СПОСОБ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АКРИЛАМИДА ПОСРЕДСТВОМ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
METHOD FOR REDUCING ACRYLAMIDE CONTENT BY TREATMENT OF FOOD PRODUCT

Предшествующий уровень техники
Перекрестные ссылки на родственные заявки
Данная заявка является частичным продолжением одновременно рассматриваемой заявки №11/942,924 на патент США, зарегистрированной 20 ноября 2007 г., и одновременно рассматриваемой заявки №12/189,404 на патент США, зарегистрированной 11 августа 2008 г., технические раскрытия которых настоящим включены посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в одном варианте осуществления относится к способу получения дегидратированных (обезвоженных) пищевых ингредиентов и, в частности, к способу изготовления обезвоженных пищевых ингредиентов, которые можно применять для получения искусственных, имеющих низкую влажность, устойчивых при хранении, готовых к употреблению продуктов питания со сниженным уровнем акриламида.
Описание предшествующего уровня техники
В пищевой промышленности продукты на основе картофеля обычно готовят из смесей для теста, включающего производные картофеля, такие как картофельные хлопья, картофельные гранулы, картофельная мука и картофельный крахмал. Примеры таких продуктов на основе картофеля включают картофельные чипсы и картофельные палочки.
Картофельные хлопья и картофельные гранулы являются наиболее распространенными типами обезвоженных картофельных продуктов. Картофельные хлопья и картофельные гранулы содержат обезвоженные отдельные клетки или агрегаты клеток, из картофельного клубня, высушенного до содержания влаги от 6% до 8%. В соответствии с наименованием картофельные хлопья имеют кристаллоподобную форму, в то время как картофельные гранулы имеют гранулярную форму. Как картофельные хлопья, так и картофельные гранулы можно регидрировать (т.е. восстановить) для приготовления продуктов из картофельного пюре и искусственных закусочных продуктов.
Различные способы изготовления картофельных хлопьев и картофельных гранул хорошо известны в данной области техники. Задачей большинства способов из предшествующего уровня техники является обеспечение картофельных хлопьев или гранул, которые можно регидрировать для получения картофельного продукта, обладающего вкусом, запахом и текстурой свежего вареного картофеля.
На Фиг.1 показаны этапы обычного способа из предшествующего уровня техники для приготовления картофельных хлопьев. Вначале свежий картофель моют, очищают от кожуры, нарезают ломтиками примерно по 0,5 дюйма и факультативно промывают. Сырые картофельные ломтики затем подвергают предварительной термической обработке, обычно путем погружения в воду с температурой примерно от 160°F до 165°F (от 71,1°C до 73,9°C) в течение периода времени примерно от 15 до 20 минут. Как применяется здесь, термин «подвергнутый предварительной термической обработке» и «бланшированный» являются синонимами. Значение рН воды на этапе предварительной термической обработки типично составляет от 6,25 до 6,50. На этапе предварительной термической обработки происходит желатинизация крахмала в клетках картофеля, предпочтительно с минимальным набуханием и разрывом клеток картофеля, так что при последующем этапе охлаждения может происходить возврат к прежнему уровню. Связи, сформированные между клетками картофеля, таким образом, сохраняются при последующих этапах кулинарной обработки (варки) и сушки, а восстановленные готовые хлопья будут обладать уменьшенной липкостью.
Этап охлаждения выполняют путем погружения картофельных ломтиков, подвергнутых предварительной термической обработке, в воду с температурой 75°F (23,9°C) или ниже примерно на 20-60 минут. После охлаждения картофельные ломтики варят, обычно паром, при температуре примерно от 190°F до 250°F (от 87,8°C до 121°C) в течение 15-60 минут. Один из типов устройства для варки паром включает винтовой конвейер, продвигающий картофельные ломтики через паровую камеру, содержащую острый пар.
После варки вареные картофельные ломтики измельчают с получением картофельного пюре. Типичные средства для измельчения картофельных ломтиков включают протирание, разминание и шинкование. Затем в картофельное пюре вносят добавки для улучшения вкуса и аромата, текстуры, стабильности и сушки пюре. Примерные добавки включают растворы бисульфита натрия для замедления неферментативного потемнения и эмульсии моноглицеридного эмульгатора, антиоксидантов и различных хелатирующих агентов. После этапа внесения добавок выполняют этап сушки картофельного пюре, обычно в барабанной сушилке. В барабанной сушилке пюре сушится до картофельного пласта с содержанием влаги примерно от 6% до 10%. После сушки картофельный пласт можно измельчить на картофельные хлопья с применением измельчительного аппарата, такого как молотковая мельница.
Фиг.2 иллюстрирует этапы способа в обычном процессе из предшествующего уровня техники для приготовления картофельных гранул. Вначале сырой картофель моют, очищают от кожуры, нарезают ломтиками, подвергают предварительной термической обработке, охлаждают, варят, измельчают и вносят добавки, как по существу описано ранее. Во время этапа перемешивания пюре горячий вареный картофель смешивают с уже высушенными гранулами до получения однородной влажной смеси. После смешивания пюре проводят этап кондиционирования, уравновешивающий влагу в смеси, которую затем пропускают через вибрационное сито с мелкими ячейками для удаления больших агломератов и поврежденных частей тканей картофеля. Затем продукт дополнительно перемешивают и сушат с помощью сушильного аппарата, такого как сушилка во взвешенном состоянии, или сушилка с псевдоожиженным слоем. После сушки до содержания влаги примерно 12-13% часть материала извлекают для повторного добавления, а остаток затем окончательно сушат до содержания влаги примерно от 6% до 10% вновь с применением сушильного аппарата.
Оба вышеописанных способа приготовления картофельных хлопьев и картофельных гранул применяют в данной области техники примерно с 50-х годов. С тех пор были предложены различные способы, в которых вышеуказанные процессы изготовления были модифицированы. Примерные способы описаны в патентах США №№5,707,671 и 5,292,542, Beck et al.; патенте США №3,574,643, Lewis; и патенте США №3,764,716, Rainwater et al.
Картофельные хлопья применяют в качестве ингредиентов во многих продуктах питания, включая искусственные закусочные чипсы. В то время как специфический химический состав картофельных хлопьев или картофельных гранул основан на некоторых факторах, таких как сорт картофеля, тип почвы и географический район, в котором выращен картофель, и условий хранения, основная часть картофеля по природе содержит аминокислоту аспарагин и нативные восстанавливающие сахара, такие как фруктоза и глюкоза, которые могут формировать акриламид при воздействии достаточного нагревания. В картофельных хлопьях формируется мало акриламида, возможно, потому, что картофельные хлопья и гранулы обычно содержат влагу в количестве примерно от 6 масс.% до 15 масс.%. Например, при анализе хлопьев был установлен очень низкий уровень акриламида в хлопьях (менее 100 ч./млрд). Однако когда эти хлопья используют для теста, которое затем подвергают термической обработке при температуре выше 120°С для приготовления продуктов питания с низким содержанием влаги (например, с содержанием влаги менее 3 масс.%), такие продукты питания могут иметь уровни акриламида выше 100 ч./млрд Соответственно, необходимо получить пищевой ингредиент, такой как хлопья, гранулы или порошок, который можно применять в качестве ингредиента в продукте питания со сниженным уровнем акриламида. Также необходимо обеспечить эффективный способ обработки для снижения уровня акриламида в продукте питания, изготовленном из нарезанного ломтиками, шинкованного или измельченного до пюре овоща.
Краткое описание чертежей
Новые черты, считающиеся характеристиками изобретения, установлены в формуле изобретения. Само изобретение, однако, так же как и его предпочтительный способ применения, дополнительные задачи и преимущества, станут лучше понятными со ссылкой на следующее подробное описание иллюстративных вариантов осуществления, при чтении вместе с сопроводительными фигурами, на которых:
Фигура 1 изображает поточную диаграмму этапов способа изготовления картофельных хлопьев из предшествующего уровня техники;
Фигура 2 изображает поточную диаграмму этапов способа изготовления картофельных гранул из предшествующего уровня техники;
Фигура 3 изображает поточную диаграмму способа изготовления обработанного обезвоженного пищевого ингредиента в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фигура 4 изображает поточную диаграмму способа изготовления обработанных пищевых ингредиентов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фигура 5 изображает поточную диаграмму способа изготовления обработанных пищевых ингредиентов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Фигура 3 изображает поточную диаграмму способа изготовления обработанного обезвоженного пищевого ингредиента в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Фигура 3 демонстрирует только один вариант осуществления настоящего изобретения. Различные этапы или ингредиенты могут быть включены или удалены из иллюстрированного варианта осуществления, при этом оставаясь в пределах объема настоящего изобретения.
