БЫСТРЫЙ СПОСОБ НИКСТАМАЛИЗАЦИИ КУКУРУЗЫ
QUICK METHOD FOR MAIZE NIXTAMALISATION

Предшествующий уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к ускоренному и экологически выгодному способу никстамализации кукурузы для приготовления кукурузных лепешек, чипсов тортилья, кукурузных чипсов и тому подобного. В изобретении применяются специальные этапы обработки для молотых фракций кукурузы и/или молотой цельной кукурузы в качестве замены традиционному способу никстамализации.
Описание предшествующего уровня техники
Кукуруза была основным источником пиши для доколумбовых цивилизаций Нового Света. Сегодня кукурузные лепешки и производные продукты по-прежнему остаются основным продуктом питания для Мексики и Центральной Америки. Кроме того, кукурузные лепешки, кукурузные чипсы, и чипсы тортилья широко распространились на рынке Соединенных Штатов и некоторых стран Азии и Европы.
Никстамализация, также известная как щелочная варка, является традиционным процессом для приготовления кукурузного теста, применяемого в качестве основного ингредиента для многих кукурузных продуктов в мексиканском стиле, таких как кукурузные лепешки, чипсы тортилья, сэндвичи тако, тостадас, тамалес, и кукурузные чипсы. Считается, что жители древней Центральной Америки готовили кукурузу в мелкой древесной золе или извести для получения кукурузных лепешек, основной формы хлеба. Эта древняя техника, претерпев небольшие изменения, по-прежнему включает в себя варку и вымачивание цельных зерен кукурузы в растворе извести (кальция гидроксида). Никстамализация преобразует кукурузу так, что ее можно размолоть жерновами для получения теста, которое называется «masa», которое затем раскатывают, формуют и разрезают для приготовления лепешек и связанных с ними закусочных или пищевых продуктов.
Традиционный способ переработки кукурузы в лепешки (никстамализация) восходит к ранним мезоамериканским цивилизациям, и с тех пор основные этапы процесса остаются неизменными. В традиционном способе цельную кукурузу варят в кипящей известковой воде (или в воде с золой) в течение короткого времени (5-45 мин) и вымачивают в этом растворе, пока он остывает, в течение периода от 12 до 18 часов. Варочный щелок, называемый «nejayote», отбрасывают, при этом фракция околоплодника и зародыша, растворенная в этом щелоке, удаляется. Отваренные, вымоченные и высушенные кукурузные зерна («nixtamal») промывают для удаления избытка извести. Снова удаляется часть материала околоплодника и зародыша. Общая потеря фракций кукурузы составляет от 5 до 15%. Сильно щелочной раствор (pH 11-12) для варки, богатый твердыми веществами кукурузы и избытком щелочи, является отходным продуктом традиционной никстамализации и способа производства быстро восстанавливающейся кукурузной муки. Отваренные зерна измельчают с помощью пестика и жерновов до получения теста. Наконец, из теста формируют тонкие диски, которые пекут на горячей сковороде в течение 30-60 секунд с обеих сторон до получения лепешек. Лепешки, приготовленные вышеописанным традиционным способом, в целом обладают отличными реологическими свойствами, такими как пышность и упругое сопротивление.
Главным недостатком никстамализации цельных кукурузных зерен является связанная с ней переработка щелочных отходов и промывной воды. Жидкость для варки и вымачивания, «nejayote», является неизбежным побочным продуктом процедур никстамализации и потенциально опасным для окружающей среды отходом из-за его состава и щелочности. Надлежащее удаление избытка сбросной воды, образующейся при никстамализации, является главной проблемой при коммерческом производстве кукурузной муки, поскольку сброс сточных вод обычно должен удовлетворять конкретным нормативным требованиям. В результате способы никстамализации кукурузы со снижением выработки сточных вод являются экологически и экономически необходимыми.
