СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
METHOD, APPARATUS AND SYSTEM FOR PRODUCING A FOOD PRODUCT

Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к усовершенствованным способу и системе изготовления жареного закусочного пищевого продукта.
Описание уровня техники
Основные стадии приготовления традиционных картофельных чипсов включают нарезку очищенного сырого картофеля ломтиками, промывание ломтиков водой с целью удаления поверхностного крахмала и обжарку в горячем масле до достижения содержания влаги около 1-2% по весу. Затем жареные ломтики солят или приправляют и упаковывают.
Обычно сырые ломтики картофеля имеют содержание влаги от 75% до 85% по весу в зависимости от сорта картофеля и условий окружающей среды при выращивании. Когда ломтики картофеля обжаривают в горячем масле, содержащаяся в них влага кипит. В результате этого разрушаются стенки клеток, и образуются отверстия и пустоты, позволяющие ломтикам картофеля поглощать масло, содержание которого достигает значительных уровней.
Содержание масла в картофельных чипсах имеет большое значение по многим причинам. Наиболее важной из них является его влияние на общую органолептическую желательность картофельных чипсов. При слишком высоком содержании масла чипсы становятся жирными или масляными и, следовательно, менее желательными для потребителей. С другой стороны, содержание масла в чипсах может быть снижено настолько, что они потеряют вкус и аромат, и будут иметь жесткую текстуру. В некоторых рекомендациях по здоровому питанию также говорится о желательности рациона с низким содержанием масла или жира.
В прошлом предпринималось множество попыток снижения содержания масла в картофельных чипсах. Тем не менее, известные способы изготовления чипсов с более низким содержанием масла являются дорогостоящими, в них используются технологии, требующие более длительного, чем это желательно времени пребывания с целью удаления масла, или они не позволяют сохранять желательные органолептические свойства, такие как вкус и текстура, ставшие привычными для потребителей традиционных картофельных чипсов с более высоким содержанием жира или масла.
Соответственно существует потребность в способе, позволяющем изготавливать жареный пищевой продукт, такой как картофельные чипсы с более низким содержанием масла, чем в традиционном жареном пищевом продукте, но с сохранением желательных органолептических свойств, сходных со свойствами традиционных картофельных чипсов.
Краткое изложение сущности изобретения
В изобретении предложены способ, устройство и система изготовления кусков пищевого продукта. В одном из вариантов осуществления способ включает использование множества кусков пищевого продукта, частичную обжарку путем погружения в виде слоя продукта в горячее масло, имеющее начальную температуру частичной обжарки и конечную температуру частичной обжарки, с целью получения частично обжаренных кусков пищевого продукта; извлечение частично обжаренных кусков пищевого продукта из горячего масла; формирование монослоя частично обжаренных кусков пищевого продукта; и окончательную обжарку частично обжаренных кусков пищевого продукта в монослое путем погружения в горячее масло с начальной температурой окончательной обжарки с целью получения обжаренных кусков пищевого продукта.
В другом варианте осуществления способ изготовления жареных пищевых продуктов включает: использование множества частично обжаренных кусков пищевого продукта множества в виде слоя продукта; формирование монослоя частично обжаренных кусков пищевого продукта; и окончательную обжарку частично обжаренных кусков пищевого продукта путем контакта с горячим маслом с начальной температурой окончательной обжарки с целью получения обжаренных кусков пищевого продукта.
В другом варианте осуществления система изготовления обжаренных кусков пищевого продукта содержит: первый погружной обжарочный аппарат с использованием горячего масла, имеющего начальную температуру частичной обжарки и конечную температуру частичной обжарки, в который поступают куски пищевого продукта, и в котором получают частично обжаренные куски пищевого продукта в виде слоя продукта; разгрузочный конвейер для извлечения слоя продукта из погружного обжарочного аппарата; по меньшей мере один передаточный конвейер, который формирует монослой из слоя продукта; и второй погружной обжарочный аппарат с использованием масла с начальной температурой окончательной обжарки, в котором обжаривают частично обжаренные куски пищевого продукта в монослое с целью получения обжаренных кусков пищевого продукта. В еще одном варианте осуществления система содержит сливной ленточный конвейер, на который поступают обжаренные куски пищевого продукта и который содержит по меньшей мере один ориентирующий по вертикали элемент. В другом варианте осуществления второй погружной обжарочный аппарат содержит слив, через который обжаренные куски пищевого продукта и масло перетекают на сливной ленточный конвейер.