Во-первых, один или несколько сырых пищевых субстратов, имеющих один и тот же или различный состав, таких как картофель, могут быть выбраны и факультативно смешаны вместе для достижения необходимого состава. Например, картофель с относительно низким содержанием восстанавливающих сахаров, например 0,8 масс.%, можно смешать с картофелем с относительно высоким содержанием восстанавливающих сахаров, например 2 масс.%, для достижения необходимого уровня восстанавливающих сахаров в картофельном пюре. Специфический химический состав картофеля, включая концентрацию восстанавливающих сахаров, основан на некоторых факторах, таких как сорт картофеля, тип почвы и географический район, в котором выращен картофель, и условия хранения. Соответственно может быть необходимо смешать сырой картофель для получения картофельного пюре с необходимым профилем химического состава. Можно применять любые коммерческие сорта картофеля, используемые для приготовления обычных картофельных хлопьев. Например, сорта картофеля, используемые для чипсов, включают сорта: Аврора, Агриа, Атлантик, Эрнтестольц, Айдахо Русеет, Киннебек, Кеннебек, Леди Розетта, Леди Клер, Гермес, Марис Пайпер, Ментор, Монона, Норголд, Норчип, Норкота, Онейда, Себаго, Сатурна, Сноуден и Тобик, но не ограничиваются ими.
Также могут применяться сорта картофеля, не используемые для чипсов, включая сорта Марфона, Кинг Эдвард, Юкон Голд, Дезире, Карлена и Эстима, но не ограничиваясь ими. Подобным образом могут применяться сорта для картофеля фри, такие как Русеет Бурбанк и Бинтье. В то время как сорта картофеля для чипсов, обычно используемые для приготовления продуктов из хрустящего картофеля, имеют относительно низкие уровни восстанавливающих сахаров, обычно не применяются для приготовления картофеля фри или печеного картофеля, можно применять любой картофель в соответствии с изобретением, и данное изобретение не ограничивается физиологической или биологической разновидностью картофеля.
Смешанный или не смешанный картофель затем можно вымыть способами, хорошо известными в данной области техники. Затем картофель предпочтительно очищают таким образом, чтобы удалить по меньшей мере 80% кожуры, и предпочтительно, по меньшей мере 85% кожуры, и еще более предпочтительно, удалить примерно от 85% до 95% кожуры, а в одном варианте осуществления удаляют примерно 100% кожуры. Поскольку картофель часто является овальным и поскольку наружная периферическая поверхность картофеля часто содержит вогнутые участки, особенно в областях пазушных почек (глазков), увеличение уровня удаления картофельной кожуры выше 88% и особенно выше 95% может приводить к изменению формы очищенного от кожуры картофеля от овальной до круглой и может приводить к существенному увеличению уровня потери мякоти картофеля. Хлопья, приготовленные из полностью очищенного от кожуры картофеля, имеют сниженный уровень акриламида при использовании в качестве ингредиента в продуктах питания, подвергающихся термической обработке, по сравнению с хлопьями, изготовленными из неочищенного или частично очищенного от кожуры картофеля.
Вымытый и очищенный картофель затем нарезают на части меньшего размера. Сегментирование (разрезание) на части может включать нарезку ломтиками, кусочками, протирание через сито, нарезку кубиками и т.д. Фактически любой способ, обеспечивающий снижение размера картофеля, может применять на этапе разрезания на части. В одном варианте осуществления картофель, нарезанный на картофельные ломтики, предпочтительно нарезан толщиной примерно от 0,1 дюйма до 0,5 дюймов, и более предпочтительно, примерно от 0,3125 дюйма до 0,5 дюймов. Заявители установили, что хлопья, изготовленные из ломтиков такой толщины, обеспечивают сниженный уровень акриламида при использовании в качестве ингредиента в продуктах питания, подвергающихся термической обработке, по сравнению с хлопьями, изготовленными из более толстых картофельных ломтиков. Считается, что такой результат обусловлен повышением отношения площади поверхности к объему, обеспечивающим дополнительное воздействие на этапе кислотного бланширования, описанном ниже. Отношение площади поверхности к объему может быть также увеличено путем дополнительной нарезки ломтиков, например нарезки ломтиков на кусочки меньшего размера с такой же толщиной, как у ломтика, и/или путем нарезки ломтика с рифленой конфигурацией. Необходимо отметить, что можно применять более тонкие ломтики (например, 0,053 дюйма), чем раскрыто выше, однако, более тонкая нарезка может приводить к нежелательным потерям картофельной мякоти.
Далее, в одном варианте осуществления нарезанный ломтиками картофель, также известный как пластинки, обрабатывают в кислом растворе после этапа нарезки и перед этапом разминания для получения множества обработанных кусочков продукта. Как применяется здесь, термин «обработанный кусочек продукта» относится к продукту питания, контактировавшему с раствором кислоты с рН примерно от 3,0 до 6,0, и в одном варианте осуществления примерно от 3,5 до 5,0 во время этапа вымачивания, этапа бланширования, этапа промывки, и/или этапа охлаждения, до этапа варки с нативной влажностью (обычно этапа варки паром), и/или этапа нативной варки, как показано на фигуре 3, или если не применяется этап нативной варки, то перед каким- либо этапом сушки, показанным на фигуре 4. Как применяется здесь, «этап варки с нативной влажностью» обозначает этап варки, в котором продукт варят, но он сохраняет содержание влаги в пределах примерно 5% от его естественного содержания влаги после этапа варки с нативной влажностью и перед этапом разминания. Таким образом, дегидратация на этапе варки с нативной влажностью является незначительной или минимальной. В одном варианте осуществления один или несколько агентов, снижающих уровень акриламида, обсуждаемых ниже, можно применять в комбинации с раствором кислоты.
Раствор кислоты со значением pH примерно выше 6,0 не обеспечивает эффективной обработки пластинок. Снижение pH примерно меньше 3,5 может повреждать клеточные стенки, вызывая отслаивание поверхности картофельного ломтика, затрудняя варку ломтика с нативной влажностью. В одном варианте осуществления pH измеряют на выходе типовой операции или рядом с ним. Например, pH в бланширователе измеряют на выходе из бланширователя или рядом с ним.
В одном варианте осуществления раствор кислоты имеет температуру примерно от 70°F до 212°F, более предпочтительно примерно от 150°F до 180°F, и наиболее предпочтительно, примерно от 160°F до 175°F. Более высокие температуры требуют меньшего количества кислоты (например, можно применять диапазон pH, близкий к 5,0) для достижения тех же самых необходимых результатов. В одном варианте осуществления ломтики вымачивают примерно от 15 до 30 минут. В то время как такой диапазон является предпочтительным, поскольку это обычное время, проводимое в бланширователе для существующей операции производства хлопьев, можно применять другое подходящее время, в зависимости от специфического пищевого субстрата. В варианте осуществления с кислотным бланшированием вводят достаточное количество кислоты для поддержания pH примерно от 3,5 до 6,0 в бланширователе. Бланширователь может иметь насос рециркуляции для возврата воды от выводного конца бланширователя к вводному концу бланширователя. Поскольку может быть необходимо удалять свободный крахмал из бланширователя, может быть необходима подпиточная вода и может применяться непрерывная система введения подпиточной кислоты, при этом уровень кислоты на выходе из бланширователя или рядом с ним можно измерять, и добавлять кислоту по мере необходимости для обеспечения необходимого диапазона рН бланширующей воды в бланширователе.
В одном варианте осуществления применяемую кислоту можно выбрать из кислот пищевого качества, признанных полностью безвредными (GRAS) по данным Food Chemical News Guide. Необходимо отметить, что кислота пищевого качества может быть сильной кислотой, слабой кислотой или органической кислотой, и их смесями. Примеры кислот пищевого качества включают одну или несколько кислот, выбранных из лимонной кислоты, фосфорной кислоты и соляной кислоты, но не ограничиваются ими.
В одном варианте осуществления бланшированные пищевые кусочки затем охлаждают путем погружения подвергшихся предварительной термической обработке/бланшированных пищевых ломтиков в воду с температурой 75°F (23,9°C) или ниже примерно на 20-60 минут. В альтернативном варианте осуществления, если нужно получить тесто с более когезивными свойствами из пищевых кусочков, то этап охлаждения можно пропустить, и ломтики можно промыть горячей водой (например, с температурой от более 120°F до 212°F, и более предпочтительно, примерно от 160°F до 170°F).
В одном варианте осуществления, после этапа охлаждения пищевые кусочки варят на этапе нативной варки паром, или погружая в воду в течение времени и при температуре, достаточной для завершения варки, повышения степени желатинизации крахмала, снижения ферментативной активности, и размягчения пищевых кусочков до точки, в которой их можно размять. В одном варианте осуществления этап варки с нативной влажностью осуществляют с паром при температуре примерно 190°F-250°F (87,8°C - 121°C) в течение 15-60 минут. Любая кислота, добавленная к пищевому кусочку во время этапов вымачивания, бланширования и/или охлаждения, по существу, удаляется во время этапа варки с нативной влажностью.
В одном варианте осуществления готовят хлопья с низким уровнем вымывания. Хлопьями с низким уровнем вымывания являются хлопья, изготовленные из пищевых ломтиков, не бланшированных и не подвергшихся предварительной термической обработке, а затем охлажденных перед варкой. Скорее, хлопья с низким уровнем вымывания готовят варкой паром пищевых ломтиков (например, на этапе варки с нативной влажностью), а затем разминают эти вареные ломтики. Соответственно, в одном варианте осуществления кислоту добавляют на этапе варки паром, и хлопья готовят без этапа бланширования/ предварительной термической обработки. Факультативный этап промывания может применяться для удаления кислоты, добавленной к пищевым кусочкам во время этапа варки. Однако конденсат с этапа варки с нативной влажностью позволяет выгодно удалять существенные количества кислоты из ломтиков.