Щелочная варка, вымачивание и промывка кукурузы также вызывают разделение твердых веществ кукурузы между мукой и сбросными водами. Потеря твердых веществ кукурузы (т.е. потеря выхода) при никстамализации и обработке сточных вод, а также затраты на очистку являются значительными. Было установлено, что при коммерческой операции потеря твердых веществ кукурузы составляет от 5 до 15% в зависимости от типа кукурузы. Образующиеся сточные воды являются потенциальным загрязнителем из-за состава и характеристик. Варочный щелок после обработки является сильно щелочным (pH 11-12), и фракция его твердых веществ содержит примерно 75% некрахмалистых полисахаридов, 11% крахмала и 1,4% белка и высокие уровни кальция. Варочный щелок имеет химическую потребность в кислороде (ХПК) примерно 25,000 мг/л, биологическую потребность в кислороде (БПК) 8,100 мг/л и содержание суспендированных твердых веществ 20,000 мг/л. В дополнение к высоким значениям БПК и ХПК он содержит примерно 310 мг азота и 180 мг фосфора на литр. Коммерческие предприятия по щелочной обработке кукурузы сбрасывают щелочные отходы в большие резервуары для осаждения или отстойники для удаления. В некоторых операциях определенная часть воды сбрасывается путем орошения пахотных земель или травы. Осаждение и микробная деградация твердых веществ кукурузы завершает операции очистки сбросных вод. Из-за щелочности сбросные воды обычно нельзя сбрасывать непосредственно в окружающую среду или водные потоки без надлежащей нейтрализации.
На крупных промышленных предприятиях, где сосредоточены усилия на снижение расходов на процесс никстамализации и сведение к минимуму процесса вымачивания, кукурузу обычно варят при высоких температурах и гасят водой, чтобы быстро снизить температуру кукурузы. Хотя этот подход позволяет снизить время обработки, он может повысить расход воды и, таким образом, увеличить объемы сточных вод. Обычная установка для никстамализации кукурузы обрабатывает 200 тонн кукурузы в сутки с применением более 50 галлонов воды в минуту, и вырабатывает почти эквивалентное количество щелочных сточных вод за 24-часовой период.
Проводились исследования, чтобы найти эффективные, экономичные альтернативы удалению щелочных сточных вод. Одним подходом является удаление суспендированных твердых веществ из потока сточных вод путем вакуумной фильтрации с последующим применением обратного осмоса для удаления растворенных твердых веществ. Мембраны, применяемые в системе данного типа, задерживают почти все твердые вещества и пропускают только воду. Однако такие мембраны являются дорогостоящими.
В последние годы было разработано несколько способов для производства кукурузы, подвергнутой никстамализации, кукурузного теста и кукурузной муки. Многие из этих способов были разработаны для ускорения процессов варки или вымачивания или повышения скорости производства. В одном примере способа производства кукурузной муки цельное зерно частично варят в горячем щелочном растворе для частичной желатинизации крахмала. Затем кукурузу освобождают от щелочи, подвергают мгновенной сушке и перемалывают. В некоторых способах применяют молотую кукурузу или кукурузную муку в качестве исходного материала и используют варочную экструзию или непрерывную варку для производства кукурузного теста или кукурузной муки. Эти процедуры, однако, не полностью преодолевают проблемы генерации отходов, связанные с традиционным способом производства кукурузной муки. Проблемы, связанные с качеством продукта, оборудованием, и затратами на обработку, и скоростью процесса, также иногда встречаются при способах с применением материала из молотой кукурузы (муки тонкого или грубого помола), смешанных со щелочью, или с применением экструзии.
Чтобы частично преодолеть проблему качества кукурузного теста и лепешек, некоторые промышленные производители быстро восстанавливаемой кукурузной муки применяют камеди, такие как карбоксиметилцеллюлоза, гуаровая камедь, ксантановая и аравийская камедь, чтобы облегчить сохранение свойств и функциональности кукурузных лепешек и помочь противодействовать эффектам отсутствия камедей околоплодника благодаря уменьшению времени вымачивания при варке кукурузных зерен. Производители муки удаляют околоплодник, который влияет на цвет продуктов. Однако производители лепешек знают, что тесто из регидратированной сухой кукурузной муки имеет иные реологические свойства, чем свежее тесто. Тесто из регидратированной сухой кукурузной муки является менее пластичным и когезивным, чем свежее тесто. Кроме того, продукты, приготовленные из сухой кукурузной муки, быстрее черствеют. Подобным образом, качество текстуры и вкуса лепешек, приготовленных из быстро восстанавливаемой кукурузной муки, ниже, чем у лепешек, приготовленных из свежего теста.
Соответственно, существует потребность в способе изготовления кукурузного теста, в котором устранен этап щелочного вымачивания, устранено удаление едких и неэкономичных отходов, укорочено время обработки, но при этом получается тесто, подобное по реологическим свойствам тесту, произведенному с помощью традиционного способа никстамализации. В идеале такой способ должен быть связан с минимальными затратами на материалы, и с оборудованием, обычно доступным для производителей свежего кукурузного теста, изготовленного традиционным способом. Вкратце, способ должен быть экономичным, экологически выгодным и должен обеспечивать готовый продукт, не отличающийся от продукта того же самого типа, изготовленного с помощью традиционного способа.