В одном из вариантов осуществления изобретения способ изготовления пищевых продуктов включает стадии перемещения кусков пищевого продукта, извлеченных из первой пищевой жидкотекучей среды, на разгрузочный конвейер в виде слоя продукта, имеющего определенную глубину; и уменьшения глубины слоя продукта по меньшей мере на одном передаточном конвейере. В другом варианте осуществления по меньшей мере один передаточный конвейер представляет собой несколько последовательных передаточных конвейеров, при этом каждый следующий передаточный конвейер действует с более высокой скоростью, чем предыдущий конвейер. На стадии уменьшения глубины слоя из кусков пищевого продукта может формироваться преимущественно монослой. После стадии уменьшения глубины слоя способ может дополнительно включать погружение кусков пищевого продукта во вторую пищевую жидкотекучую среду.
В другом варианте осуществления после стадии погружения способ дополнительно включает стадию, на которой масло стекает с кусков пищевого продукта на сливном ленточном конвейере, который содержит по меньшей мере один ориентирующий по вертикали элемент. Способ может дополнительно включать перемещение кусков пищевого продукта и второй пищевой жидкотекучей среды со стадии погружения на стадию стекания масла через слив на сливной ленточный конвейер. Первая пищевая жидкотекучая среда может представлять собой масло, которое используется на стадии обжарки погружением.
В другом варианте осуществления вторая пищевая жидкотекучая среда представляет собой масло, при этом погружение в первую пищевую жидкотекучую среду является стадией частичной обжарки, а погружение во вторую пищевую жидкотекучую среду является стадией окончательной обжарки. Стадия частичной обжарки может представлять собой частичную обжарку кусков пищевого продукта до промежуточного содержания влаги от 1,5% до около 15% по весу, а стадия окончательной обжарки представляет собой окончательную обжарку частично обжаренных кусков пищевого продукта до конечного содержания влаги менее 2% по весу и меньшего, чем промежуточное содержание влаги.
В другом варианте осуществления изобретения система изготовления кусков пищевого продукта содержит: первый погружной бак для погружения кусков пищевого продукта в первую пищевую жидкотекучую среду; разгрузочный конвейер для извлечения погруженных в первую пищевую жидкотекучую среду кусков пищевого продукта из погружного обжарочного аппарата в виде слоя продукта, имеющего определенную глубину; по меньшей мере один передаточный конвейер, который уменьшает толщину слоя продукта. В другом варианте осуществления по меньшей мере один передаточный конвейер уменьшает толщину слоя продукта преимущественно до монослоя, а система дополнительно содержит второй погружной бак для погружения кусков пищевого продукта, поступающих по меньшей мере с одного передаточного конвейера, во вторую пищевую жидкотекучую среду, и сливной ленточный конвейер для поступления кусков пищевого продукта из второго погружного бака, при этом сливной ленточный конвейер содержит по меньшей мере один ориентирующий по вертикали элемент.
В другом варианте осуществления второй погружной бак имеет слив, через который куски пищевого продукта и вторая пищевая жидкотекучая среда перетекают в сливной ленточный конвейер. В еще одном варианте осуществления разгрузочный конвейер действует с первой скоростью, а передаточный конвейер действует со второй скоростью, превышающей первую скорость.
В другом варианте осуществления по меньшей мере один ориентирующий по вертикали элемент содержит множество ребер, проходящих в поперечном направлении через сливной ленточный конвейер, или множество штифтов, выступающих из сливного ленточного конвейера, или множество треугольных пластин, проходящих в поперечном направлении через сливной ленточный конвейер. В одном из вариантов осуществления по меньшей мере один ориентирующий по вертикали элемент содержит ряды ориентирующих по вертикали элементов, проходящих в поперечном направлении через сливной ленточный конвейер, при этом высота каждого ряда отличается от высоты каждого соседнего ряда, и каждый второй ряд необязательно имеет преимущественно одинаковую высоту.
Первым погружным баком может являться первый погружной обжарочный аппарат, а вторым погружным баком может являться второй погружной обжарочный аппарат.
В другом варианте осуществления изобретения система изготовления кусков пищевого продукта содержит погружной бак для перемещения кусков пищевого продукта преимущественно в виде монослоя вместе с первой пищевой жидкотекучей средой через слив на сливной ленточный конвейер, который содержит по меньшей мере один ориентирующий по вертикали элемент. Погружной бак может представлять собой обжарочный аппарат.
Другие особенности, варианты осуществления и признаки изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания изобретения при рассмотрении в сочетании с сопровождающими его чертежами. Сопровождающие чертежи являются схематическими и не предназначены для представления в масштабе. Каждый идентичный или преимущественно сходный компонент, проиллюстрированный на различных фигурах, снабжен одинаковым номером или обозначением. Для ясности не все компоненты обозначены на каждой фигуре. Кроме того, когда это не требуется для обеспечения понимания изобретения специалистами в данной области техники, обозначены не все компоненты каждого варианта осуществления. Все патентные публикации и патенты, упоминаемые в настоящей заявке, во всей полноте включены в нее в порядке ссылки. В случае противоречий преимущественную силу имеет настоящее описание, включая определения.