В альтернативном варианте осуществления стандартные гибридные обработанные хлопья с низким вымыванием, которые являются более когезивными, чем хлопья, изготовленные посредством способа, изображенного на фигуре 2, но менее липкими, чем хлопья с низким уровнем вымывания, описанные в предыдущем параграфе, готовят путем удаления этапа охлаждения из способа обработки хлопьев, но добавляя этап промывки горячей водой (160°F - 165°F) после кислотного бланширования и перед варкой паром, для смывания избытка кислоты с бланшированных ломтиков. Такая горячая вода не охлаждает бланшированные в кислоте пластинки, позволяя восстанавливаться желатинизированному крахмалу. Соответственно, в таком варианте осуществления остается потеря восстанавливающих сахаров при вымывании благодаря контакту с водой, так что считается, что термически обработанные закусочные продукты, приготовленные из этого типа хлопьев, обладают вкусом, подобным тем продуктам, что изготовлены из обычных хлопьев. Путем применения этапа промывки горячей водой после бланширования в кислоте обеспечивается отмывка кислоты с поверхности, но снижение липкости хлопьев, стимулируемое этапом охлаждения, ослабляется. Тесто для закусочных продуктов, приготовленное с хлопьями, обработанными в соответствии с таким альтернативным вариантом осуществления, будет обладать большей когезивной способностью, чем тесто, приготовленное из обычных хлопьев. Такие хлопья более удобны для теста, где необходима большая когезивная способность при низком содержании влаги, и позволяют снизить потемнение закусочных продуктов и, вероятно, уровни акриламида благодаря наличию меньшего уровня восстанавливающих сахаров в хлопьях.
Вновь возвращаясь к фигуре 3, в одном варианте осуществления после этапа варки с нативной влажностью, вареные пищевые ломтики измельчают с образованием пюре. Обычные средства измельчения пищевых ломтиков включают протирание, разминание и шинкование. Далее, в одном варианте осуществления, к пюре можно добавить агенты, снижающие уровень акриламида, и предпочтительно, кальция хлорид, примерно до 0,9 масс.% от картофеля.
Нужно отметить, что добавление слишком большого количества кислоты после этапа разминания может затруднять смешивание размятого картофеля из-за того, что когда кислоту добавляют к размятому картофелю, она расщепляет гликозидные связи между глюкозными единицами и делает поверхность картофеля более растворимой. Повышенный уровень растворимого крахмала может делать тесто более липким, и таким образом, может затруднять его смешивание и сушку в барабанной сушилке.
Агенты для снижения уровня акриламида, добавляемые в пюре, могут включать ферменты, такие как аспарагиназа, одну или несколько аминокислот, снижающих уровень акриламида, двухвалентные или трехвалентные катионы, восстанавливающие акриламид, соли которых предпочтительно имеют pKa менее примерно 4, кислоты и их комбинации, но не ограничиваются ими. В одном варианте осуществления агент, снижающий уровень акриламида, содержит соль кальция и, в частности хлорид кальция. Аминокислоты, снижающие уровень акриламида, могут быть выбраны из цистеина, лизина, глицина, гистидина, аланина, метионина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты, пролина, фенилаланина, валина, аргинина и их смесей. Соли с анионом, имеющим значение pKa менее примерно 4, могут быть выбраны из кальция хлорида, кальция лактата, кальция малата, кальция глюконата, кальция фосфата одноосновного, кальция ацетата, кальция лактобионата, кальция пропионата, кальция стеароил-лактата, магния хлорида, магния цитрата, магния лактата, магния малата, магния глюконата, магния фосфата, магния сульфата, алюминия хлорида гексагидрата, алюминия хлорида, алюминиево-аммониевых квасцов, алюминиево-калиевых квасцов, алюминиево-натриевых квасцов, алюминия сульфата, железа хлорида, железа глюконата, железа фумарата, железа лактата, железа сульфата, меди хлорида, меди глюконата, меди сульфата, цинка глюконата и цинка сульфата.
После этапа добавления выполняют этап сушки пюре, обычно с помощью барабанной сушилки. В барабанной сушилке пюре сушится до пласта с содержанием влаги примерно от 6% до 15%. В барабанной сушилке не применяют горячее масло для сушки. После сушки пласт можно перемалывать до хлопьев с помощью измельчающего аппарата, такого как молотковая дробилка.
В то время как вариант осуществления, описанный выше и продемонстрированный на Фигуре 3, может быть направлен на картофельный субстрат, данное изобретение можно применять для изготовления пищевых ингредиентов для порошков, хлопьев и гранул из других пищевых субстратов или комбинаций других пищевых субстратов, посредством того же самого или подобного способа, как описано выше, если пищевой субстрат имеет схожее содержание твердых веществ и/или приемлемую концентрацию восстанавливающих сахаров. Как применяется здесь, «приемлемая концентрация восстанавливающих сахаров» означает концентрацию восстанавливающих сахаров менее примерно 1,5 масс.% от массы сырого пищевого субстрата или комбинации сырых пищевых субстратов. Как применяется здесь, комбинация пищевых субстратов включает два или более сырых продукта.
Соответственно, в одном варианте осуществления сырой пищевой субстрат или комбинацию сырых пищевых субстратов с нативным содержанием влаги примерно до 89 масс.% можно применять в вариантах осуществления, предложенных на фигуре 3 и связанном с ней описании выше. В одном варианте осуществления сырые продукты питания, имеющие нативное содержание восстанавливающих сахаров менее 1,5 масс.% от сырого продукта питания, можно применять в вариантах осуществления, предложенных на фигуре 3 и связанном с ней описании выше. Примеры таких сырых продуктов в качестве иллюстрации, но не с целью ограничения, включают морковь и горох.
В одном варианте осуществления комбинация пищевого субстрата необходима для получения высушиваемой пищевой смеси. Как применяется здесь, «высушиваемая пищевая смесь» означает пищевой субстрат или комбинацию пищевого субстрата, содержащую пригодную концентрацию восстанавливающих сахаров. Например, сладкий картофель имеет концентрацию восстанавливающих сахаров более 1,5 масс.%. Соответственно, сладкий картофель является примером отдельного пищевого субстрата, имеющего неприемлемую концентрацию восстанавливающих сахаров, и таким образом, не является высушиваемым в соответствии со способом, описанным выше.
В качестве примера того как можно применять комбинацию пищевого субстрата для приготовления обработанной высушиваемой пищевой смеси, которую можно сушить с получением обработанного обезвоженного пищевого ингредиента, авторы настоящего изобретения приводят следующий пример возможного использования гибридных картофельных хлопьев. Однако этот пример приведен с целью иллюстрации, но не для ограничения. Рядовой специалист в данной области техники на основе приведенного описания поймет, что можно применять любую подходящую комбинацию пищевого субстрата в соответствии с учениями настоящего изобретения.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения сладкий картофель можно смешать с картофелем Русеет или другим подходящим сортом картофеля для снижения средней концентрации восстанавливающих сахаров в полученной комбинации пищевого субстрата для приготовления высушиваемой пищевой смеси. Другими подходящими сортами картофеля являются сорта со сниженными концентрациями восстанавливающих сахаров, наподобие Русеет, так чтобы смешивание со сладким картофелем приводило к высушиваемой пищевой смеси с концентрацией восстанавливающих сахаров менее 1,5%, и нативной влажностью до 89%. В таком варианте осуществления сухой продукт питания, включая гибридные картофельные хлопья, можно приготовить из такой высушиваемой пищевой смеси. Как применяется здесь, термин «гибридные картофельные хлопья» относится к картофельным хлопьям, содержащим смесь доли сладкого картофеля и доли несладкого картофеля (картофеля с концентрацией восстанавливающих сахаров менее 1,5%), такого как картофель Русеет (далее - «белого картофеля»). Необходимо отметить, что термин «гибридные картофельные хлопья» не относится к смеси хлопьев сладкого картофеля и хлопьев белого картофеля. Как более подробно описано ниже, смесь хлопьев или гранул сладкого картофеля и хлопьев или гранул белого картофеля не соответствует задачам настоящего изобретения. В гибридных картофельных хлопьях, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением, каждый из индивидуальных гибридных картофельных хлопьев содержит отчасти сладкий картофель и отчасти белый картофель.
Гибридные картофельные хлопья готовят следующим образом. Вначале белый картофель и сладкий картофель моют, режут, бланшируют, охлаждают и варят, как описано выше. Белый картофель и сладкий картофель обрабатывают кислым раствором с pH 3,5 и 6,0 во время этапа бланширования и/или этапа охлаждения. Каждый тип картофеля можно варить на этапе нативной варки вместе или по отдельности, в зависимости от удобства и технологических условий. В некоторых вариантах осуществления варка картофеля по отдельности позволяет применять множество сортов картофеля, которые варятся с различной скоростью. Способ первичной варки, используемый в настоящем изобретении, состоит в погружении картофеля в горячую водяную баню на предварительно определенный период времени. Однако можно также применять другие способы, известные в данной области техники, такие как нагревание конденсированным паром, микроволновая обработка или обработка в печи с горячим воздухом. После варки картофеля его смешивают и разминают до получения гибридного картофельного пюре. В обработанное гибридное картофельное пюре можно также включить факультативные ингредиенты.
