ВСПУЧЕННЫЕ ЭКСТРУДИРОВАННЫЕ ЗЕРНОВЫЕ ПРОДУКТЫ С БОГАТЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИЩЕВОГО ВОЛОКНА
SWOLLEN EXTRUDED GRAIN PRODUCTS WITH RICH SOURCE OF FOOD FIBRE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к экструдированным зерновым продуктам с высоким содержанием пищевого волокна. В частности, настоящее изобретение относится к получению вспученных (увеличенных в объеме) зерновых продуктов с высоким содержанием пищевого волокна.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время на рынке существует спрос на пищевые продукты с высоким содержанием пищевого волокна, например, для поддержания здоровья толстой кишки, снижения холестерина, улучшения контроля уровня сахара в крови и снижения риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Желательно обеспечить готовый к потреблению вспученный завтрак, включающий богатый источник пищевого волокна.
В течение многих лет зерновые продукты получают из зерен во вспученной форме. Вспученные зерновые имеют уникальные хрустящие свойства и текстуру и могут быть получены множеством способов, включая экструзию. Однако экструдируемые цельнозерновые продукты со значительным содержанием пищевого волокна трудно вспучить без подвергания их избыточной термообработке. Обычно введение больших количеств пищевого волокна в экструдированные зерновые продукты подавляет их расширение в объеме (вспучивание).
Поэтому по-прежнему существует потребность в способе получения вспученных зерновых продуктов с богатым источником пищевого волокна.
СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте настоящее изобретение относится к полностью зерновой композиции. Композиция зерновых включает восковой крахмал от около 5 до около 15 вес.% зерновой композиции и зерновая смесь включает источник пищевого волокна, причем источник пищевого волокна составляет от около 1 до около 15 вес.% зерновой композиции. Полностью зерновую композицию смешивают с водой с получением теста из зерновых, которое вспучивается при экструзии.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения вспученных зерновых продуктов. Способ включает объединение воскового крахмала от около 5 до около 15 вес.% зерновой композиции и зерновой смеси, включающей источник пищевого волокна, причем источник пищевого волокна составляет от около 1 до около 15 вес.% зерновой композиции, с получением при смешивании с водой теста из зерновых. Тесто из зерновых экструдируют с получением вспученных зерновых продуктов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на получение вспученных экструдированных зерновых продуктов с высоким содержанием пищевого волокна. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что вспучивание зернового продукта с высоким содержанием пищевого волокна может быть достигнуто добавлением от около 5 до около 15 вес.% воскового крахмала (от общего веса зерновой композиции) в смесь зерновых, включающую источник волокон в количестве от около 1 до около 15 вес.% от общего веса зерновой композиции с получением полностью зерновой композиции. В одном варианте выполнения восковой крахмал может быть добавлен в количестве от около 7 до около 10 вес.% от общего веса зерновой композиции в зерновую смесь, включающую источник пищевого волокна в количестве от около 6 до около 10 вес.% от общего веса зерновой композиции. Полностью зерновую композицию смешивают с водой с получением теста из зерновых, которое экструдируют с получением вспученного зернового продукта. Вспученный зерновой продукт имеет мягкий вкус и аромат основы и является богатым источником пищевого волокна.
Один из объектов изобретения относится к полностью зерновой композиции. Зерновая смесь включает муку из зерновых, сахар и источник пищевого волокна. Зерновую смесь объединяют с восковым крахмалом с получением полностью зерновой композиции.
Используемые здесь термины «от веса зерновой композиции» или «вес.% зерновой композиции» относятся к объединенной массе всех сухих ингредиентов, исключая воду, перед подачей в экструдер. Тесто из зерновых формируют после добавления воды в полностью зерновую композицию или после добавления воды в полностью зерновую композицию и нагревания. Обычно нагревание проводят в процессе экструзии.