Краткое изложение сущности изобретения
Данное изобретение раскрывает способ производства свежего кукурузного теста посредством быстрого способа никстамализации. В данном процессе сведены к минимуму ключевые этапы традиционного способа, так что реологические характеристики и общее качество традиционных лепешек и чипсов тортилья сохраняются, но так, что не теряются фракции кукурузного зерна, не вырабатывается загрязняющих отходов и не требуется времени на вымачивание.
Кроме того, в данном изобретении достигается способ желатинизации эндосперма кукурузы с минимальным количеством воды в течение не более 30 минут. Способ выполняют путем типовой операции смешивания при высокой скорости, в котором ускоряется диффузия воды во внутренние части фракций зерна. Воду добавляют в количестве, достаточном для надлежащей гидратации и желатинизации крахмала, так что вода не сбрасывается. Объединенное действие воды, желатинизирующих агентов и температуры обеспечивает получение вареного молотого зерна, пригодного для производства свежего кукурузного теста. Путем контроля параметров варки (времени смешивания, температуры варки, энергии, мощности, температуры, времени и содержания желатинизирующих агентов) можно получить кукурузное тесто, пригодное для получения свежего теста и продуктов из него.
Способ быстрой никстамализации обеспечивает некоторые преимущества по сравнению с традиционными способами никстамализации для производства чипсов тортилья. Основной этап варки кукурузы в растворе с избыточным количеством извести (кальция гидроксида) более не требуется, что устраняет выработку сильно щелочных сточных вод (pH 9-12) («nejayote»), содержащих суспендированные твердые вещества кукурузы. В целом, новый способ приводит к более высокому выходу продукта, поскольку устраняет потерю твердых веществ кукурузы в сточных водах.
Твердые и мягкие гибриды белого или желтого типа зубовидной кукурузы подвергали быстрой никстамализации. Для традиционной никстамализации специалисты, обрабатывающие кукурузу, часто предпочитают применять твердые типы кукурузы из-за снижения потери твердых веществ кукурузы и превосходящей функциональности муки. Кроме того, для специалистов, обрабатывающих кукурузу, необходима целостность кукурузного зерна для сведения к минимуму потерь и повышения контроля процесса. Способ быстрой никстамализации, предложенный заявителями изобретения, можно применять для мягких кукурузных гибридов без побочного эффекта в отношении потерь твердых веществ кукурузы и характеристик кукурузного теста.
Тесто, получаемое с помощью быстрой никстамализации, обычно имеет светлый, приемлемый цвет и текстуру, подобную тесту, полученному традиционным способом. Продукты питания, приготовленные из теста после быстрой никстамализации, имеют внешний вид, вкус и текстуру, подобные тем продуктам, что приготовлены из многих коммерческих типов кукурузы, подвергнутой никстамализации (кукурузного теста). Плоские лепешки из свежего кукурузного теста обычно имеют нежный вкус и текстуру, редко воспроизводимые продуктами из кукурузной муки быстрого приготовления. Тем не менее, заявители настоящего изобретения могут воспроизвести эти результаты.
Время, необходимое для способа с применением новой процедуры никстамализации, было существенно снижено от 18 часов (в среднем), до 15 или 20 минут в одном из воплощений. Это очень важно для производителей кукурузных продуктов, поскольку они могут внести изменения в производственный график почти без увеличения стоимости продукта. Кроме того, можно лучше контролировать качество при более коротком времени производственного цикла.
При использовании традиционного способа никстамализации 18 литров воды требуется на каждый килограмм сырой кукурузы для производства свежего кукурузного теста. Примерно один литр воды остается для получения теста с надлежащими реологическими характеристиками, подходящими для приготовления кукурузных лепешек. Соответственно, 17 литров воды обычно отбрасываются, и являются высокоопасным и загрязняющим отходом (жидкость для варки или варочный щелок и вода после процедуры промывки). Способ быстрой никстамализации, предложенный заявителями, устраняет все сбросные воды. Учитывая, что вода в некоторых странах не является легкодоступным природным ресурсом, существенное снижение потребления воды в данном изобретении (94%) имеет очень большую экологическую значимость.
Таким образом, предложенный заявителем способ приготовления устраняет этап вымачивания в щелоке, устраняет сброс едких и неэкономичных отходов, сокращает время обработки и при этом обеспечивает получение кукурузного теста, реологически подобного тесту, произведенному по способу традиционной никстамализации. В одном воплощении способ, предложенный заявителем, может осуществляться с минимальными материальными затратами и с оборудованием, обычно доступным для процедур изготовления свежего теста с помощью традиционного способа. Способ заявителя является экономичным, экологически выгодным и обеспечивает получение готового продукта, неотличимого от продукта того же самого типа, произведенного традиционным способом.