Затем гибридное картофельное пюре распределяют тонким слоем в нагретом барабане и сушат. После сушки содержание влаги в сухом пласте и хлопьях, полученных из него, составляет примерно от 5 до 10 масс.% или предпочтительно примерно от 5 до 7 масс.%. Тонкий пласт из сухого пюре в барабане потом ломают и измельчают, или растирают с получением гибридных хлопьев.
Поскольку гибридное картофельное пюре является смесью белого картофеля и сладкого картофеля, каждый из отдельных картофельных хлопьев, полученных из сухого гибридного картофельного пюре, является также смесью доли белого картофеля и доли сладкого картофеля. В одном варианте осуществления обработанное гибридное картофельное пюре содержит примерно от 30 масс.% до 80 масс.% сладкого картофеля, и примерно от 20 масс.% до 70 масс.% белого картофеля. Каждый из полученных хлопьев, таким образом, имеет средний состав, примерно эквивалентный составу обработанного пюре. Таким образом, хлопья, полученные из гибридного пюре из 80/20 сладкого картофеля/белого картофеля, в среднем будут содержать примерно 80% сладкого картофеля и примерно 20% белого картофеля.
Данный способ приготовления гибридных картофельных хлопьев преодолевает проблемы, связанные с производством необходимых хлопьев из продуктов с относительно высокими уровнями восстанавливающих сахаров, таких как чистый сладкий картофель. Например, в отличие от обработанного гибридного пюре, описанного выше, пюре из 100% сладкого картофеля нельзя внести в барабан и высушить, поскольку пюре из чистого сладкого картофеля легко пригорает и теряет цвет при сушке в барабане. Пюре из чистого сладкого картофеля также прилипает к барабану при обработке и требует более частой очистки барабана при производстве, что неэффективно. Далее, если применяют другие способы, когда чистый сладкий картофель варят, сушат и измельчают, то полученный продукт из сладкого картофеля не является необходимой легкой хлопьевидной субстанцией, которую можно применять в качестве основного ингредиента в искусственных закусочных чипсах. Вместо этого вареный, сушеный и измельченный сладкий картофель обычно формирует твердые, плотные гранулы. Тесто для закусочных чипсов, включающее значительные доли этих твердых плотных гранул сладкого картофеля, не поддается эффективной раскатке и не позволяет получить закусочный чипс, обладающий необходимой легкой хрустящей текстурой чипса из белого картофеля, но вместо этого обладает очень плотной текстурой, даже когда гранулы сладкого картофеля смешивают с хлопьями из белого картофеля. Тот же самый результат наблюдается, когда гранулы перемалывают с получением мелкоизмельченной субстанции наподобие муки.
Как уже упоминалось выше, вариант осуществления со сладким картофелем/белым картофелем является просто одним примером высушиваемой смеси, которую можно приготовить из двух или более субстратов. Другие гибридные пюре также можно получить путем варки других пищевых субстратов и комбинаций пищевых субстратов, их измельчения с вареным белым картофелем и/или другими комбинациями пищевых субстратов, пригодными для барабанной сушки с получением хлопьев, и применения обработанного гибридного пюре для создания обработанного обезвоженного пищевого ингредиента. Если пищевой субстрат с высоким содержанием восстанавливающих сахаров (более 1,5%) смешивают с белым картофелем с низким содержанием восстанавливающих сахаров (ниже 1,5%) с получением пюре, барабанной сушки и измельчения, то полученные хлопья обозначаются здесь как гибридные картофельные хлопья. Далее, гибридные картофельные хлопья являются одним вариантом осуществления гибридных пищевых хлопьев, изготовленных из смеси по меньшей мере одного пищевого субстрата с высоким содержанием восстанавливающих сахаров (выше 1,5%) и по меньшей мере одного пищевого субстрата с низким содержанием восстанавливающих сахаров (ниже 1,5%) для получения пюре с концентрацией восстанавливающих сахаров ниже примерно 1,5%, высушенного барабанной сушкой, до получения гибридных пищевых хлопьев. Одним вариантом осуществления настоящего изобретения является пищевой продукт, содержащий по меньшей мере один вид гибридных пищевых хлопьев, где каждый из указанных гибридных пищевых хлопьев содержит первый пищевой субстрат с нативной концентрацией восстанавливающих сахаров более примерно 1,5 масс.% и второй пищевой субстрат с нативной концентрацией восстанавливающих сахаров менее примерно 1,5 масс.%. Другим вариантом осуществления настоящего изобретения являются гибридные пищевые хлопья, содержащие первый пищевой субстрат с нативной концентрацией восстанавливающих сахаров более примерно 1,5 масс.% и второй пищевой субстрат с нативной концентрацией восстанавливающих сахаров менее примерно 1,5 масс.%.
На фигуре 4 изображена поточная диаграмма способа изготовления обезвоженных пищевых ингредиентов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На Фигуре 4 показан только один вариант осуществления настоящего изобретения. Различные этапы и ингредиенты могут быть включены или удалены из иллюстрированного варианта осуществления, при этом оставаясь в пределах объема настоящего изобретения. В одном варианте осуществления способ из настоящего изобретения, изображенный на фигуре 4, можно применять для изготовления обезвоженного пищевого ингредиента из любого пищевого субстрата или комбинации пищевых субстратов, не являющихся продуктом с высокой кислотностью. Как применяется здесь, продукт с высокой кислотностью означает продукт, имеющий нативное значение pH 4,6 или ниже. Как применяется здесь, продукт с низкой кислотностью означает продукт, имеющий нативное значение рН 4,7 или выше. Как применяется здесь, нативное значение pH является значением рН сырого продукта без каких-либо добавок.
В таблице 1 ниже показаны нативные значения рН различных продуктов питания, которые можно применять в разных вариантах осуществления настоящего изобретения. Необходимо отметить, что некоторые продукты питания имеют диапазон рН, который может быть обусловлен различными сортами, условиями выращивания и т.д. для пищевого субстрата. Если такие пищевые ингредиенты, как спаржа или томат, имеют значение pH, относящееся к диапазону для продукта с низкой кислотностью или для продукта с высокой кислотностью, то когда такие ингредиенты применяют в настоящем изобретении, нужно применять сорта с низкой кислотностью.
Таблица 1
Сырой продукт
Влажность, % (по массе)
Общие сахара, масс.% (на основе сырого продукта)
pH*
Спаржа
93,2%
1,9% (всего) 0,2% сахарозы
4,0-6,0
Бобы (лимская фасоль) (незрелые, сырые)
70,2%
1,48% (всего)
6,5
Бобы (обыкновенная фасоль) (зрелые, проросшие, сырые)
90,7%
Нет данных
5,4-6,0
Бобы (турецкие бобы, зрелые, проросшие, сырые)
79,2%
Нет данных
Нет данных**
Свекла
87,6%
6,76% (всего)
4,9-5,6
Брокколи (сырая)
89,3%
1,7% (всего) 0,1% (сахароза)
Нет данных
Капуста
92,2%
3,2% (всего) 0,1% сахарозы
5,2-6,9
Морковь
88,2%
4,7% (всего) 3,6% (сахароза)
4,9-5,2
Цветная капуста (сырая)
92,1%
1,9% (всего) 0% (сахароза)
5,6
Сельдерей (сырой)
95,4%
1,8% (всего) (0,1)% сахарозы)
5,7-6,0
Шнитт-лук
90,7%
1,9% (всего)
5,2-6,1
Кукуруза, желтая
10,4%
0,6% (всего)
6,0-7,5
Огурец, очищенный от кожуры, сырой
96,7%
1,4% (всего) 0% сахарозы
5,1-5,7
Чечевица (сырая)
10,4%
2,0% (всего) 1,5% сахарозы
6,3-6,8 (вареная)
Грибы (белые, сырые)
92,5%
2% (всего) 0% (сахароза)
6,2 (вареные)
Овес
8,2%
Нет данных
Нет данных
Лук
89%
4,2% (всего) (0,99% сахарозы)
5,3-5,8
Петрушка (сырая)
87,7%
0,85% (всего)
5,7-6,0
Арахис (все типы, сырой)
6,5%
4,0% (всего)
Нет данных
Горох
78,9%
5,7% (всего) 5,0% сахарозы
5,8-7,0
Перец (халапеньо, сырой)
91,7%
3,5% (всего)
Нет данных
Перец (сладкий, зеленый, сырой) (также известный как зеленый болгарский перец)
93,9%
2,4% (всего) (0,1% сахарозы)
Нет данных
Сырой продукт
Влажность, % (по массе)
Общие сахара, масс.% (на основе сырого продукта)
pH*
Перец, сладкий, красный, сырой (также известный как красный болгарский перец)
92,2%
4,2% (всего) (0% сахарозы)
Нет данных
Картофель Русеет, мякоть и кожура, сырой
78,5%
0,62% (всего) 0,13% (сахарозы)
5,3-6,1
Тыква (сырая)
91,6%
1,4% (всего)
4,8-5,2
Тыква (консервированная, без соли)
90,0%
3,3% (всего)
Нет данных
Редис (сырой)
95,3%
1,86% (всего) 0,1%(сахароза)
5,8-6,5
Кабачки, летние, цуккини, с кожей, сырые
94,8%
2,5% (всего) 0,05% сахарозы
5,5-6,2
Шпинат
91,4%
0,42% (всего) 0,07% сахарозы
5,5-6,8
Сладкий картофель
77,2%
4,2% (всего) 2,5% сахарозы
5,3-5,6
Тофу, сырой, стандартный, приготовленный с сульфатом кальция
84,5%
Нет данных
Нет данных
Томат (красный, зрелый, сырой, средние данный за год)
94,5%
2,6% (всего) (0% сахарозы)
4,2-4,9
Сыворотка (сладкая жидкость)
93,1%
5,1% (всего)
Нет данных
Таблица 1. Данные по влажности и содержанию сахара получены из Национальной базы данных по питательным веществам Министерства сельского хозяйства США для стандартных справочных данных, доступны на: http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/index.html
* Данные по значениям pH получены на: http://www.fda.gov/Food/FoodSafety/FoodborneIllness/FoodborneIllnessFoodbornePathogen sNaturalToxins/BadBugBook/ucm 122561.htm
** «Нет данных» означает, что данных нет в цитируемом документе, однако, специалист в данной области техники может получить эти данные из литературы и/или подходящего анализа, без необходимости проведения уникальных экспериментов.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения обработанный пищевой ингредиент изготовлен из продукта с относительно высоким нативным содержанием влаги. Как применяется здесь, высокое нативное содержание влаги определяется как нативное содержание влаги в продукте более примерно 90 масс.%. Примеры таких продуктов, как указано в таблице 1 выше, включают сельдерей, огурец, грибы, перец, тыкву обыкновенную, тыкву крупноплодную, шпинат, томат и кабачок цуккини, но не ограничиваются ими.
