СОЭКСТРУДИРОВАННЫЙ ПРОДУКТ
COEXTRUDED PRODUCT

Настоящее изобретение относится к соэкструдированному продукту, содержащему начинку и наружную оболочку.
Конкретнее, настоящее изобретение относится к соэкструдированному продукту, содержащему начинку и наружную оболочку на основе зерна и/или крахмала.
Этот тип продукта уже известен. В учебнике «Тепловая обработка при экструзии, технологии и области применения» («Extrusion Cooking, Technologies and Applications») под редакцией Робина Гая (Robin Guy), Woodhead Publising (2001), стр.178-179, описана соэкструзия увеличивающегося в объеме зернового печенья в форме трубки с мягкой начинкой. Также известен соэкструдированный продукт с жидкой или пастообразной начинкой. При этом во избежание вытекания начинки из оболочки на стадии резки или во время последующей обработки согласно уровню техники необходимо или охладить соответствующий жгут на выходе из матрицы экструдера, или, для введения более жидких начинок, обжать небольшие участки загруженного экструдата, чтобы задержать начинку и не допустить ее вытекания. В учебнике «Тепловая обработка при экструзии, технологии и области применения» приводится объяснение, что должен быть выбран жир для начинки, имеющий температуру плавления 30-35°C, чтобы он затвердевал на этапе между головкой с матрицей (где он должен быть жидким, чтобы его можно было закачать в головку экструдера) и участком резки. И, наоборот, в отношении жиров для начинок с более низкими температурами плавления приводится пояснение, что необходимо обжать концы зерновой оболочки, чтобы удержать начинку.
Желательно, чтобы имелась возможность изготавливать соэкструдированный продукт, содержащий начинку и наружную открытую оболочку, где жировая смесь начинки имеет температуру плавления ниже 30°C. Это предотвращает ощущение приторности при разжевывании, имеющее отношение к жирам для начинок с более высокой температурой плавления, а также предотвращает необходимость использования насыщенных и/или гидрированных жиров, которые не всегда хорошо принимаются потребителями.
Кроме того, установлено, что продукты, полученные способами, известными из уровня техники, на практике имеют довольно высокую плотность. Это обусловлено недостатком, связанным с тем, что при выходе сильно увеличивающегося в объеме продукта из головки экструдера он стремительно движется вперед с большой скоростью. Для того чтобы расположить начинку на приемлемом расстоянии по линии установки, отрезать экструдат (например, с помощью ножевого режущего устройства) и предотвратить неконтролируемое и беспорядочное разбрасывание отрезанных кусков соэкструдированного материала, выходящих из ножевого режущего устройства, необходимо ограничить скорость экструдированного жгута, выходящего из экструдера. Это, в свою очередь, ограничивает степень увеличения объема на выходе из матрицы экструдера и, таким образом, предотвращает образование продуктов, увеличивающихся в объеме.
Желательно изготавливать продукты с более низкой плотностью, содержащие начинку и наружную оболочку на основе зерна и/или крахмала. Продукты с более низкой плотностью максимально увеличивают впечатление потребителя от размеров, содержат при этом меньше калорий, и их можно продавать по более низкой цене с учетом объема. Получение низкой плотности в сочетании с мягкими начинками позволяют изготавливать новые желаемые продукты.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить соэкструдированный продукт с начинкой, которая не вытекает из наружной оболочки на основе зерна и/или крахмала при комнатной температуре на стадии резки или при последующей обработке. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить эффективный способ приготовления вышеупомянутого продукта. В описании настоящего изобретения тот факт, что начинка не вытекает, означает, что возможность вытекания сведена до минимума и начинка не портит продукт и не препятствует технологическому процессу.
Настоящее изобретение относится к соэкструдированному продукту, содержащему начинку (второе вещество) и наружную открытую или закрытую оболочку на основе зернового или крахмалосодержащего материала (первое вещество), в котором количество начинки составляет от 10 до 80% по массе; плотность продукта в случае открытой оболочки составляет от 40 до 400 г/л и плотность оболочки в случае закрытой оболочки составляет от 40 до 190 г/л. Плотность (диапазон текстуры), указанная выше, позволяет получить структуру, быстро тающую во рту, и, следовательно, продукт, который можно есть с большим удовольствием.