Эти и другие задачи и преимущества данного изобретения очевидны для специалистов в данной области техники из подробного описания изобретения, иллюстрированного, как указано далее.
Краткое описание чертежей
Чертеж является поточной диаграммой, демонстрирующей этапы обработки из одного воплощения данного изобретения.
Подробное изложение сущности изобретения
Изобретение относится к способу быстрой никстамализации для производства свежего кукурузного теста и его производных. С помощью способа в соответствии с данным изобретением можно получить свежее тесто и его производные без применения этапа вымачивания в растворе извести.
В целом, исходными материалами, применяемыми в способе, являются фракции околоплодника кукурузы, корневого чехлика, зародыша и эндосперма, вода, и по меньшей мере один желатинизирующий агент. Кукурузные фракции могут иметь любой генотип и должны быть свободными от примесей и чужеродного материала. Эти фракции околоплодника, корневого чехлика, зародыша и эндосперма могут быть получены путем размола или шелушения цельного кукурузного зерна или путем приобретения фракций от отраслей по производству кукурузы сухого помола или мокрого помола. Когда в изобретении применяется термин «фракции» кукурузы, это означает специфическую часть кукурузного зерна (такую как околоплодник), размолотую отдельно от других частей кукурузного зерна (таких как эндосперм). Таким образом, применяемые заявителем смешанные кукурузные «фракции» отличаются от применяющегося в предшествующем уровне техники молотого кукурузного зерна или применяются только фракции эндосперма при попытке произвести подходящее кукурузное тесто после никстамализации.
Как упоминалось ранее, твердые вещества кукурузы теряются при обычном способе никстамализации, когда отбрасывают варочный щелок или промывные воды. Потеря этих твердых веществ обязательно изменяет итоговые характеристики кукурузного теста, произведенного путем размалывания оставшегося зерна. Таким образом, независимо от применяемого способа, подобные характеристики теста нельзя воспроизвести путем простого помола цельного зерна, применяемого в качестве исходного материала для сокращенного способа никстамализации, как предполагается в предшествующем уровне техники. Соответственно, чтобы достичь готового продукта с таким же самым вкусом и реологическими свойствами, как у готового продукта, получаемого с помощью традиционного способа никстамализации, в изобретении заявителя применяются различные фракции кукурузы в комбинации для имитации состава кукурузы, остающейся после удаления варочного щелока из традиционного способа.
В качестве примера, в традиционном способе никстамализации удаляется большая часть околоплодника и некоторая часть корневого чехлика из замоченных кукурузных зерен. Соответственно, размалывание кукурузных зерен, содержащих интактный околоплодник и корневой чехлик, с последующей обработкой сокращенным способом никстамализации не имитирует вкусовые характеристики и реологические свойства готового продукта при получении теста с помощью такой процедуры. Подобным образом, применение кукурузной фракции, состоящей только из эндосперма, не имитирует продукты, изготовленные традиционным способом, поскольку некоторая часть околоплодника и почти вся часть корневого чехлика и зародыш остаются после промывания зерна, подвергнутого никстамализации. Скорее вместо этого подхода в данном изобретении применяется композиция или смесь фракций кукурузы, чтобы воспроизвести кукурузную основу для теста. Точная рецептура для этих фракций кукурузы зависти от типа имитируемого продукта (например, специальную рецептуру применяют для каждого продукта из кукурузных чипсов, чипсов тортилья и кукурузных лепешек). Однако в целом способ производства свежего кукурузного теста или муки из кукурузы, подвергшейся никстамализации, в данном изобретении использует, в массовых процентах от сухой смеси, примерно от 0 до 10% фракций околоплодника, с предпочтительным диапазоном от 3 до 7% и наиболее предпочтительным количеством примерно 5%; примерно от 0 до 15% фракций зародыша с предпочтительным диапазоном примерно от 8 до 13% и наиболее предпочтительным количеством примерно 10%; и примерно от 0 до 95% фракций эндосперма (с объединением крупы грубого и тонкого помола) с предпочтительным диапазоном примерно от 80 до 95% и наиболее предпочтительным количеством примерно 85,0%. Точные используемые фракции, так же как и распределение частиц по размеру для каждой фракции, специалист в данной области техники может определить для получения необходимых реологических свойств продукта, изготовленного из свежего кукурузного теста.