Обращаясь к фигуре 4, один или несколько сырых продуктов можно вымыть посредством способов, хорошо известных в данной области техники. Затем сырые продукты можно факультативно очистить от кожуры. Этап очистки от кожуры, обсуждаемый здесь, нужно рассматривать как включающий удаление любой нежелательной части пищевого субстрата. Например, если морковь используют в варианте осуществления, показанном на фигуре 3, и корешки и стебель нужно удалить с главного корня. Подобным образом в варианте осуществления, показанном на фигуре 4, можно удалить корешок и стебель редиса и/или кончики лука, и стебель томата или тыквы.
Вымытый и факультативно очищенный от кожуры продукт можно факультативно разрезать на части и куски меньшего размера. Например, разрезание на части может не требоваться, если применяют горох. В зависимости от типа используемого пищевого субстрата может потребоваться дополнительная обработка. Например, если применяют тыкву, может быть необходимо удалить семена до или после нарезки тыквы на куски меньшего размера. Нарезка на части может включать резку ломтиками, кусочками, кубиками, протирание и т.д. Фактически можно использовать любой способ уменьшения размера продукта на этапе резки на части.
В одном варианте осуществления два или более нарезанных на части или целых, очищенных от кожуры или неочищенных сырых продуктов питания смешивают вместе для получения необходимой композиции. Например, кусочки сладкого перца можно смешать с кусочками тыквы, кабачков и грибов. В одном варианте осуществления различные сырые продукты смешивают перед бланшированием до получения высушиваемой смеси.
В одном варианте осуществления нарезанные на части или цельные, смешанные или не смешанные куски затем бланшируют в сухом или сыром виде при температуре примерно от 160°F до 180°F, и наиболее предпочтительно примерно от 160°F до 175°F. В одном варианте осуществления пищевые кусочки бланшируют при значениях времени и температуры, достаточных для инактивации нежелательных ферментов, как известно в данной области техники. В одном варианте осуществления пищевые кусочки бланшируют в течение примерно от 15 минут до 30 минут.
В одном варианте осуществления бланшированные пищевые кусочки факультативно охлаждают для удаления свободного крахмала с поверхности и ретроградации желатинизированного крахмала. В одном варианте осуществления бланшированные пищевые кусочки охлаждают в течение примерно 10-60 минут при температуре примерно от 48°F (8,9°C) до 60°F (15,6°C).
Бланшированные пищевые кусочки можно затем факультативно измельчить для получения высушиваемой пищевой смеси. В одном варианте осуществления высушиваемая пищевая смесь включает пюре. Как применяется здесь, пюре является натуральным продуктом питания, таким как фрукт или овощ, измельченный, прессованный или фильтрованный до консистенции мягкой пасты или густой жидкости (наподобие кашицы), содержащей, по существу, то же самое количество твердых веществ, в массовых процентах, как исходный необработанный сырой продукт.
В одном варианте осуществления кислоту добавляют непосредственно перед бланшированием, во время бланширования или после бланширования, но до измельчения смеси в кашицу или пюре. Если кислоту добавляют до или во время бланширования, то количество кислоты должно быть достаточным для контакта пищевых кусочков с кислым раствором, имеющим рН примерно от 3,0 до 6,0, и в одном варианте осуществления, примерно от 3,5 до 5,0 в бланширователе. Если кислоту добавляют после этапа бланширования, то нужно добавить достаточное количество кислоты, чтобы рН пюре составило примерно от 3,0 до 6,0.
В одном варианте осуществления используемую кислоту можно выбрать из кислот пищевого качества, признанных полностью безвредными (GRAS) по данным Food Chemical News Guide. Необходимо отметить, что кислота пищевого качества может быть сильной кислотой, слабой кислотой или органической кислотой и их смесями. Примеры кислот пищевого качества включают одну или несколько кислот, выбранных из лимонной кислоты, фосфорной кислоты и соляной кислоты, но не ограничиваются ими.
После этапа добавления кислоты проводят этап сушки высушиваемой пищевой смеси, содержащей пюре. В одном варианте осуществления можно применять тот же самый тип барабанной сушилки, который использовали для обезвоживания картофельных хлопьев. В барабанной сушилке применяется пар для сушки пюре с получением пласта продукта с содержанием влаги примерно от 6% до 15%. Можно применять другие подходящие сушилки, включая сушилки с кипящим слоем, но не ограничиваясь ими.
Как и в вариантах осуществления, обсуждаемых в связи с фигурой 3, в вариантах осуществления, изображенных на фигуре 4, пищевой субстрат или комбинации пищевых субстратов с концентрациями восстанавливающих сахаров, превышающими приемлемую концентрацию, смешивают с достаточным количеством продукта с низкой концентрацией восстанавливающих сахаров, например с пюре из белого картофеля, так чтобы смешанное пюре содержало высушиваемую смесь. В одном варианте осуществления сухие ингредиенты, такие как обработанные картофельные хлопья и/или крахмал из тапиоки, можно добавить к пюре так, чтобы получить нелипкий пласт продукта в барабанной сушилке.
В таблице 1 показано общее содержание сахаров и содержание сахарозы в различных пищевых субстратах. Концентрация восстанавливающих сахаров равна общей концентрации сахаров за вычетом концентрации сахарозы. Показано, что морковь имеет общую концентрацию сахаров 4,7% по массе моркови, и 3,6% составляет сахароза. Соответственно, морковь имеет концентрацию восстанавливающих сахаров примерно 0,9 масс.% на основе сырой массы. Если не указано значения для сахарозы, общих сахаров и/или содержания влаги, то значит, что в таблице Министерства сельского хозяйства США не приведено информации.
В одном варианте осуществления агенты, снижающие уровень акриламида, добавляют в пюре во время или после бланширования. Такие добавки могут включать ферменты, такие как аспарагиназа, одну или несколько аминокислот, снижающих уровень акриламида, двухвалентные или трехвалентные катионы, восстанавливающие акриламид, соли которых с анионами предпочтительно имеют pKa менее примерно 4, кислоты и их комбинации, но не ограничиваются ими. В одном варианте осуществления агент, снижающий уровень акриламида, содержит соль кальция. Аминокислоты, снижающие уровень акриламида, могут быть выбраны из цистеина, лизина, глицина, гистидина, аланина, метионина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты, пролина, фенилаланина, валина, аргинина и их смесей. Соли с анионом, имеющим значение pKa менее примерно 4, могут быть выбраны из кальция хлорида, кальция лактата, кальция маната, кальция глюконата, кальция фосфата одноосновного, кальция ацетата, кальция лактобионата, кальция пропионата, кальция стеароил-лактата, магния хлорида, магния цитрата, магния лактата, магния малата, магния глюконата, магния фосфата, магния сульфата, алюминия хлорида гексагидрата, алюминия хлорида, алюминиево-аммониевых квасцов, алюминиево-калиевых квасцов, алюминиево-натриевых квасцов, алюминия сульфата, железа хлорида, железа глюконата, железа фумарата, железа лактата, железа сульфата, меди хлорида, меди глюконата, меди сульфата, цинка глюконата, и цинка сульфата.