В настоящем изобретении в зерновой смеси может быть использован любой подходящий источник пищевого волокна. Например, источником пищевого волокна в зерновой смеси может быть пищевое волокно кукурузы или овса. Дополнительно, может быть использован любой источник в виде отрубей, такой как отруби зерновых злаков (например, пшеничные отруби, овсяные отруби, кукурузные отруби). Может быть использована мука из цельного зерна кукурузы или овса. Пищевое волокно может быть выбрано из группы, состоящей из пищевого волокна кукурузы, пищевого волокна овса, пшеничных отрубей, овсяных отрубей, кукурузных отрубей, муки из цельной кукурузы, муки из цельного овса и их смесей. В одном варианте выполнения источник пищевого волокна выбирают из группы, состоящей из муки из цельного овса, пищевого волокна овса, пищевого волокна кукурузы и их смесей.
В одном варианте выполнения содержание пищевого волокна составляет от около 1 до около 15% по общего веса зерновых по сухому веществу. В другом варианте выполнения содержание пищевого волокна составляет от около 6 до около 10 вес.% от общего веса полностью зерновой композиции по сухому веществу.
Специалист в данной области знает, что экструзионные матрицы имеют отверстия, через которые экструдируют материал. Следовательно, экструдат, содержащий нерастворимые частицы, которые не проходят через отверстия и закупоривают его, снижает качество продукта и его получение. Таким образом, специалист в данной области может принять соответствующие меры для обеспечения того, чтобы нерастворимые частицы имели размер меньше, чем самое маленькое отверстие.
Не ограничивающие примеры муки из цельного зерна злаков включают цельную пшеницу, цельный рис, цельную кукурузу (маис), цельное пшено, цельное сорго (мило), цельную рожь, цельное тритикале, цельный овес, цельный ячмень, цельный тэфф, цельный дикий рис, цельную спельту, цельную гречку, цельный амарант, цельную квиною, цельную каниву (kaniwa), цельные семена целлозии гребенчатой, муку из цельного зерна других злаков, известную из предшествующего уровня техники, и их комбинации. Обычно мука из цельного зерна злаков составляет от около 60% до около 90 вес.% зерновой композиции. В одном варианте выполнения мука из цельного зерна злаков составляет от около 75% до около 85 вес.% зерновой композиции. Следуя приведенным здесь руководствам, специалист в данной области может получить полностью зерновую композицию.
Восковой крахмал может представлять любой подходящий восковой крахмал. Восковой крахмал представляет собой крахмал, содержащий 10% или менее амилозы от содержания крахмала. Не ограничивающие примеры источников зерновых злаков для воскового крахмала включают рис, кукурузу (маис), сорго (мило), ячмень, наряду с другими зерновыми, или крахмалистые семена. Восковой крахмал выбирают из группы, состоящей из кукурузы, риса, ячменя и их смесей. Для достижения увеличения продукта в объеме во время экструзии восковой крахмал составляет в полностью зерновой композиции от около 5% до около 15 вес.%. В одном варианте выполнения восковой крахмал составляет от около 7% до около 10 вес.% зерновой композиции. В одном варианте выполнения источником воскового крахмала является крахмал восковой кукурузы.
Также в зерновую смесь могут быть добавлены другие ингредиенты, обычно входящие в состав зернового продукта. Следуя приведенным здесь руководствам, специалист в данной области может добавить различные ингредиенты в смесь зерновых. Например, в зерновую смесь может быть добавлен любой подходящий сахар, такой как сахароза, фруктоза, декстроза или другие. Обычно сахар составляет менее чем около 15 вес.% и, в частности, менее чем около 10 вес.% зерновой композиции.
Могут быть добавлены различные неосновные компоненты, такие как ароматизаторы, красители, соли и консерванты. Например, может быть добавлена любая соль, традиционно используемая в предшествующем уровне техники, такая как хлорид натрия. Для повышения содержания кальция и развития вкуса и аромата может быть добавлен карбонат кальция. Также могут быть добавлены консерванты, такие как BHA, BHT и тому подобное. В частности, такие консерванты обычно применяют на носителе. Используют премикс, включающий BHT на мальтодекстриновом носителе. Также в зерновую смесь для повышения пищевой ценности зерновых может быть добавлена витаминная добавка/добавка минеральных веществ. В качестве альтернативы раствор витаминов может быть распылен на поверхность зерновых. Кроме того, полученные на выходе из экструдера кусочки зерновых дополнительно могут включать покрытие, такое как сахарное покрытие или другое покрытие, известное из предшествующего уровня техники.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения вспученного зернового продукта с высоким содержанием пищевого волокна. Способ включает объединение воскового крахмала в количестве от около 5 до около 15 вес.% зерновой композиции с зерновой смесью, включающей муку из зерновых, источник пищевого волокна и другие ингредиенты, с получением полностью зерновой композиции.