В предпочтительном воплощении в изобретении заявителей применяется смесь мелкой кукурузной крупы, крупной кукурузной крупы и смесь оболочки (околоплодника), зародыша и корневого чехлика (далее «ОЗЧ»), которая является субпродуктом, полученным в процессе помола кукурузы. Этот ОЗЧ компонент является достаточно дешевым, но при этом пригодным в изобретении заявителей для имитации кукурузного теста, произведенного традиционным способом.
Мелкая кукурузная крупа включает фракцию эндосперма, при этом «мелкая» в целом обозначает фракцию молотой кукурузы с распределением частиц по размеру, характеризующуюся очень мелкими частицами, обычно в среднем 15 микрон или ниже. Без ограничения и только в качестве примера распределение частиц по размеру для мелкой кукурузной крупы показано в таблице 1 внизу.
Таблица 1
Распределение частиц по размеру в мелкой кукурузной крупе.
Размер отверстий сита
Задерживание (%)
Сито Тайлера №60
8,6
Сито Тайлера №70
Не определяли
Сито Тайлера №80
30,9
Сито Тайлера №100
13,9
Дно
44,2
В таблице 2 также показан примерный состав компонентов в массовых процентах для мелкой кукурузой крупы.
Таблица 2
Состав мелкой кукурузной крупы в массовых процентах.
Параметр
Мин.
Макс.
Влага, %
11
13
Минеральный остаток, %
0,4
0,5
Жир, %
0,9
1,8
Белок, %
6
8,5
Сырое волокно, %
0,8
1
Углеводы, %
80.3
75.7
Крупная кукурузная крупа также содержит фракцию эндосперма, при этом «крупная» в целом обозначает фракцию молотой кукурузы с распределением частиц по размеру, характеризующуюся средним размером частиц обычно в среднем от 250 до 350 микрон. Вновь, только в качестве примера и без ограничения, в таблице 3 и 4 приводится распределение частиц по размеру для образца крупных гранул кукурузы, и состав указанной крупной кукурузной крупы в массовых процентах.
Таблица 3
Распределение частиц по размеру в крупной кукурузной крупе.
Размер отверстий сита
Задерживание (%)
Сито Тайлера №16
0
Сито Тайлера №20
0
Сито Тайлера №25
0,1
Сито Тайлера №30
0,2
Сито Тайлера №40
36,3
Сито Тайлера №50
48,5
Сито Тайлера №60
Не определяли
Сито Тайлера №70
Не определяли
Дно
14,9
Таблица 4
Состав крупной кукурузной крупы в массовых процентах.
Параметр
Мин.
Макс.
Влага, %
11
13
Минеральный остаток, %
0,4
0,5
Жир, %
0,9
1,8
Белок, %
6
8,5
Сырое волокно, %
0,8
1
Углеводы, %
80,3
75,7
ОЗЧ-компонент сырьевых материалов, используемых в данном изобретении, является смесью оболочки, зародыша и корневого чехлика, обычно получаемой в качестве субпродукта в процессах сухого или мокрого помола кукурузы. Его состав и относительные пропорции каждой структуры (оболочки, зародыша и корневого чехлика) зависят от природы применяемых сортов кукурузы. Примером подходящего ОЗЧ компонента являются кукурузные отруби, производимые MAIZORO S.de R.L.de C.V., Мехико. Только в качестве примера, в таблицах 5 и 6 внизу приведены подробности для образца ОЗЧ компонента по отношению к размеру частиц и содержанию компонента в массовых процентах.
Таблица 5
Распределение частиц по размеру в ОЗЧ.
Размер отверстий сита
Задерживание (%)
Сито Тайлера №16
68,8
Сито Тайлера №20
8,6
Сито Тайлера №25
3,6
Сито Тайлера №30
2,8
Сито Тайлера №40
3,3
Сито Тайлера №50
2,5
Сито Тайлера №60
Не определяли
Сито Тайлера №70
Не определяли
Дно
10,4
Таблица 6
Состав ОЗЧ, в массовых процентах.
Параметр
Мин.
Макс.
Влага, %
8,69
8,68
Минеральный остаток, %
3,96
4,15
Жир, %
10,27
11,15
Белок, %
11,1
11,71
Сырое волокно, %
6,54
5,96
Углеводы, %
59,44
58,35
Изобретение заявителей включает смешивание этих фракций кукурузы с одним или несколькими желатинизирующими агентами, которые более подробно обсуждаются ниже. Типичное распределение по составу, в массовых процентах, сухих материалов, применяемых заявителями в способе изобретения, приведено ниже в таблице 7.