Далее, в одном варианте осуществления высушиваемую смесь, содержащую пюре, наносят тонким слоем в нагретый барабан и сушат. После сушки содержание влаги в сушеном пласте и обработанном обезвоженном пищевом ингредиенте, полученном из него, составляет примерно от 5 масс.% до 16 масс.%, или предпочтительно примерно от 5 масс.% до 7 масс.%. В одном варианте осуществления тонкий пласт сухого пюре в барабане затем ломают и измельчают или растирают с получением обработанных обезвоженных пищевых хлопьев. Если применяют смесь пищевых субстратов, то измельченный продукт является гибридными пищевыми хлопьями.
В одном варианте осуществления распределение частиц по размеру для обработанного обезвоженного пищевого ингредиента является следующим: примерно от 40% до 50% частиц задерживается ситом с размером ячеек №40 US; примерно от 25% до 35% частиц задерживается ситом с размером ячеек №60 US; примерно от 5% до 15% частиц задерживается ситом с размером ячеек №80 US; примерно от 3% до 8% частиц задерживается ситом с размером ячеек №100 US; и менее примерно 10% проходит через сито с размером ячеек №100 US. Все размеры ячеек основаны на шкале размера сита США, и размер отверстия для каждого номера приведен в следующей таблице 2:
Таблица 2
№сита по шкале США и размер отверстия
№сита US
Размер отверстия
Миллиметры
Дюймы
20
0,853
0,0336
40
0,420
0,0165
60
0,250
0,0098
80
0,177
0,0070
100
0,149
0,0059
Авторы изобретения установили, что смешивание вареных или невареных продуктов питания для получения высушиваемой смеси, которую затем сушат и измельчают, обеспечивает обработанный обезвоженный пищевой ингредиент. Этот обработанный обезвоженный пищевой ингредиент превосходит обезвоженные пищевые ингредиенты из предшествующего уровня техники, поскольку, например, при использовании ингредиента в гидрированном тесте и использовании полученного теста для изготовления искусственного закусочного чипса готовый закусочный чипс имеет сниженный уровень акриламида. Конечно, рядовой специалист в данной области техники на основе данного описания поймет, что обработанный обезвоженный пищевой ингредиент можно применять в качестве ингредиента во многих продуктах питания, которые в итоге подвергают термической обработке, включая продукты, обсуждаемые ниже, но не ограничиваясь ими.
В одном варианте осуществления способ изготовления обработанного обезвоженного пищевого ингредиента (или хлопьев) из высушиваемой смеси, содержащей пюре, преодолевает проблемы, связанные с производством необходимых обезвоженных пищевых ингредиентов из широкого ряда пищевых субстратов с высоким содержанием влаги, таких как тыква, или с высоким содержанием восстанавливающих сахаров, таких как сладкий картофель, или из пищевых субстратов с высоким содержанием влаги и высоким уровнем восстанавливающих сахаров, таких как красный и зеленый перец.
Такой обработанный обезвоженный пищевой ингредиент можно применять в качестве пищевого ингредиента в тесте для изготовления искусственных продуктов питания со сниженным уровнем акриламида по сравнению с необработанными (например, не обработанными кислотой) обезвоженными пищевыми ингредиентами. Термин «искусственный продукт питания» означает продукт, использующий в качестве исходного ингредиента нечто иное, чем оригинальный и неизмененный крахмалистый исходный материал. Например, искусственные закусочные продукты включают искусственные картофельные чипсы, а которых применяется обезвоженный картофельный продукт в качестве исходного материала, и кукурузные чипсы, в которых применяется кукурузная мука в качестве исходного материала. Только в качестве примера, но не с целью ограничения примеры «искусственных продуктов», в которых обработанный обезвоженный пищевой ингредиент можно применять в качестве ингредиента для изготовления теста, включают приготовленные из муки из нескольких видов злаков чипсы, крекеры, хлеб (такой как хлеб из ржаной, пшеничной, овсяной, картофельной, белой, цельнозерновой и смешанной муки), мягкие и твердые претцели, кондитерские изделия, печенье, гренки, лепешки тортилья из кукурузы, лепешки тортилья из муки, лаваш, круассаны, пироги, мини-кексы, шоколадные пирожные, кексы, рогалики, пончики, хлопья, экструдированные закусочные продукты, мюсли, различные виды муки, кукурузную муку (flours, corn meal, masa - разные виды муки, только различного помола), картофельные хлопья, поленту, жидкое тесто и продукты из теста, охлажденное и мороженое тесто, восстановленные продукты питания, полуфабрикаты и мороженые продукты питания, сухую панировку для мяса и овощей, картофельные оладьи, картофельное пюре, блины, оладьи, вафли, пиццу, арахисовое масло; продукты питания, содержащие рубленые и обработанные орехи, желе, начинки, фруктовые пюре, овощные пюре, какао, какао-порошок, шоколад, горячий шоколад, сыр; корм для животных, такой как подушечки для собак и кошек, и любые другие продукты питания для человека и животных, подвергаемые раскатке или экструзии, или изготовленные из теста или смеси ингредиентов.
На фигуре 5 показана поточная диаграмма способа изготовления обработанных пищевых хлопьев в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В то время как из множества пищевых субстратов и комбинаций пищевых субстратов с приемлемой концентрацией восстанавливающих сахаров можно приготовить обработанные хлопья, следующий пример, относящийся к картофелю, приведен с целью иллюстрации, но не для ограничения. Во-первых, белый картофель и сладкий картофель в определенном отношении моют, нарезают на части, бланшируют, охлаждают и варят, как описано выше. Отношение выбирают так, чтобы оно учитывало высушиваемую пищевую смесь. Белый картофель и сладкий картофель обрабатывают кислым раствором с pH 3,5 и 6,0 во время этапа бланширования, этапа охлаждения, этапа варки, этапа смешивания пюре, или любых их комбинаций. Каждый тип картофеля можно варить вместе или по отдельности в зависимости от удобства и технологических условий. В некоторых вариантах осуществления варка картофеля по отдельности позволяет применять множество сортов картофеля, которые варятся с различной скоростью. Способ первичной варки, используемый в настоящем изобретении, состоит в погружении картофеля в горячую водяную баню (например, 190°F - 250°F) на предварительно определенный период времени. Однако можно также применять другие способы, известные в данной области техники, такие как нагревание конденсированным паром, микроволновая обработка или обработка в печи с горячим воздухом. После варки картофеля его смешивают и разминают до получения высушиваемой пищевой смеси, содержащей гибридное картофельное пюре. Во время этапа смешивания пюре горячее гибридное картофельное пюре смешивают с сухими обратно добавляемыми хлопьями до получения однородной влажной смеси. После смешивания пюре на этапе кондиционирования уравновешивают содержание влаги в смеси, которую затем пропускают через вибрационное сито с мелкими ячейками для удаления больших агломератов и поврежденных частей тканей картофеля. Затем продукт дополнительно перемешивают и сушат с помощью сушильного аппарата, такого как сушилка во взвешенном состоянии, или сушилка с псевдоожиженным слоем. После частичной сушки до содержания влаги примерно 12-13% часть материала извлекают для повторного добавления, а остаток затем окончательно сушат до содержания влаги примерно от 6% до 10%, вновь с применением сушильного аппарата для получения обработанных обезвоженных картофельных хлопьев. В то время как вышеуказанный способ описан с картофельным субстратом в качестве примера, обезвоженный пищевой ингредиент можно приготовить из других пищевых субстратов в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение можно применять для обработки сублимированного продукта питания. Например, в одном варианте осуществления сублимированный картофель готовят путем нарезки сырого картофеля на кубики. Можно применять любой подходящий размер кубиков, включая кубик размером 14-дюйма или 3/8 дюйма на каждой стороне, или кубики размером 1/2″×1″×1". Кубики можно затем бланшировать в кислом растворе с pH примерно от 3,5 до 6,0 при температуре примерно от 150°F до 180°F, а затем частично высушить в печи до содержания влаги примерно от 10 масс.% до 65 масс.%, и более предпочтительно примерно от 52 масс.% до 62 масс.%. Частично высушенные кубики затем можно заморозить для последующего применения. В одном варианте осуществления сушеные кубики можно измельчить или истереть, как необходимо, перед замораживанием.
Примеры
Следующие примеры приведены для более подробной иллюстрации настоящего изобретения и не предназначены для его ограничения.
Пример 1 - Сравнительные анализы обработанных кислотой ломтиков и обработанного кислотой пюре
Для определения влияния различных видов обработки картофеля при изготовлении картофельных хлопьев контрольный образец сравнивали с пятью другими образцами картофельных хлопьев, изготовленных в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.
Серии экспериментов были разработаны для оценки относительной эффективности различных видов обработки картофельных пластинок для получения обработанных хлопьев, которые можно применять для изготовления жареных или печеных продуктов с низким уровнем акриламида. Контрольные хлопья готовили с помощью способа из предшествующего уровня техники, подобного тому, что обсуждался на Фигуре 1, без применения какой-либо добавленной кислоты или хлорида кальция. Экспериментальные хлопья готовили из пластинок картофеля, которые помещали в различные растворы для обработки в течение 15 минут. Например, в Тестах 1-3 и 5, показанных в таблице внизу, различные количества добавок вносили в пюре после этапа разминания, показанного на фигуре 3. Количество добавленной кислоты, внесенной в пюре, основано на массовом содержании картофеля в процентах в пюре/бланширователе. В тестах 4 и 5 кислоту добавляли в картофельные пластинки во время этапа бланширования, показанного на фигуре 3. Картофельные пластинки бланшировали в кислоте в течение примерно 160°F в течение примерно 15 минут. Картофельные хлопья затем сушили в барабане до содержания влаги примерно от 7,5% до 11%.