В описании настоящего изобретения под открытой оболочкой мы понимаем, что в соэкструдированном продукте начинка видна полностью, как показано на фигурах. Под закрытой оболочкой в описании настоящего изобретения мы понимаем, что соэкструдированый продукт имеет форму подушки и это означает, что начинка полностью залита в оболочку.
Под плотностью продукта мы понимаем плотность всего продукта, наружной оболочки и начинки. Плотность можно измерить за счет определения объема отдельного продукта (например, измерения наружных размеров), взвешивания продукта и последующего расчета плотности как отношения массы в граммах к объему в литрах. Следует брать среднее значение плотности 50 продуктов. Плотность наружной оболочки можно рассчитать аналогично расчету плотности всего продукта за исключением того, что объем и массу начинки надо вычесть из объема и массы всего продукта. Плотность наружной оболочки составляет от 30 до 200 г/л.
Эти плотности позволяют получить структуру, быстро тающую во рту, обеспечивая очень высокие вкусовые характеристики готового продукта.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения начинка при комнатной температуре является пастообразной или жидкой.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения продукт имеет плотность, составляющую от 40 до 300 г/л. Такой продукт уже считается продуктом с наружной оболочкой, увеличивающейся в объеме, что позволяет получить структуру, быстро тающую во рту. В более предпочтительном варианте выполнения изобретения продукт имеет плотность, составляющую от 40 до 260 г/л. В наиболее предпочтительном варианте выполнения изобретения плотность продукта составляет от 40 до 190 г/л. В этом случае такой продукт считается наружной оболочкой, сильно увеличивающейся в объеме с максимальной характеристикой плавления и заметным объемом.
В объем настоящего изобретения также входит соэкструдированный продукт, содержащий покрытие. Покрытие может быть глазурью любого типа, известного из уровня техники. Конкретнее, глазурь берут из группы, состоящей из арахисовой глазури, шоколадной глазури, глазури из сахарного драже и других покрытий, известных из уровня техники.
С использованием покрытия продукт по изобретению имеет плотность, которая в наиболее предпочтительном варианте выполнения выше на 40-80 г/л. Это увеличение зависит от типа глазури и ее толщины.
Также предусматривается пищевой продукт, содержащий один или несколько соэкструдированных продуктов по изобретению.
Состав наружной оболочки на основе зернового или крахмалосодержащего материала не является критичным и может быть любого типа. Например, наружная оболочка может быть увеличивающимся в объеме материалом на основе крахмала, например использующем картофельный крахмал, или увеличивающимся в объеме зерновым материалом, при этом можно использовать любой тип крупы, например кукурузу, пшеницу, рис, ячмень и овес. Также можно использовать другие типы наружной зерновой оболочки, подобно тем, что используют в кондитерских изделиях, например печенье, вафлях без сахара, с низким содержанием сахара или сахарных вафлях.
Продукт по изобретению может употребляться в пищу человеком, а также использоваться в качестве корма для животных.
Начинка продукта по изобретению может быть любого типа. Как упомянуто выше, начинка является пастообразной или жидкой и не вытекает из наружной зерновой оболочки при комнатной температуре на стадии резки и при последующей обработке. Можно использовать джемовую начинку, невзбивную или взбивную. Джем может быть фруктовым джемом любого известного типа. Если в качестве наружной оболочки используются вафли, можно использовать шоколадную начинку. Предпочтительно, чтобы начинкой была начинка с жировым кремом, невзбивная или взбивная. Под начинкой с жировым кремом в описании настоящего изобретения мы понимаем начинку, содержащую однородную жировую фазу и суспензию твердых материалов. Твердыми материалами могут быть, например, сахар, какао-порошок, сухое молоко, молотый материал зерновой оболочки или фруктовый порошок. В более предпочтительном варианте выполнения жировая смесь начинки, используемая в начинке с жировым кремом, имеет температуру плавления ниже 30°C; наиболее предпочтительно, чтобы жировая смесь начинки была полностью жидкой при 20°C. Температуру плавления жировой смеси начинки можно определить экстракцией жира из начинки, например с помощью экстракции по Сокслету, и последующего определения промежуточной температуры плавления.