Краткое описание чертежей
Элементы новизны, считающиеся характерными для изобретения, изложены в прилагаемой формуле изобретения. При этом само изобретение, а также предпочтительный способ его осуществления, дополнительные задачи и преимущества изобретения будут лучше поняты из следующего далее подробного описания наглядных вариантов осуществления со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
на фиг. 1 схематически представлен один из вариантов осуществления способа и системы согласно изобретению,
на фиг. 2 схематически представлен один из вариантов осуществления способа и системы согласно изобретению в увеличенном масштабе,
на фиг. 3 показан вид в перспективе части сливного ленточного конвейера согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 4 показан вид в перспективе части сливного ленточного конвейера согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 5 показан вид в перспективе части сливного ленточного конвейера согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложены двухстадийные способ, устройство и система изготовления жареных пищевых продуктов со сниженным содержанием масла. Обычно при обжарке пищевых продуктов в горячем масле из них выходит влага в виде пара, при этом они поглощают часть масла, в котором обжариваются. Хотя в описанных далее вариантах осуществления речь идет о жареных ломтиках картофеля, изобретение в его наиболее широком смысле применимо к разнообразным пищевым продуктам, которые подвергаются обработке путем погружения в пищевые жидкотекучие среды. Что касается жареных пищевых продуктов, изобретение рассчитано на снижение общего содержания масла в готовом пищевом продукте, а не его исключение из готового пищевого продукта.
Загружают цельный картофель, хранящийся в бункере 2, в ломтерезку 4, откуда ломтики картофеля падают в промыватель 6. Стадия промывания является необязательной. Затем необязательно промытые ломтики с помощью питающего конвейера 8 подают в обжарочный аппарат 10.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления поддерживают начальную температуру масла для обжарки, поступающего в обжарочный аппарат 10, на уровне от около 320°F до около 380°F, более предпочтительно от около 335°F до около 370°F. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться любая традиционная среда для обжарки, включая среды для обжарки, содержащие усваиваемые и/или неусваиваемые масла. В одном из вариантов осуществления обжарочный аппарат представляет собой однопоточный или многозонный обжарочный аппарат непрерывного действия, в котором используются такие устройства, как лопастные колеса 14А и 14В, и погружной ленточный конвейер 16 для регулирования потока ломтиков картофеля (непоказанных) через обжарочный аппарат 10.
Поскольку настоящее изобретение может применяться для изготовления пищевых продуктов помимо ломтиков картофеля, его особенности, предусматривающие обжарку и последующую обработку, могут быть описаны как относящиеся в целом к изготовлению пищевых продуктов. Пищевые продукты могут представлять собой цельные, нарезанные на куски или ломтики разнообразные плоды и овощи, а также плоды бобовых, орехи и семена. Пищевыми продуктами также могут являться готовые чипсы, такие как готовые картофельные чипсы и чипсы тортилья. Пищевыми продуктами также могут являться прессованные трубочки из кукурузной муки или других крахмалистых ингредиентов, которые могут представлять собой готовые воздушные или невоздушные прессованные продукты.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения частично обжаривают ломтики картофеля или куски пищевого продукта до промежуточного содержания влаги, а затем извлекают из обжарочного аппарата предпочтительно с использованием перфорированного бесконечного ленточного конвейера 18 (иногда называемого разгрузочным конвейером, при этом термины лента и конвейер используются в заявке взаимозаменяемо). Если в масло для обжарки не добавляется горячее масло, или масло иным способом не нагревают во время обжарки в месте контакта перфорированного бесконечного ленточного конвейера 18 с маслом для обжарки, конечная температура масла для частичной обжарки составляет от около 250°F до около 350°F, более предпочтительно от около 270°F до около 320°F. Используемым термином "конечная температура масла для частичной обжарки" на первой стадии обжарки погружением обозначается температуру масла в местонахождении разгрузочного средства. В случае непрерывного процесса обжарки разгрузочным средством обычно является разгрузочный конвейер 18, как показано на фиг. 1, а в случае периодического процесса разгрузочным средством обычно является перфорированная корзина или разгрузочный конвейер. В любом случае конечной температурой масла для частичной обжарки является температура масла в местонахождении кусков пищевого продукта при их извлечении из масла разгрузочным средством.
В одном из вариантов осуществления ломтики картофеля на выходе из обжарочного аппарата имеют содержание масла от около 30% до около 45% по весу и промежуточное содержание влаги более 2% по весу или более 3% по весу в другом варианте осуществления. В одном из вариантов осуществления промежуточное содержание влаги составляет от около 1,5% до около 15% по весу или от около 3% до около 10% по весу в другом варианте осуществления или возможны сочетания указанных интервалов. В одном из предпочтительных вариантов осуществления частично обжаренные куски пищевого продукта имеют промежуточное содержание влаги от около 2% до 10% по весу, наиболее предпочтительно от около 3% до 6% по весу. Конечное содержание влаги в кусках пищевого продукта предпочтительно является менее, чем около на 10%, более предпочтительно менее, чем около на 5% по весу меньшим, чем промежуточное содержание влаги в кусках пищевого продукта. Промежуточное содержание влаги должно являться достаточно низким, чтобы куски пищевого продукта могли отделяться друг от друга и были достаточно жесткими, чтобы выдерживать взаимодействие с более высокоскоростным передаточным конвейером. Промежуточное содержание влаги служит эффективным средством обеспечения разделяемости и жесткости обжариваемых пищевых продуктов.