Хлопья из каждого образца смешивали с прежелатинизированным крахмалом, сахаром, химическими разрыхлителями, лецитином, маслом и водой для приготовления теста для хрустящего картофеля. Картофельные хлопья составляли примерно 80% ингредиентов теста (т.е. без добавления воды). Тесто раскатывали и нарезали в форме чипсов и выпекали до содержания влаги менее примерно 2 масс.% в печи с температурным профилем, начиная примерно от 550°F и заканчивая примерно на 270°F. В печеных картофельных чипсах анализировали содержание акриламида посредством ГХ-МС. Печеный хрустящий картофель затем анализировала группа экспертов. Результаты анализов показаны ниже в таблице 3:
Таблица 3
Анализ партии
Тест
Обработка**
Количество (масс.%)*
Обработка
АА, % снижения**
Комментарии****
1
Фосфорная кислота
0,05%
Пюре
1,83%
Побочный привкус
2
Фосфорная кислота
0,09%
Пюре
59,47%
Побочный привкус
3
Фосфорная кислота + CaCl<sub>2</sub>
0,09% и 0,18%
Пюре
89,24%
Побочный привкус
4
Соляная кислота
0,13%
Пластинки
50,71%
Нет побочного привкуса
5
Соляная кислота + CaCl<sub>2</sub>***
0,25% и 0,10%
Пластинки и пюре
93,76%
Нет побочного привкуса
* На основе 200 фунтов картофеля с 30 галлонами воды при бланшировании** Для печеного продукта - сравнение с контрольным образцом, приготовленным в то же самое время*** Кислота в бланширователе и CaCl<sub>2</sub> в пюре**** Оценка готового продукта группой экспертов
Эти анализы показали, что обработка картофельных пластинок в кислоте перед этапом варки, когда готовят картофельные хлопья, позволяет эффективно изготовить хлопья с низким уровнем акриламида, с меньшим добавлением хлорида кальция в пюре, без получения побочных привкусов. Считается, что отсутствие побочных привкусов является следствием того факта, что любая кислота, добавленная на этапе бланширования, отмывается во время этапов охлаждения и варки с нативной влажностью в результате контакта с охлаждающей водой, паром, конденсатом и/или горячей водой. Добавленная в пюре кислота, с другой стороны, не удаляется перед сушкой в барабане, остается на поверхности печеного хрустящего продукта, и таким образом, приводит к появлению побочного привкуса. Далее, поскольку кислота смешивается с пюре, удаление такой кислоты очень затруднительно.
Пример 2 - анализ пластинок, обработанных хлоридом кальция Другой анализ проводили для определения влияния добавления хлорида кальция на этапе бланширования. В контрольной серии не добавляли хлорида кальция на каких-либо этапах обработки при производстве картофельных хлопьев. Готовили серию картофельных хлопьев, где 0,92 масс.% хлорида кальция от массы сырого картофеля добавляли к картофельным пластинкам на этапе бланширования, показанном на фигуре 3.
Хлопья из каждого образца смешивали с прежелатинизированным крахмалом, сахаром, химическими разрыхлителями, лецитином, маслом и водой для приготовления теста для хрустящего картофеля. Картофельные хлопья составляли примерно 80% ингредиентов теста (т.е. без добавления воды). Тесто раскатывали и нарезали в форме чипсов и выпекали до содержания влаги менее примерно 2 масс.% в печи с температурным профилем начиная примерно от 550°F и заканчивая примерно на 270°F. В печеных картофельных чипсах анализировали содержание акриламида посредством ГХ-МС. Печеный хрустящий картофель затем анализировала группа экспертов. Результаты анализов показаны ниже в таблице 4:
Таблица 4
Анализ серии - 50 фунтов картофеля/час
Обработка
Количество
Обработка
АА, % снижения*
Комментарии***
Хлорид кальция
0,92%
Пластинки
0,00%
Нет побочных привкусов
*** Оценка готового продукта группой экспертов
Как было установлено в вышеуказанном анализе, добавление хлорида кальция на этапе бланширования, в отличие от кислоты, не оказывает влияния на уровень акриламида в продукте питания, изготовленном из хлопьев.
Пример 3 - Обработка кислотой картофельных хлопьев на этапе бланширования
На основе результатов вышеуказанных анализов серии дополнительных анализов были разработаны для оценки относительной эффективности различных видов обработки картофельных пластинок для изготовления хлопьев с низким уровнем акриламида и для сравнения аспектов вкуса и текстуры готового продукта, изготовленного из контрольных хлопьев и обработанных хлопьев, или хлопьев с низким уровнем акриламида. В частности, были проведены дополнительные эксперименты с кислотной обработкой в бланширователе.
Для оценки влияния различных видов обработки картофеля при изготовлении картофельных хлопьев контрольный образец сравнивали с двенадцатью другими образцами картофельных хлопьев, изготовленных в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.
Контрольные хлопья готовили с помощью способа из предшествующего уровня техники, подобного тому, что обсуждается на фигуре 1, без применения какой-либо добавленной кислоты или хлорида кальция. Экспериментальные хлопья готовили из картофельных пластинок, помещенных в различные растворы соляной кислоты пищевого качества для обработки в течение 15 минут.
Хлопья из каждого образца смешивали с прежелатинизированным крахмалом, сахаром, химическими разрыхлителями, лецитином, маслом и водой для приготовления теста для хрустящего картофеля. Картофельные хлопья составляли примерно 80% ингредиентов теста (т.е. без добавления воды). Тесто раскатывали и нарезали в форме чипсов и выпекали до содержания влаги менее примерно 2 масс.% в печи с температурным профилем, начиная примерно от 550°F и заканчивая примерно на 270°F. В печеных картофельных чипсах анализировали содержание акриламида посредством ГХ-МС. Печеный хрустящий картофель затем анализировала группа экспертов.
Свойства приемлемости оценивали по девятибалльной шкале Лайкерта. Девять баллов означало, что потребитель оценивает качество как отличное; восемь - как хорошее; семь баллов - как среднее; шесть баллов указывало, что потребителю слабо понравилось качество; пять баллов указывало на нейтральное отношение к качеству; четыре балла означало, что потребителю слегка не понравилось качество; три балла указывало на среднюю степень отвращения; два балла указывало на сильную степень отвращения, и один балл указывал на крайнюю степень отвращения. Результаты анализов показаны ниже в таблице 5:
Таблица 5: Масштабированная линия - Непрерывный способ - 24000 фунтов картофеля/час
ГХ-МС анализ - готовый продукт
Обработка
Всстанавл. сахара в обработанных хлопьях, %
Влажность в печеных продуктах, %
% снижения АА в печеных продуктах
Общая приемлемость для потребителей
Приемлемость аромата
Метиональ, ч./млн<sup>2</sup>
<sup>2</sup> ДЭП*100<sup>1</sup> ч./млн<sup>2</sup>
Фенилацетальдегид, ч./млн<sup>2</sup>
Контроль - 3/8 пластинки - без обработки
1,48
2,7
0%
6,87
5,98
0,90
1,58
0,95
5/16 пластинки - pH 5 без Ca
1,93
2,24
32,29%
6,57
6,87
0,83
0,83
0,88
3/” пластинки - pH 4 - 0,15% CaCl<sub>2</sub>
1,20
2,12
44,36%
6,68
6,85
0,84
1,07
0,94
5/16” пластинки - pH 5 - 0,30% CaCl<sub>2</sub>
1,87
1,64
61,08%
6,87
6,68
0,83
0,59
0,84
3/8” пластинки - pH 5-0,15% CaCl<sub>2</sub>
1,38
2,6
63,01%
7,01
6,95
0,71
0,71
0,78
5/16” пластинки - pH 5-0,15% CaCl<sub>2</sub>
1,42
2,24
65,05%
6,17
5,75
0,75
0,69
0,65
5/16” пластинки - 0,30% CaCl<sub>2</sub>
2,35
2,62
68,34%
6,4
6,12
0,71
0,51
0,66
5/16"пластинки -рН 4 - 0,30% СаС12
1,84
1,52
68,81%
6,8
6,82
0,78
0,33
0,61
3/8” пластинки - pH 4 - 0,30% CaCl<sub>2</sub>
1,23
2,36
72,41%
7,01
7,18
0,64
0,46
0,74
5/16” пластинки - pH 4-0,15% CaCl<sub>2</sub>
2,17
1,49
74,01%
6,6
6,52
0,74
0,42
0,74
<sup>1</sup>ДЭП* 100-значение для диметилэтилпиразина, умноженное на 100 <sup>2</sup>ч./млн - число частей вещества на миллион частей продукта
Как установлено из вышеприведенных данных, использование кислоты на этапе бланширования, с последующим добавлением хлорида кальция во время этапа разминания и перед барабанной сушкой приводит к получению обработанных картофельных хлопьев, которые можно применять для изготовления жареных и печеных закусочных продуктов с низким уровнем акриламида. Эти данные дополнительно поддерживают тот вывод, что обработанные хлопья, изготовленные с применением кислоты перед этапом варки с нативной влажностью, вместе с применением хлорида кальция во время этапа разминания, подвергнутые впоследствии жарке до содержания влаги менее примерно 3 масс.%, обеспечивают готовый продукт питания, в котором содержится существенно меньше акриламида, чем в продукте, полученном без проведения предварительной кислотной обработки и без добавления хлорида кальция.