Полностью зерновую композицию смешивают с водой с получением влажной свободно текучей смеси. Затем влажную свободно текучую смесь экструдируют через матрицу в условиях, достаточных для получения термообработанного теста. Вода может быть добавлена к полностью зерновой композиции в количестве от около 16 до около 22 вес.% объединенных сухих и влажных ингредиентов. Вода может быть в форме, выбранной из группы, состоящей из жидкой воды, пара и их смесей.
Специалисту в данной области следует понимать, что комбинация сухих ингредиентов с подходящим количеством воды позволяет получить влажную свободно текучую смесь. Эта смесь не подверглась тепловой обработке или является сырой. Тесто получено, когда крахмалы, присутствующие в смеси, полностью желатинизированы. Следовательно, термообработанное тесто получают нагреванием из влажной свободно текучей смеси. В одном варианте выполнения нагревание проводят экструзией. В процессе экструзии крахмал желатинизируется с разрушением гранул крахмала и выделением амилозы и амилопектина из молекул крахмала. Желатинизированный крахмал трансформирует влажную свободно текучую смесь из твердых веществ и воды в тесто. Вязко-эластичные свойства теста позволяют тесту увеличиваться в объеме при выходе из матрицы экструдера, где обеспечивается температура выше точки кипения воды.
Экструзию обычно проводят в экструдере с многосекционным цилиндром. Секции цилиндра имеют соотношения длины L к диаметру D от около 1 до около 10, в частности около 4. Дополнительно, число секций в цилиндре составляет обычно от 1 до около 8, в частности около 5 секций в цилиндре экструдера. Обычно эти секции могут нагреваться или охлаждаться независимо в соответствии с требованиями использования. Следуя приведенным здесь руководствам, специалист в данной области может установить подходящие пределы добавления воды (или удаления) из полностью зерновой композиции и нагревания для получения термообработанного теста из зерновых.
Добавление воскового крахмала в зерновую смесь с высоким содержанием пищевого волокна приводит к получению более светлой, более хрустящей текстуры и более длительному времени пребывания в тарелке, при увеличении в объеме экструзией, по сравнению с увеличенными в объеме зерновыми с высоким содержанием пищевого волокна без воскового кукурузного крахмала. Когда продукт с высоким содержанием пищевого волокна не включает восковой крахмал, увеличение в объеме экструзией требует приложения значительного усилия для увеличения объема экструдированного продукта. Эти дополнительные усилия повышают водорастворимость крахмала в твердом продукте и, следовательно, уменьшается время пребывания в тарелке. Следовательно, в одном варианте выполнения использование экструзии для нагревания и увеличения в объеме продукта позволяет получить увеличенный в объеме продукт с высоким содержанием пищевого волокна по изобретению с лучшей текстурой и более длительным периодом времени пребывания в тарелке.
Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что желательно оказывать меньшее воздействие во время экструзии, поскольку это минимизирует повреждение крахмала и связанно с водорастворимостью. Следовательно, продукт с высоким содержанием пищевого волокна по этому варианту выполнения имеет более длительный период времени пребывания в тарелке по сравнению с продуктом с высоким содержанием пищевого волокна, не содержащим восковой крахмал.
В одном варианте выполнения тесто из зерновых подвергают тепловой обработке во время экструзии в подходящем экструдере, как это известно из предшествующего уровня техники, для получения вспученных взорванных зерновых. Обычно такое экструдирование проводят при низком содержании влаги и высоком сдвиговом усилии. Общее содержание влаги в зерновом тесте в экструдере обычно составляет от около 16% до около 22% от общего веса зернового теста. Эта концентрация может быть достигнута добавлением воды перед экструзией в сухую свободно текучую смесь и смешивают при использовании подходящего миксера. Также для увлажнения свободно текучей смеси может быть добавлено небольшое количество пара. Это позволяет гидратировать даже муку, крахмалы и пищевое волокно и предварительно нагреть влажную смесь перед экструзией.