Как показано на фиг. 1, затем ломтики поступают на стадию окончательной обжарки в горячем масле, которой в одном из предпочтительных вариантов осуществления является вторая стадия обжарки погружением в обжарочном аппарате 22 для окончательной обжарки, питаемом разгрузочным конвейером 18 и передаточным конвейером 20. Обжарочный аппарат 22 для окончательной обжарки содержит погружную ленту 24. В одном из вариантов осуществления с использованием стадии окончательной обжарки в горячем масле температура масла внутри обжарочного аппарата 22 для окончательной обжарки превышает конечную температуру масла для частичной обжарки на первой стадии обжарки погружением.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления загружают обжаренные куски пищевого продукта из обжарочного аппарата 22 для окончательной обжарки на сливной ленточный конвейер 26. Сливной ленточный конвейер содержит по меньшей мере один ориентирующий по вертикали элемент 28. В одном из вариантов осуществления ориентирующие по вертикали элементы выступают из поверхности сливного ленточного конвейера 26 на расстояние, достаточное для того, чтобы поддерживать пищевые продукты в негоризонтальном, вертикальном или преимущественно вертикальном положении.
На фиг. 2 показаны в увеличенном масштабе устройство и система обжарки картофельных чипсов согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Показана часть погружной ленты 16 обжарочного аппарата 10. Под погружной лентой 16 находится слой 50 продукта. В промышленных обжарочных аппаратах чипсы обычно перемещаются по меньшей мере через часть обжарочного аппарата в виде слоя продукта, толщина которого может составлять от 3 до 12 дюймов. Как показано на фиг. 2, в конце процесса обжарки чипсы извлекаются также в виде слоя продукта с помощью разгрузочного конвейера 18.
На фиг. 2 также показан передаточный конвейер 20. Передаточный конвейер 20 движется с более высокой скоростью, чем разгрузочный конвейер 18, с целью уменьшения толщины или глубины слоя продукта. В одном из предпочтительных вариантов осуществления передаточный конвейер 20 преимущественно формирует монослой отдельных частично обжаренных картофельных чипсов 52 до их загрузки в обжарочный аппарат 22 для окончательной обжарки. Используемый в заявке термин "преимущественно в виде монослоя" (и аналогичными терминами) применительно к кускам пищевого продукта означает, что не более около 25% площади поверхности любого куска пищевого продукта покрыто соседним куском пищевого продукта. Даже при использовании термина "в виде монослоя" отдельно подразумевается, что существует определенный элемент случайности в том, как куски пищевого продукта взаимодействуют с конвейерами, при этом в условиях промышленного производства в слое продукта, называемом монослоем, куски пищевого продукта, вероятно, будут в незначительной степени перекрывать друг друга.
В других вариантах осуществления предусмотрено несколько последовательно расположенных передаточных конвейеров для формирования монослоя и/или загрузки частично обжаренных картофельных чипсов в обжарочный аппарат для окончательной обжарки. При использовании нескольких передаточных конвейеров каждый следующий передаточный конвейер может действовать с более высокой скоростью, чем предыдущий конвейер. При достаточно большой глубине слоя продукта, когда одного передаточного конвейера недостаточно для уменьшения глубины и формирования монослоя на одной стадии, могут требоваться два или более передаточных конвейера. Например, один передаточный конвейер может уменьшать толщину слоя с шести дюймов до трех дюймов, а второй передаточный конвейер, действующий с еще более высокой скоростью, может уменьшать толщину слоя до преимущественно монослоя или монослоя. В одном из предпочтительных вариантов осуществления передаточный конвейер действует с линейной скоростью примерно в 10 выше, чем линейная скорость разгрузочного конвейера.
