу из теста. В данном случае закуска не требует поверхностной сушки порошка, которая на сегодняшний день обычно применяется при производстве закусок.
Следовательно, закуска не требует порошка, крошек, гранул и каких-либо других искусственных ингредиентов, которые необходимо включить в тесто пищевого ломтика или использовать в качестве покрытия закусочных чипсов для передачи потребителю оптимального вкуса. Отсутствие порошков на поверхности гарантирует, что закуска будет оставлять при потреблении практически чистые пальцы, что позволяет избежать обычного недовольства потребителя обычных закусок. Более того, одним из важных преимуществ способа создания закусок с использованием натуральных ингредиентов является относительно низкий уровень натрия, требуемый для оптимального вкуса для потребителя. Характерно, что содержание соли, используемой на поверхности, может быть снижено на сегодняшний день до 50% уровня хрустящего картофеля или полностью убрано из рецепта при том же обеспечении потребителя приятным оптимизированным вкусом.
Кроме этого, настоящее изобретение относится к способу обеспечения сбалансированного питательного профиля, используя реальные пищевые ингредиенты, такие как овощи, орехи, семена, зелень и специи или сыр. Овощи, которые могут быть использованы, включают, но не ограничиваются ими, морковь, пастернак, сладкий картофель, репу, тыкву, кабачок, спаржу, грибы, брокколи, цветную капусту, сладкий перец, перец чили, горох, сладкую кукурузу, сельдерей, томаты, оливки, баклажан, свеклу, укроп, лук, шпинат, листовую свеклу, кочанную капусту. Орехи могут включать, но не ограничиваться, миндаль, арахис, грецкий орех, орех пекан и бразильский орех. Семена могут включать, но не ограничиваться ими, семена тыквы, подсолнечника, кунжута, мака и большой тыквы. Бобовые растения и плоды бобовых, которые могут быть использованы, включают, но не ограничиваются, горох, нут, чечевицу, пятнистую фасоль, обыкновенную фасоль, кормовые бобы, масляные бобы, соевые, стручковую фасоль, фасоль с черным глазком. Злаки, которые могут быть использованы, включают, но не ограничиваются, овес, пшеницу, сорго, рис, просо, рожь и ячмень.
Травы и специи, которые могут быть использованы, включают, но не ограничиваются, базилик, лавровые листья, кориандр, мяту, тмин, чеснок, лимонник, ореган, стручковый перец, имбирь желтый, петрушку и перец, являются некоторыми из них. Также перед или после основной сушки могут быть использованы натуральные экстракты масел.
В связи с тем, что натуральные пищевые ингредиенты могут быть добавлены после любой стадии отбеливания, и так как используются относительно низкие температуры, и короткое время во время дегидратации, преимущественно, профили вкуса являются более выраженными по сравнению с предшествующим уровнем техники, касающимся закуски, которую приготовляют в высокотемпературных печах или жаровнях. Более того, так как отсутствует масляная или водная среда, содержание питательных веществ и профиль вкуса не вымываются. Следовательно, в отличие от предшествующего уровня техники, настоящее изобретение обеспечивает способ получения натурального профиля вкуса без использования искусственных ингредиентов.
Несмотря на то что изобретение было тщательно описано со ссылками на предшествующий уровень техники, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что могут быть сделаны различные изменения и детализации без отклонения от сущности и объема изобретения.