Таблица 7
Рецептура.
Сырьевые материалы
%
Крупная кукурузная крупа
50,7
Мелкая кукурузная крупа
33,5
ОЗЧ
15,2
Желатинизирующие агенты
0,6
Всего
100,0
Таким образом, в раскрытом воплощении фракция эндосперма (изготовленная из мелкой и крупной кукурузной крупы) составляет примерно 84,2 мас.% от сухой смеси, или грубо 85% от общей массы используемых кукурузных фракций. Отношение фракции эндосперма к фракции ОЗЧ, а также отношение мелких гранул к крупным в пределах фракции эндосперма специалист в данной области техники может устанавливать экспериментальным путем для достижения необходимых характеристик производимого теста. Предпочтительный диапазон фракции эндосперма составляет от 83 до 95 мас.% от общих кукурузных фракций, с наиболее предпочтительным диапазоном примерно 87 мас.% от общих фракций кукурузы. Предпочтительный диапазон для массового содержания для фракций оболочки, зародыша и чехлика составляет от 5 до 20% от всех фракций кукурузы, с наиболее предпочтительным диапазоном примерно от 13 до 17% от всех фракций кукурузы. Отношение мелкой кукурузной крупы к крупной кукурузной крупе (обе из которых являются частью фракции эндосперма) может значительно варьировать. Но предпочтительный диапазон составляет от 30% до 40% мелкой кукурузной крупы и от 60% до 70% крупной кукурузной крупы в виде массового содержания от фракции эндосперма. Наиболее предпочтительное отношение, как раскрыто в таблице 7 выше, составляет примерно 40 мас.% для мелкой кукурузной крупы и примерно 60 мас.% для крупной кукурузной крупы, в процентах от фракции эндосперма.
В предпочтительном воплощении данного способа, как описано ниже, гидролиз, солюбилизацию, гидратацию и желатинизацию кукурузных фракций проводят, подвергая фракцию эндосперма с добавлением надлежащих количеств ОЗЧ, быстрой варке при высоких температурах. Снижение времени вымачивания обеспечивают путем смешивания и повышенной температуры, которые ускоряют диффузию воды во внутренние части фракций зерна. Как и в традиционном способе, гранулы крахмала не повреждаются, когда крупу варят, они полностью погружены в воду, так что доступность воды не является ограничивающим фактором для набухания гранул крахмала. Кроме того, набухание гранул происходит внутри матрикса крупы, способствуя их защите. Включение оболочки и зародыша обогащает текстуру и питательные свойства готового продукта. Гидролиз и солюбилизация (добавление желатинизирующих агентов) оболочки высвобождает камеди, придавая соответствующую текстуру тесту, с эквивалентными характеристиками, свойственными тесту, произведенному традиционным способом.
Первая типовая операция в изобретении заявителя включает первое смешивание всех сухих ингредиентов, содержащих различные фракции кукурузы и один или несколько желатинизирующих агентов. Что касается фигуры 1, этот этап смешивания 102 осуществляют в миксере для сухих материалов, таком как ленточный смеситель (Polinox), пока сухие сырьевые материалы не образуют однородную смесь. Эти сырьевые материалы состоят из фракций кукурузы, описанных выше, с одним или несколькими желатинизирующими агентами. Предпочтительным желатинизирующим агентом является кальция гидроксид (CaOH), поскольку CaOH обеспечивает заполняемую емкость экструдера по сравнению с одношнековыми экструдерами из предшествующего уровня техники.