Для описания реологических характеристик экструзии пригодной начинки можно выполнить измерения, используя анализатор текстуры HDplus производства компании Stable Micro Systems (Годалминг, графство Суррей, Великобритания), оборудованный датчиком нагрузки 250 кг и экструзионным блоком. Экструзионный блок состоит из цилиндрического стакана из органического стекла внутренним диаметром 48 мм и внутренней глубиной 103 мм, в нижней части которого имеется утопленное отверстие, т.е. головка внутренним диаметром 14 мм и наружным диаметром 10 мм. Глубина отверстия составляет 4 мм. Начинку помещают в этот стакан и заполненный стакан устанавливают в сушильный шкаф на 20 минут при 80 градусах Цельсия. По истечении этого времени стакан быстро устанавливают в испытательную машину и начинку продавливают через головку за счет перемещения плунжера в стакан в направлении сверху вниз. В точке контакта с начинкой плунжер имеет горизонтальный диск толщиной 5 мм и диаметром 40 мм. Используемая скорость перемещения составляет 10 мм/с.
С помощью графика измеренного усилия как функции длины перемещения плунжера можно определить точку, в которой усилие достигает пологой части кривой. В этой точке скорость протекания начинки через головку (матрицу) становится равной скорости, с которой машина воздействует на плунжер. В описании настоящего изобретения считается, что предел текучести равен усилию на пологой части кривой, измеренному таким способом.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения начинка имеет предел текучести от 0,2 Н до 40 Н при 80°C, предпочтительно от 0,5 Н до 10 Н.
Для анализа используется температура примерно 80°C, поскольку это приблизительная температура на операции резки.
Установленное значение предела текучести показывает, что продукт течет, но не как жидкость, например вода.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения количество начинки предпочтительно составляет от 40 до 70%. Все значения процентного содержания в описании настоящего изобретения даны по массе. Упомянутый выше диапазон обеспечивает очень высокие потребительские и технологические характеристики продукта.
Соэкструдированный продукт по изобретению имеет диаметр примерно от 8 до 30 мм и длину от 5 до 200 мм. В предпочтительном варианте выполнения изобретения продукт имеет диаметр примерно от 15 до 20 мм и длину от 10 до 50 мм. Обычно продукт согласно изобретению имеет круглое сечение. Но в объем изобретения также входит продукт с квадратным, прямоугольным, треугольным или другим сечением. И, наконец, продукт по изобретению по длине может быть или прямолинейным или фигурным (например, гофрированным или с насечкой). Упомянутые выше размеры обеспечивают соответствующий диапазон для продукта согласно изобретению, особенно размеры снеков (легких закусок) от палочек или длинных снеков до небольших кусочков снэков.
Согласно изобретению имеется возможность получать продукт или с открытыми концами, или с закрытыми концами; последний из двух можно получать с помощью обжимного ножа.
Настоящее изобретение относится, кроме того, к способу приготовления соэкструдированного продукта, как указано выше, в котором:
- первое вещество вводят в экструдер,
- второе вещество - начинку - вводят в тот же экструдер,
- оба вещества соэкструдируют до образования жгута на выходе из экструдера,
- жгут перемещают на транспортирующем устройстве,
- жгут вводят в отверстие плиты или цилиндра, которое может иметь сечение любой формы,
- на выходе из этого отверстия подвижный нож режет вышеупомянутый жгут на куски,
- вышеупомянутые куски транспортируют в устройство для предотвращения их беспорядочного разбрасывания ножом,
- полученные куски упаковывают на выходе из устройства для предотвращения их беспорядочного разбрасывания ножом.