Как установлено в вышеприведенных анализах, добавление кислоты перед этапом варки с нативной влажностью и перед этапом разминания приводит к получению обработанных картофельных хлопьев, которые можно применять для изготовления жареных и печеных закусочных продуктов с низким уровнем акриламида. Как применяется здесь, термин «картофельные хлопья с низким уровнем акриламида» означает картофельные хлопья, бланшированные в кислом растворе до или во время этапа варки с нативной влажностью, но до этапа разминания, так чтобы получить картофельные хлопья, которые при последующей термической обработке при температуре продукта выше примерно 120°C до содержания влаги менее примерно 3 масс.% обеспечивают продукт питания с более низким уровнем акриламида, чем картофельные хлопья, подвергнутые термической обработке без бланширования в кислом растворе перед варкой паром. Кроме того, применение обработанных картофельных хлопьев из настоящего изобретения в качестве ингредиента для продукта питания с низким содержанием влаги обеспечивает продукт питания с более низкой концентрацией акриламида, чем в продукте, изготовленном из хлопьев из предшествующего уровня техники, без этапа кислотной обработки перед этапом разминания. Кроме того, в одном варианте осуществления, поскольку обработку кислотой проводят до или во время этапа бланширования, то кислые растворы можно отмыть при последующей варке и других единичных операциях. Соответственно, побочные привкусы кислоты сводятся к минимуму и не выявляются большинством потребителей, и данные приемлемости для потребителей в таблице выше позволяют предположить, что продукт питания, изготовленный из обработанных хлопьев, близок к контрольному продукту питания, изготовленному из необработанных хлопьев, как по общей приемлемости для потребителя (текстуре, вкусу, запаху), так и по приемлемости по аромату.
Также на основе данных, представленных в таблице 5 выше, установлено снижение компонентов, относящихся к аспектам реакции потемнения Майяра, связанной с образованием акриламида. В результате реакции Майяра формируется коричневая окраска, образуются альдегиды Штрекера (например, метиональ и фенилацетальдегид), пиразины (например, диметилэтилпиразин), и акриламид. Например, была установлена относительно высокая корреляция между концентрациями диметилэтилпиразина (например, 0,85 г) и концентрациями акриламида. Также отмечалась хорошая корреляция акриламида и пиразинов, поскольку пиразины формируются из аммиака, высвобождающегося из аспарагина и поскольку энергия активации для формирования пиразина подобна энергии активации для формирования акриламида.
Данные анализа компонентов, относящихся к реакции потемнения Майяра, связанной с формированием акриламида, дополнительно поддерживают данные и тенденции, указывающие на снижение уровней акриламида в продуктах, изготовленных из обработанных хлопьев.
Пример 4 - Сравнение кислотного бланширования в фосфорной и соляной кислотах.
Для сравнения эффекта кислого бланширования в растворе слабой и сильной кислот проводили серию дополнительных анализов для оценки относительной эффективности различных видов обработки картофельных ломтиков для приготовления картофельных хлопьев с низким содержанием акриламида и для сравнения титруемой кислотности воды для бланширования с применением двух различных кислот для кислого бланширования.
3
4
2
Контрольные хлопья готовили с помощью способа из предшествующего уровня техники, подобного тому, что обсуждался на фигуре 1, без применения какой-либо добавленной кислоты или хлорида кальция. Экспериментальные хлопья готовили из ломтиков картофеля, помещенных в один из двух растворов кислот для кислого бланширования при 160°F в течение 15 минут. Значение pH воды для бланширования измеряли вскоре после смешивания концентрированной кислоты в котле с горячей водой и картофельными ломтиками. Образец воды для бланширования одновременно отбирали и анализировали титруемую кислотность с помощью 0,1 н. NaOH. Значения pH и титруемой кислотности измеряли вновь на выходе из бланширователя после кислого бланширования картофельных ломтиков в течение 15 минут. Затем картофельные ломтики охлаждали, варили с нативной влажностью, затем разминали. В некоторые экспериментальные образцы добавляли хлорид кальция после этапа разминания, как показано на фигуре 3. Мятый картофель сушили в барабане для получения картофельных хлопьев. Хлопья из каждого образца смешивали с прежелатинизированным крахмалом, сахаром, химическими разрыхлителями, лецитином, маслом и водой для приготовления теста для хрустящего картофеля. Картофельные хлопья составляли примерно 80% ингредиентов теста на сухой основе (т.е. без добавления воды). Тесто раскатывали и нарезали в форме чипсов и выпекали до содержания влаги менее примерно 2 масс.% в печи с температурным профилем, начиная примерно от 550°F и заканчивая примерно на 270°F. В печеных картофельных чипсах анализировали содержание акриламида посредством ГХ-МС. Результаты анализов показаны ниже в таблице 6. Специалисту в данной области техники понятно, что HPO соответствует фосфорной кислоте, CaCl - хлориду кальция, а HCl - соляной кислоте.
Таблица 6
Сравнение бланширования в разных кислотах
Описание
Толщина пластинки, дюймы
Тип кислоты
Масс.% кислоты на 200 фунтов картофеля + 30 галлонов воды
рН раствора после 15 минут бланширования
Титруемая кислотность раствора для бланширования (мл 0,1 NaOH) после 15 минут бланширования
Масс.%CaCl<sub>2</sub> на фунт картофеля
Влажность в готовом печеном чипсе, %
Снижение АА, %
Контроль, без кислоты без CaCl<sub>2</sub>
0,28
Нет
0
6,7
0,20
0,00
2,19
0,00
Малое количество HCl, без CaCl<sub>2</sub>
0,32
HCl
0,01
5,8
0,8
0,00
1,69
12,20
Малое количество H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>, без CaCl<sub>2</sub>
0,30
Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>
0,03
5,7
1,2
0,00
1,49
-3,77
Малое количество HCl, с CaCl<sub>2</sub>
0,32
HCl
0,01
5,6
1,0
0,13
1,67
71,50
Малое количество Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>, с CaCl<sub>2</sub>
0,29
H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>
0,03
5,6
1,3
0,13
1,66
37,00
Среднее количество HCl, с CaCl<sub>2</sub>
0,31
HCl
0,03
4,7
1,6
0,06
1,79
69,72
Среднее количество Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>, с CaCl<sub>2</sub>
0,30
Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>
0,06
5,8
2,2
0,06
1,54
19,70
Большое количество НС1 без СаСЬ
0,30
HCl
0,05
4,3
1,9
0,00
1,44
22,28
Большое количество Н3РО4 без СаСЬ
0,28
Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>
0,11
4
3
0,00
1,67
28,47
Большое количество HCl с CaCl<sub>2</sub>
0,30
HCl
0,05
4,3
1,6
0,13
1,76
64,55
Большое количество H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>, с CaCl<sub>2</sub>
0,27
Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>
0,11
4,4
3,2
0,13
1,99
67,26
Интересно, что в некоторых анализах продукты питания, изготовленные из хлопьев, обработанных соляной кислотой, содержали существенно более низкие или схожие уровни акриламида, чем продукты питания, изготовленные из хлопьев, обработанных фосфорной кислотой, даже когда добавление фосфорной кислоты обеспечивало подобное значение pH. Соответственно, отмечается тенденция, указывающая на то, что соляная кислота является более эффективной, чем фосфорная кислота.
В то время как настоящее описание показало применимость настоящего изобретения к картофельным хлопьям и продуктам питания, изготовленным из картофельных хлопьев и картофельных гранул, настоящее изобретения можно применять к другим продуктам питания, таким как картофельная мука, где картофель бланшируют, режут и варят при нативном содержании влаги перед термической обработкой. Например, консервированную кукурузу готовят путем очистки кукурузы для удаления рыльцев и другого постороннего материала, бланширования кукурузы для инактивации ферментов, отрезания кукурузы от стержня и помещения кукурузы в контейнер, добавления рассола, подкисленной воды или другого подходящего раствора к кукурузе, герметизации контейнера и нагревания контейнера на этапе варки с нативной влажностью. Этапы варки с нативной влажностью можно осуществлять в течение различного времени и при разных температурах на основе используемого продукта. Например, при автоклавировании консервированной кукурузы этап варки с нативной влажностью можно осуществлять, например, при повышенном давлении (например, около 30 ф./кв.дюйм), и в диапазоне температуре примерно от 240°F до 270°F в течение по меньшей мере примерно 5 минут, и примерно от 5 минут до 180 минут. Консервные банки затем охлаждают, и обработанную кукурузу можно применять в качестве ингредиента продукта питания, подвергнутого термической обработке.
В то время как изобретение продемонстрировано и описано со ссылкой на некоторые предпочтительные варианты осуществления, специалисту в данной области техники понятно, что различные изменения в форме и деталях можно сделать без отделения от сущности и объема настоящего изобретения.