Предпочтительный двухшнековый экструдер с вращающимися в одном направлении и самоочищающимися шнеками также применяет различную геометрию шнеков, которая подробнее описана ниже. Двойные шнеки состоят из двадцати сегментов, так что тесто проходит, по существу, двадцать последовательных этапов по мере передвижения от передней части или входа в экструдер, что обозначается как этап 1 или сегмент 1, до конца или выхода из экструдера, что обозначается как этап 20 или сегмент 20. В предпочтительном воплощении первый этап является этапом транспортировки. В результате винтовые лопасти, расположенные в сегменте 1 и связанные с этапом 1, сконструированы просто для транспортировки теста с этого конкретного этапа на этап 2. Этап 2 является разделительным этапом, что означает, что в этом сегменте экструдера не осуществляется транспортировки или замешивания. Сегмент 2 шнеков экструдера не имеет лопастей вдоль ствола или полой части каждого шнека. В результате тесто продвигается через этот сегмент 2 во время этапа 2 путем потока теста, поступающего на этап и покидающего его без помощи винтовых лопастей в данном сегменте. Этап 3 является другим транспортным этапом и вновь включает область, где лопасти вдоль стволов шнеков продвигают тесто через экструдер. Этап 4 состоит из другого разделительного этапа, в котором в этом сегменте опять нет лопастей вдоль ствола шнеков экструдера. Этап 5 является транспортным этапом, как описано выше. Этап 6 является этапом замешивания, который включает сегмент 6 шнеков экструдера с лопастями, сконструированными для замеса теста, в противоположность транспортировке через экструдер. За ним следует этап 7, включающий другой этап транспортировки или сегмент, сконструированный для транспорта. Этап 8 является другим разделительным этапом, за которым следует этап 9, состоящий из транспортного этапа. Этап 10, связанный с сегментом 10 конфигурации шнеков экструдера, является другим этапом замешивания. Этапы 11-19 все являются транспортными этапами с транспортной конфигурацией шнеков. Последний этап 20 является заключительным этапом, включающим выталкивание теста из экструдера. Таким образом, можно видеть, что предпочтительное воплощение изобретения заявителей включает уникальную конфигурацию шнеков с тремя разделительными сегментами и двумя замешивающими сегментами, соединенными различными транспортными сегментами в первых одиннадцати сегментах конфигурации шнеков экструдера. Примером подходящего двухшнекового экструдера с применением конфигурации из предпочтительного воплощения является КТТ 120, поставляющий необходимый вкусовой компонент для воспроизведения вкуса, обеспечиваемого традиционным способом никстамализации. Можно также применять кальция оксид (СаО). Заявители обозначают СаОН и СаО как «желатинизирующие агенты на основе кальция». Чтобы изменить скорость желатинизации, в альтернативных воплощениях заявители могут применять другие желатинизирующие агенты, такие как магния оксид, в комбинации с желатинизирующими агентами на основе кальция. В любом случае количество желатинизирующего агента, добавленного в сухую смесь во время этапа сухого смешивания 102, предпочтительно составляет 0,35-1,0%, или более предпочтительно 0,55%.
Эту смесь затем тщательно гидратируют путем добавления воды на этапе предварительного кондиционирования 104. Этот этап предварительного кондиционирования 104, в предпочтительном воплощении, осуществляют с помощью миксера с высоким сдвиговым усилием с вращающимися в одном направлении зубчатыми давильниками. Типичным оборудованием, применяемым на этапе предварительного кондиционирования, является миксер Cespite.
Воду, предпочтительно горячую воду, добавляют во время этапа предварительного кондиционирования 104 только в количестве, достаточном для надлежащей гидратации, желатинизации и гидролиза околоплодника, так чтобы не сбрасывать воду. В предпочтительном воплощении применяют примерно от 35 литров до 140 литров на 100 кг сухих ингредиентов (кукурузных фракций и желатинизирующих агентов), в зависимости от применяемых ингредиентов и специфических параметров способа. С помощью специфических ингредиентов и параметров способа, раскрытых здесь, применяют примерно 60 литров воды на 100 кг сухих ингредиентов. Воду добавляют во время этапа предварительного кондиционирования в предпочтительном воплощении в диапазоне от 50°C до 80°C. Наиболее предпочтительно, воду добавляют примерно при 77°C. Гидратированная смесь выходит с этапа предварительного кондиционирования в виде теста с уровнем влаги примерно 45 мас.% и с температурой примерно от 50°C до 59°C после смешивания в течение примерно 2-15 секунд.
Гидратированную смесь, теперь тесто, затем подают в экструдер и подвергают этапу экструзии 106, в котором тесто обрабатывают, как описано ниже. В предпочтительном воплощении применяемый экструдер является двухшнековым экструдером с тремя «разделителями» (пустыми пространствами в шнеках для увеличения продолжительности выдержки в экструдере) и четырьмя зонами нагревания/охлаждения, обеспечивающими лучшее выдерживание, теплоперенос, и PAVAN-MAPIMPIANTI, Италия. Идея применения разделяющих сегментов или этапов в качестве части этой уникальной конфигурации шнеков по существу обеспечивает период покоя для теста внутри экструдера, таким образом обеспечивая необходимые реологические свойства теста. Таким образом, в предпочтительном воплощении изобретения заявителей применяется экструдер с конфигурацией шнеков, включающей по меньшей мере один разделительный сегмент.
В таблице 8 внизу показаны предпочтительные диапазоны температуры в различных зонах экструдера с применением оборудования, описанного выше. Перечисленные температуры являются примерными температурами охлаждающей жидкости, поступающей в охладительную рубашку вышеупомянутого экструдера.