При этом под веществом мы понимаем порошок или порошок с жидкостью или пастой. Как уже упомянуто выше, указанный порошок может быть зернового происхождения. Используемая жидкость, как правило, представляет собой воду с или без добавок или масла. Условия экструзии хорошо известны из специальных знаний. В объем изобретения входит или экструзия с варкой, или холодная экструзия, в зависимости от изготавливаемого продукта.
Перед упаковкой продукта его обычно сушат, чтобы достигнуть содержания влаги, составляющего от 1 до 8%. Однако процессы обработки без сушки также возможны.
Как уже упомянуто выше, на продукт по изобретению также можно наносить покрытие.
Перед резкой жгута необходимо стабилизировать вышеупомянутый жгут в течение некоторого периода времени: жгут перемещают на транспортирующем устройстве, подобном, например, ленте, при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Расстояние транспортировки составляет от 0,5 до 20 м, что дает продолжительность примерно от 1 до 20 секунд. Согласно изобретению также возможно свести к минимуму транспортировку на ленте: чем менее мягким, вязким и липким будет жгут на технологической операции резки, тем более короткой будет транспортировка.
Важной особенностью изобретения является резка жгута после транспортировки. Эту резку выполняют после прохождения вышеуказанного жгута в отверстие плиты или цилиндра. Как указано выше, нож расположен непосредственно за вышеупомянутой плитой или цилиндром для выполнения вышеупомянутой резки. Устройство (средство) для предотвращения беспорядочного разбрасывания ножом кусков, установленное после ножа, может быть, например, цилиндром, конусом, усеченным конусом или другим эквивалентным устройством типа толстого листа. Длина цилиндра, конуса или толстого листа составляет от 2 до 30 см. Диаметр цилиндра или его входа, если он является конусом, составляет примерно 1,05-2 диаметра жгута. Тип движения ножа не является критичным: это может быть, например, или вращательное движение, или качательное движение, или возвратно-поступательное движение.
Согласно настоящему изобретению имеется возможность изготавливать соэкструдированный продукт с открытой оболочкой без вытекания начинки из оболочки из-за наличия после резки жгута устройства для предотвращения беспорядочного разбрасывания кусков: это позволяет транспортировать короткие отрезанные куски в это устройство и обеспечивает стабилизацию начинки.
В способе по изобретению жгут перемещают со скоростью, составляющей от 10 до 100 м/мин. Эта скорость зависит от типа продукта, который приготавливают согласно изобретению. В случае сильно увеличивающегося в объеме продукта скорость будет более высокой. В случае зернового завтрака скорость будет более низкой.
Сушку обычно выполняют при температуре примерно от 100 до 200°C. Сушка отрезанных кусков навалом, что является наиболее эффективным способом, возможна потому, что движущийся нож, соединенный со средством для предотвращения беспорядочного разбрасывания ножом кусков, может резать жгут и осторожно помещать куски на ленту сушильной камеры так, чтобы начинка не вытекала.
И, наконец, настоящее изобретение относится к установке для выполнения технологического процесса по изобретению. Установка включает:
- экструдер для образования жгута,
- транспортирующее устройство для жгута на выходе из головки экструдера и
- первую плиту или цилиндр с отверстием для приема жгута, устройство для предотвращения беспорядочного разбрасывания ножом отрезанных кусков жгута на выходе из вышеупомянутого отверстия, вторую плиту для поддержки вышеупомянутого устройства и нож, закрепленный на второй плите для резки жгута на выходе из отверстия первой плиты.
Расстояние между первой плитой или цилиндром и второй плитой не является критичным, но обычно примерно равно длине цилиндра или конуса.
Устройство для предотвращения беспорядочного разбрасывания кусков уже было описано выше, так же как и тип движения ножа.
Более точное настоящее изобретение описано со ссылкой на чертежи, где
Фиг.1 - схематичный вид установки согласно изобретению,
Фиг.2 - вид режущей части установки в перспективе,
Фиг.3 - вид продукта в перспективе согласно изобретению и
Фиг.4 - вид продукта из Фиг.3 в перспективе, разрезанного по длине,
Фиг.5 - график зависимости усилия от расстояния, показывающий измерение предела текучести начинки из примера.