Стадия формирования монослоя выполняет несколько важных функций в двухстадийном способе обжарки согласно настоящему изобретению. Во-первых, она гарантирует контакт преимущественно всех поверхностей частично обжаренных картофельных чипсов с маслом, используемым на стадии окончательной обжарки, что способствует однородности готового продукта и обеспечивает более жесткий контроль конечного содержания масла в закусочных чипсах. В продуктах, обжаренных в виде слоя, существует градиент температур по глубине слоя, что приводит к неоднородности продуктов, находящихся вблизи верха слоя и вблизи низа слоя. В настоящем изобретении за счет преимущественного согласования скорости потока масла в обжарочном аппарате для окончательной обжарки и линейной скорости погружной ленты 24 в обжарочном аппарате для окончательной обжарки обеспечивается перемещение предварительно обжаренных пищевых продуктов 52 через обжарочный аппарат для окончательной обжарки преимущественно в виде монослоя. Во-вторых, стадия формирования монослоя обеспечивает эффективное выравнивание готового продукта по вертикали на сливном ленточном конвейере 26. Продукты, поступающие на сливной ленточный конвейер в виде слоев, не будут проходить между выравнивающими по вертикали элементами также эффективно, как продукт в виде монослоя или преимущественно монослоя. В-третьих, чипсы в виде монослоя могут обжариваться в обжарочном аппарате меньшей глубины, чем известные обжарочные аппараты. За счет этого может использоваться меньше масла для наполнения обжарочного аппарата для окончательно обжарки и тем самым снижаться затраты на материалы и оборудование.
На фиг. 2 также показана часть сливного ленточного конвейера 26. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, чипсы 52 в виде монослоя самотеком поступают на сливной ленточный конвейер 26 вместе с горячим маслом из обжарочного аппарата 22 для окончательной обжарки через слив 30 и каскадом падают на сливной ленточный конвейер 26. При правильном расстоянии между ориентирующими по вертикали элементами и их длине обжаренные картофельные чипсы 54 выровнены не по горизонтали, преимущественно по вертикали или по вертикали. За счет такого выравнивания не по горизонтали масло может стекать с обеих сторон картофельных чипсов через ленту за пределы потока продукта. В известном обжарочном аппарате продукт извлекается в виде слоя продукта. Следовательно, масло, стекающее с чипсов вблизи верха слоя, падает на чипсы в слое под ними, что значительно повышает вероятность поглощения находящимися внизу чипсами масла до того, как оно сможет покинуть поток продукта. Кроме того, выравнивание чипсов в слое продукта является случайным, что приводит к неравномерному стеканию и большему разбросу содержания масла между чипсами.
Обжаренные картофельные чипсы также могут извлекаться из обжарочного аппарата для окончательной обжарки в виде монослоя без ориентации по вертикали. Этот вариант не является идеальным, поскольку масло легче стекает с нижней поверхности, чем с верхней поверхности, где оно с большей вероятностью скапливается и впитывается в чипсы, и в целом менее эффективно стекает с обеих поверхностей. Эти недостатки устранены в варианте осуществления, в котором используется ориентация по вертикали обжаренных картофельных чипсов и обеспечивается улучшенное стекание и меньшая изменчивость продуктов.
Ориентирующие по вертикали элементы 28 могут представлять собой любой элемент, проходящий от наружной поверхности сливного ленточного конвейера 26, который не позволяет обжаренным картофельным чипсам находиться на наружной поверхности сливного ленточного конвейер в горизонтальном или преимущественно горизонтальном положении. В одном из предпочтительных вариантов осуществления ориентирующие по вертикали элементы представляют собой множество ребер, которые проходят в поперечном направлении через сливной ленточный конвейер. Возможно множество других структур, таких как множество стержней, разнесенных по ленте в продольном и поперечном направлениях.
На фиг. 3-5 показаны частичные разрезы различных вариантов сливного ленточного конвейера 26 с выступающими из него ориентирующими по вертикали элементами 38 и 40. Как показано, соседние ряды ориентирующих по вертикали элементов 38 и 40 имеют различные чередующиеся высоты 42 и 44 соответственно.
В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 3, ориентирующие по вертикали элементы представляют собой стержни, которые выступают из поверхности сливного конвейера. Стержни образуют ряды, которые проходят в поперечном направлении через сливной ленточный конвейер, при этом стержни в каждом ряду имеют преимущественно одинаковую высоту. Тем не менее, высота стержней в каждом соседнем ряду различается и предпочтительно чередуется, в результате чего стержни в каждом втором ряду имеют преимущественно одинаковую высоту, при этом ряды более коротких стержней перемежаются рядами более длинных стержней. Возможны другие расположения и размеры стержней. Например, соседние стержни в каждом поперечном ряду или соседние стержни между рядами могут иметь различную или чередующуюся высоту.
В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 4, ориентирующие по вертикали элементы представляют собой ребра, которые проходят в поперечном направлении через сливной ленточный конвейер.
Высота соседних ребер предпочтительно чередуется, как и в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 3, при этом каждое второе ребро имеет одинаковую высоту, и более короткие ребра перемежаются более длинными ребрами.
В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.5, ориентирующие по вертикали элементы представляют собой треугольные пластины, которые проходят поперек сливного ленточного конвейера. И в этом случае высота пластин предпочтительно чередуется, как описано в вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг. 3 и 4.