Таблица 8
Температурный профиль экструдера.
Зона экструдера
Температурный диапазон (°C)
Предпочтительная температура (°C)
1
05-35
15
2
05-35
15
3
05-35
15
4
05-35
15
Как можно видеть из вышеуказанной таблицы, экструдер применяют для охлаждения теста во время этапа экструзии 106. Таким образом, тесто охлаждают в экструдере по мере его прохождения через экструдер. Охлаждение теста необходимо для остановки процесса никстамализации, который стимулируется нагреванием. В предпочтительном воплощении тесто нагревают до температуры примерно от 50°C до 70°C во время этапа предварительного кондиционирования. В приведенном примере тесто охлаждают в экструдере, предпочтительно в диапазоне примерно от 25°C до 40°C, и более предпочтительно примерно от 33°C до 37°C. Экструдер, применяемый в способе заявителей, не оснащен пуансонами на конце экструдера. В результате обратное давление теста является очень низким или отсутствует. Таким образом, тесто продвигается и охлаждается в экструдере под давлением, близким к атмосферному, предпочтительно меньше 5 ф./кв.дюйм. С помощью описанного оборудования, скорость шнека в экструдере во время этапа 106 составляет примерно от 25 до 50 об/мин, и предпочтительно примерно 30 об/мин. Продолжительность выдержки теста в описанном экструдере составляет примерно от 1,0 минуты до 5,0 минут или в предпочтительном воплощении примерно 2,5 минут.
Что касается фигуры 1, когда тесто покидает экструдер 106, оно является полностью обработанным и охлажденным свежим кукурузным тестом, обладающим реологическими свойствами, в достаточной мере подобными свойствам кукурузного теста, полученного с помощью традиционного способа никстамализации. Способ, начинающийся с этапа предварительного кондиционирования 104 и до этапа на конце экструдера, обычно занимает примерно от 1,0 до 6,0 минут, и при этом нет отходов воды. Уровень влаги в таком кукурузном тесте в этой точке (на выходе из экструдера 106) составляет примерно 45%.
Затем кукурузное тесто используют на последующих этапах обработки 108, для которых применяют тесто, полученное с помощью традиционных этапов никстамализации. Например, эти последующие этапы обработки 108 могут включать раскатку, нарезку, сушку, жарку и добавление приправ способом, обычным и известным в данной области техники для производства чипсов тортилья. Альтернативно, кукурузное тесто может быть дополнительно подвергнуто прессованию и тепловой обработке или обработке множеством различных способов, известных в данной области техники для производства кукурузных чипсов, кукурузных лепешек, сэндвичей тако, тамалес, чипсов тортилья, и тому подобного.
После обработки 108, готовый продукт обычно пакуют во время этапа упаковки ПО. Пример такого этапа упаковки ПО включает помещение отмеренных количеств готового продукта в мешки из гибкой пленки с помощью машины для непрерывной упаковки вертикального типа.
Данное изобретение включает способ, сводящий к минимуму ключевые этапы традиционного способа, при этом сохраняя реологические характеристики и общее качество традиционных лепешек тортилья. Кроме того, не теряются фракции кукурузного зерна, не вырабатываются загрязняющие сточные воды и не требуется продолжительного времени вымачивания, что также позволяет сберегать энергию. Быстрая никстамализация обеспечивает новый подход к никстамализации, в котором фактически устраняются проблемы выработки отходов, поскольку по существу вся вода, добавленная на этапе гидратации, сохраняется в полученном тесте, и при этом можно получить продукт, подобный традиционному тесту, вареному в извести.
Разработан успешный способ быстрой никстамализации, пригодный для обработки фракций молотой кукурузы, для получения свежего кукурузного теста. Такое тесто можно подвергнуть обезвоживанию с помощью способов, известных в пищевой промышленности для производства кукурузной муки. Систему, предложенную заявителями, можно применять для производства пищевых продуктов из кукурузного теста и закусочных продуктов, таких как кукурузные лепешки, чипсы тортилья, кукурузные чипсы и сэндвичи тако. Кукурузное тесто, полученное с помощью новой технологии, обладает характеристиками, подобными традиционному кукурузному тесту. Процесс быстрой никстамализации устраняет потребность в варке кукурузы в растворе извести с образованием щелочных отходов и промывных вод. Быстрая никстамализация обеспечивает альтернативу традиционной никстамализации, способную снизить выработку отходов, уменьшить энергопотребление и свести к минимуму капиталовложения на затратные системы обработки отходов.