Для достижения заданной степени увеличения в объеме зерновых экструдер может работать, нагревая тесто до температуры от около 300°F (149°C) до около 350°F (177°C). При выходе из экструдера зерновой продукт быстро увеличивается в объеме с получением вспученного зернового продукта, представляющего длинную ленту из зерновых, которую нарезают или иначе разделяют на части, как известно специалисту в данной области. В одном варианте выполнения тесто может быть получено и подвергнуто тепловой обработке во время экструзии в подходящем экструдере. При выходе зерновых из экструдера кусочки зерновых быстро увеличиваются в объеме с получением вспученного зернового продукта. Следуя приведенным здесь руководствам, специалист в данной области может установить подходящие условия экструзии.
ПРИМЕР 1
Получают экструдированный зерновой продукт с высоким содержанием пищевого волокна, используя ингредиенты относительных пропорций, приведенных в Таблице 1.
<b>Таблица 1</b>
Сухие компоненты смеси
вес.%, приблизительно
Белая цельнозерновая кукурузная мука
75-85
Восковый крахмал
7-11
Овсяная мука
5-9
Сахар и другие ингредиенты
3-9
Итого
100
Эти ингредиенты смешивают с водой около 6-15 вес.% сухих ингредиентов. Для увлажнения в свободно текучую смесь вводят небольшое количество пара. Влажную свободно текучую смесь экструдируют в условиях повышенной температуры от около 300°F (149°C) до около 350°F (177°C) с получением вспученного зернового продукта. Продукт имеет мелкоячеистую структуру с хорошей текстурой и мягким вкусом и ароматом основы. Также продукт имеет лучшее время нахождения в тарелке по сравнению с другими идентичными продуктами, в которых отсутствует восковой крахмал, полученный аналогично, содержание пищевого волокна на порцию составляет около 3 граммов.
ПРИМЕР 2
Получают экструдированный зерновой продукт с высоким содержанием пищевого волокна, используя ингредиенты относительных пропорций, приведенных в Таблице 2.
<b>Таблица 2</b>
Сухие компоненты смеси
вес.%, приблизительно
Белая цельнозерновая кукурузная мука
78
Восковый крахмал
9
Овсяная мука
7
Сахар и другие ингредиенты
6
Итого
100
Увеличенный в объеме зерновой продукт с высоким содержанием пищевого волокна получают, смешивая ингредиенты, приведенные в Таблице 1, с водой. Воду добавляют в количестве, достаточном для того, чтобы получить около 10 вес.% сухих ингредиентов. Также в зерновую смесь вводят небольшое количество пара для гидратации муки, крахмалов и пищевого волокна и предварительного нагревания влажной смеси перед экструзией. Затем тесто из зерновых подвергают тепловой обработке и экструдируют с получением вспученного зернового продукта. Наибольшее количество тепла приходит от трения, возникающего в процессе экструзии. Для достижения заданной степени увеличения в объеме зерновых экструдер нагревает тесто до температуры от около 300°F (149°C) до около 350°F (177°C). Тесто из зерновых позволяет получить продукт с мягким вкусом и ароматом основы и с содержанием пищевого волокна около 3 граммов на порцию. Также продукт имеет мелкоячеистую структуру, низкую насыпную плотность и хорошую текстуру.
Учитывая преимущества приведенного выше описания и приведенных в качестве примеров вариантов выполнения, специалисту в данной области, ясно, что может быть получено множество альтернативных и отличающихся вариантов выполнения, которые не выходят за рамки настоящего изобретения. Приведенные выше примеры не являются ограничивающими. Например, может присутствовать в полностью зерновой композиции восковой крахмал любого типа в количестве от менее чем 9 вес.% зерновой композиции или более чем 9 вес.% зерновой композиции, как указанно в описании. Специалисту в данной области следует понимать, что все такие различные модификации и альтернативные варианты выполнения входят в объем изобретения. Прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и альтернативные варианты выполнения.