Проиллюстрированные на фиг. 3-5 варианты осуществления, в которых используются ориентирующие по вертикали элементы чередующейся высоты являются более предпочтительными, чем вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 1, 2, в котором используются ориентирующие по вертикали элементы преимущественно одинаковой высоты, поскольку в вариантах осуществления с чередующимися высотами снижена вероятность того, что не выровненные по вертикали обжаренные продукты зависнут между верхушками соседних ориентирующих по вертикали элементов и не провалятся между ними на сливной ленточный конвейер. Расстояние 48 между каждым рядом большей высоты предпочтительно превышает большой диаметр кусков пищевого продукта (обычно ломтиков картофеля), с которых стекает масло. Большим диаметром куска пищевого продукта является наибольший отрезок прямой, который может быть прочерчен, с конечными точками, касающимися наружной поверхности куска пищевого продукта. Когда расстояние между каждым рядом большей высоты превышает большой диаметр кусков пищевого продукта, с которых стекает масло, любой кусок пищевого продукта, который при падении на сливной ленточный конвейер не ориентирован по вертикали, ударяется о ряд большей высоты и приобретает вертикальную ориентацию, а не зависает между двумя соседними рядами ориентирующих по вертикали элементов. За счет этого расстояние 46 между соседними рядами ориентирующих по вертикали элементов может быть уменьшено без риска значительного зависания. Меньшее расстояние между соседними рядами обеспечивает более высокую плотность ориентированных по вертикали чипсов, падающих на сливной ленточный конвейер.
В одном из вариантов осуществления расстояние 48 между рядами ориентирующих по вертикали элементов может составлять от 0,5 дюйма до 1,5 дюйма. В другом варианте осуществления более высокие ориентирующие по вертикали элементы могут иметь высоту от 1,75 дюйма до 3 дюймов, а менее высокие ориентирующие по вертикали элементы могут иметь высоту от 1,5 дюйма до 2,5 дюйма.
Другой важной особенностью одного из вариантов осуществления изобретения является то, что продукт в виде монослоя каскадом падает через слив на сливной конвейер вместе с определенным объемом масла. При использовании каскадного слива масло и обжаренные картофельные чипсы вместе падают на сливной конвейер. Каскадный перенос масла придает дополнительные преимущества процессу стекания масла. Во-первых, обжаренные картофельные чипсы поступают на сливной ленточный конвейер преимущественно с ориентацией по вертикали. Во-вторых, поскольку горячее масло и обжаренные картофельные чипсы контактируют друг с другом при перемещении из обжарочного аппарата для окончательной обжарки на сливной ленточный конвейер, стекание масла не начинается до тех пор, пока чипсы не окажутся на сливном ленточном конвейере, когда они уже не ориентированы по горизонтали, в результате чего горячее масло стекает через перфорации в сливном ленточном конвейере. За счет этого повышается эффективность стекания масла, поскольку при этом обеспечивается минимальное время охлаждения от момента выхода продукта из обжарочного аппарата для окончательной обжарки до начала процесса стекания масла. Как описано далее, поглощение масла картофельными чипсами сводится к минимуму при более высоких температурах продукта. В одном из вариантов осуществления масло, стекающее под сливной ленточный конвейер, может возвращаться в повторный цикл, восстанавливаться или повторно использоваться на других стадиях обжарки.
В одном из альтернативных вариантов осуществления пищевые продукты из второго обжарочного аппарата поступают на разгрузочный конвейер преимущественно в виде монослоя, как описано ранее, без использования каскадного слива. В этом варианте осуществления ориентирующие по вертикали элементы перемещаются из втянутого положения в выдвинутое положение вверх через наружную поверхность разгрузочного конвейера или следующего конвейера. В результате перемещения/вытягивания ориентирующих по вертикали элементов обжаренные куски пищевого продукта ориентируются по вертикали после перемещения со стадии обжарки разгрузочным конвейером.
Заявителями определили давления водяного пара внутри ломтика картофеля при различных температурах продукта и содержаниях влаги. Было обнаружено, что для поддержания давления пара внутри картофельных чипсов выше 14,7 фунтов/кв. дюйм (абс.) (или приблизительно на уровне атмосферного давления) температура продукта должна составлять более около 270°F-310°F при содержании влаги от 1% до 2%. Соответственно заявители предполагают, что продукт должен иметь по меньшей мере такую температуру, чтобы водяной пар внутри картофельных чипсов препятствовал поглощению масла посредством капиллярного эффекта. По существу, для преодоления гравитационных и капиллярных сил, которые также могут способствовать поглощению масла, продукт, вероятно, должен иметь еще более высокую температуру, чем указанные температуры, и она без сомнения должна быть выше при использовании водяного пара для вытеснения масла из пустот внутри картофельных чипсов. Кроме того, температура масла должна превышать желаемую температуру продукта с учетом требуемой высокой промышленной интенсивности теплообмена между маслом и продуктом. По существу, заявителями были обнаружено, что при использовании на стадии окончательной обжарки температуры масла 340°F, из конечного продукта не удаляется масло, и он не поглощает масло в отличие от продуктов, обжариваемых до конечного содержания на одной стадии обжарки. Соответственно при конечной температуре 290°F масла для обжарки конечный продукт поглощает больше масла, а при конечной температуре 390°F масла для обжарки конечный продукт поглощает меньше масла.