Зерновую основу пропаривают в (2); кремовую начинку добавляют в экструдер (3) из (1) через трубу (9) так, чтобы выполнять экструзию через головку (матрицу) (10). Жгут (11) соэкструдированного продукта перемещают на транспортер (4). Затем вышеупомянутый жгут подают в режущий аппарат (5) и небольшие куски (12) перемещают в сушильную камеру (6). И, наконец, эти небольшие куски покрывают глазурью в устройстве (7) и упаковывают в (8). Теперь продукт готов к хранению или транспортировке на предприятие розничной торговли. С помощью установки по изобретению имеется возможность изготавливать продукт с открытыми концами с пастообразной или жидкой начинкой при комнатной температуре и на технологической операции резки без вытекания начинки из наружной оболочки на вышеупомянутой операции, что сделало бы технологический процесс непригодным.
На Фиг.2 режущий аппарат (5) по изобретению показан более подробно. Направление перемещения жгута показано стрелкой А. Первая плита или входная труба режущего аппарата на фигуре не показана, но находится непосредственно перед ножом (16). Жгут (11) входит в отверстие первой плиты и затем в цилиндр (18). Непосредственно между отверстием первой плиты и входом цилиндра (18) вращающийся нож (16) режет жгут (11) для получения небольших кусков продукта (12) согласно изобретению. Эти куски перемещаются в цилиндре и выходят в (17). Электродвигатель (13) и втулка (15) ножа вращают нож с требуемой скоростью. Как уже было указано выше, вторая плита (14) поддерживает трубку (18). Затем куски (17) транспортируют в сушильную камеру (6), показанную на Фиг.1.
Пример 1
Крупу на кукурузной основе проваривают при температуре 150°C и кремовую начинку, содержащую растительное масло (полностью жидкое при 20°C), какао-порошок, сахар, крахмал и ванильную эссенцию, подают в экструдер с варкой. Экструдируют круглый жгут, сильно увеличивающийся в объеме, и перемещают его на транспортировочную ленту, скорость которой равна 80 м/мин. Жгут режут и пропускают через цилиндр, имеющий длину 10 см.
Полученные куски показаны на фигурах 3 и 4. В этом конкретном примере кусок (12) имеет диаметр 18 мм и длину 35 мм. Начинка составляет 60% всего продукта и диаметр начинки равен 6,5 мм. Плотность этого продукта равна 75 г/л.
Затем продукт сушат до влажности 2,5% и покрывают глазурью. Этот продукт находится на хранении, и его направляют на технологическую операцию упаковки.
Предел текучести образца начинки из примера 1 был измерен с помощью анализатора текстуры HDplus производства компании Stable Micro Systems (Годалминг, графство Суррей, Великобритания), оборудованного датчиком нагрузки 250 кг и экструзионным блоком. Экструзионный блок состоял из цилиндрического стакана из органического стекла внутренним диаметром 48 мм и внутренней глубиной 103 мм, в нижней части которого имелось утопленное отверстие, т.е. головка внутренним диаметром 14 мм и наружным диаметром 10 мм. Глубина отверстия составляла 4 мм. Начинку помещали в этот стакан и заполненный стакан устанавливали в сушильный шкаф на 20 минут при 80 градусах Цельсия. По истечении этого времени стакан быстро устанавливали в испытательную машину и начинку продавливали через головку за счет перемещения плунжера в стакан в направлении сверху вниз. В точке контакта с начинкой плунжер имел горизонтальный диск толщиной 5 мм и диаметром 40 мм. Используемая скорость перемещения составляла 10 мм/с.
Исходя из значений усилия как функции длины перемещения плунжера можно увидеть, что предел текучести достигается тогда, когда усилие достигает пологой части кривой. В этой точке скорость протекания начинки через головку становится равной скорости, с которой машина воздействует на плунжер.
Измеренный предел текучести начинки из примера 1 составлял 4±1 Н.