В одном из вариантов осуществления температура горячего масла, используемого на стадии окончательной обжарки, составляет по меньшей мере около 350°F, а в одном из предпочтительных вариантов осуществления по меньшей мере около 385°F. В одном из предпочтительных вариантов осуществления температура горячего масла, используемого на стадии окончательной обжарки, составляет более 340°F и менее 415°F. В другом варианте осуществления разность между конечной температурой масла для частичной обжарки на первой стадии обжарки и начальной температурой масла для окончательной обжарки на стадии окончательной обжарки составляет по меньшей мере 30°F. В одном из предпочтительных вариантов осуществления разность составляет по меньшей мере 50°F.
Время пребывания частично обжаренных ломтики картофеля во втором погружном обжарочном аппарате предпочтительно составляет менее около 10 секунд, более предпочтительно менее около 5 секунд для достижения конечного содержания влаги менее 2% по весу в промытых ломтиках картофеля и менее около 2,5% по весу в непромытых обжариваемых партиями в чане картофельных чипсах.
Заявителями было обнаружено, что предложенный в изобретении способ имеет ряд неожиданных преимуществ над известными способами обжарки.
Во-первых, жареные пищевые продукты, изготовленные способом согласно изобретению, содержат меньше масла, чем пищевые продукты, изготовленные известным способом обжарки погружением. В одном из вариантов осуществления ломтики картофеля, изготовленные способом согласно изобретению, имеют содержание масла менее около 28%, тогда как ломтики картофеля, изготовленные только путем обжарки погружением, имеют содержание масла около 35%. Этот результат оказался неожиданным, поскольку жареные пищевые продукты согласно изобретению также обладают вкусом, ароматом, цветом и характеристиками текстуры, сходными с жареными пищевыми продуктами, изготовленными известными способами обжарки.
Способы и оборудование для формирования монослоя и ориентации по вертикали могут сочетаться со стадией окончательной обжарки в горячем масле с целью синергического снижения содержании масла в жареных пищевых продуктах. Вне связи с какой-либо теорией стадия окончательной обжарки в горячем масле по нескольким причинам обеспечивает снижение содержания масла.
Вязкость масла для обжарки в целом снижается с повышением температуры. Заявители полагают, что более горячее масло, используемое на стадии окончательной обжарки согласно настоящему изобретению, более эффективно стекает с ломтиков.
Горячее масло также, вероятно, вызывает быстрое повышение температуры чипсов, в результате чего большая часть воды, остающейся внутри ломтиков картофеля, превращается в пар, выходящий из ломтиков. Заявители полагают, что этот пар также выталкивает часть масла, которую впитали ломтики во время обжарки погружением. Заявители наблюдали, что при обжарке стандартных ломтиков картофеля известными способами обжарки погружением после их пребывания в масле в течение от около 80 секунд до 130 секунд, кипение ломтиков картофеля внутри обжарочного аппарата существенно замедляется, что известно как точка конца кипения. Точка конца кипения изменяется в соответствии с характеристиками ломтиков картофеля (или в целом пищевого продукта) и температуры масла, но независимо от условий точка конца кипения может визуально различаться специалистом. Заявители полагают, что к этому моменту вода, остающаяся внутри ломтиков картофеля, перестает превращаться в пар также эффективно как раньше, и после достижения точки конца кипения масло начинает впитываться в ломтики картофеля. Как описано в изобретении, в одном из вариантов осуществления предложено извлекать находящиеся на первой стадии обжарки ломтики картофеля до или вскоре после достижения точки конца кипения и подвергать их окончательной обжарке в течение короткого времени/при более высокой температуре с целью удаления остающейся воды и снижения содержания масла в готовом продукте. В одном из вариантов осуществления находящиеся на первой стадии обжарки ломтики картофеля извлекают в течение около 10 секунд (до или после) достижения точки конца кипения. В другом варианте осуществления находящиеся на первой стадии обжарки ломтики картофеля извлекают в течение менее около 50 секунд после достижения точки конца кипения, а в одном из предпочтительных вариантов осуществления в течение менее около 30 секунд после достижения точки конца кипения. Заявителями было обнаружено, что при поступлении ломтиков картофеля на стадию окончательной обжарки в более горячем масле они кипят быстрее, поскольку вода, остающаяся ломтиках картофеля, превращается в пар.
Во-вторых, оборудование, используемое для осуществления способа согласно изобретению, может быть легко адаптировано к существующему обжарочному оборудованию. За счет этого снижаются капитальные затраты на реализацию способа согласно изобретению. Возможно, еще важнее, что способ согласно изобретению позволяет резко повысить мощность и производительность существующего обжарочного оборудования. Как указано выше, длительность обжарки погружением картофельных чипсов может быть сокращена с около 190 секунд до 80-130 секунд (предпочтительно, до около 100-120 секунд). За счет такой уменьшенной длительности обжарки при использовании существующего обжарочного аппарата с производительностью 6000 фунтов в час обжаренных кусков пищевого продукта, модифицированного согласно настоящему изобретению, может изготавливаться около 10000 фунтов в час обжаренных кусков пищевого продукта. Наконец, за счет меньшего времени пребывания пищевых продуктов в масле для обжарки и повышенной производительности обжарочного аппарата соответствующим образом повышается качество масла благодаря снижению циклической нагрузки и потенциальному повышению частоты пополнения свежим маслом.
Способ согласно изобретению также может сочетаться со стадией дегидратации после обжарки. Закусочные продукты длительного хранения сушат до содержания влаги менее около 2% по весу или менее около 1,5% по весу. В одном из вариантов осуществления описанные куски пищевого продукта окончательно обжаривают до содержания влаги более около 2% по весу, а затем подвергают сушке с целью дегидратации до содержания влаги менее около 2% по весу или менее около 1,5% по весу. В различных вариантах осуществления стадия сушки может представлять собой одно из следующего: сушку горячим воздухом, сушку токами сверхвысокой частоты, сушку инфракрасным излучением или струйную сушку или сочетание перечисленного.
Формирование монослоя согласно настоящему изобретению может являться особо полезным в случае сушки токами сверхвысокой частоты, поскольку формирование монослоя пищевых продуктов важно для получения однородных продуктов, изготовленных сушкой токами сверхвысокой частоты, когда затруднительно экранирование. Могут использоваться другие известные способы сушки без обжарки.
Способ согласно изобретению также может сочетаться со стадией обработки паром или воздухом после стадии обжарки. Хотя масло более эффективно стекает с ориентированных по вертикали кусков пищевого продукта, в особенности, ломтиков картофеля за счет силы тяжести, любые вспомогательные технологии, такие как обработка паром или воздухом, также повышают эффективность удаления масла.
Примеры
Изготовили контрольные образцы картофельных чипсов известным из техники способом, включающим промывание картофеля, очистку от кожуры и нарезку ломтиками. Затем промыли ломтики картофеля с целью удаления поверхностного крахмала. Обжарили контрольные ломтики методом периодической обжарки погружением при начальной температуре масла 353°F в течение около 190 секунд до конечного содержания влаги менее около 2% по весу. Полученные контрольные картофельные чипсы имели среднее содержание масла около 36% по весу.
Изготовили экспериментальные картофельные чипсы известным из техники способом, включающим промывание картофеля, очистку от кожуры и нарезку ломтиками. Затем обжарили ломтики картофеля в двухстадийном обжарочном аппарате непрерывного действия с формированием монослоя между первой и второй стадиями обжарки с использованием высокоскоростного передаточного конвейера, как описано выше. Были проведены три различных эксперимента с использованием сливных ленточных конвейеров, которые содержали ориентирующие по вертикали элементы, преимущественно описанные со ссылкой на фиг.3-5. В случае вариантов осуществления, проиллюстрированных на фиг. 4 и 5, картофельные чипсы имели содержание масла около 32% по весу. В случае варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 3, картофельные чипсы имели содержание масла около 33% по весу.
В приведенном выше описании и примерах проиллюстрированы принципы изобретения в его наиболее широком смысле, которое предусматривает использование кусков пищевого продукта, которые подвергают обработке на одной или нескольких стадиях погружения в пищевую жидкотекучую среду. Примеры таких процессов включают бланширование в воде и бланширование в масле. Соответственно в одном из вариантов осуществления система содержит разгрузочный конвейер для извлечения кусков пищевого продукта, погруженных в пищевую жидкотекучую среду, в виде слоя продукта, имеющего определенную глубину, и передаточный конвейер для подачи слоя продукта с разгрузочного конвейера и уменьшения глубины слоя продукта. В другом варианте осуществления передаточный конвейер уменьшает глубину слоя продукта за счет работы с меньшей скоростью, чем скорость разгрузочного конвейера. В одном из вариантов осуществления система содержит один или несколько последовательно расположенных дополнительных передаточных конвейеров, которые дополнительно уменьшают толщину слоя продукта, при этом окончательной глубиной слоя продукта может являться или преимущественно являться глубина монослоя. Затем продукт с уменьшенной глубиной слоя может поступать на дальнейшие стадии обработки.
В одном из вариантов осуществления один или несколько передаточных конвейеров подают преимущественно монослой продукта на вторую стадию погружения, на которой пищевой продукт, погруженный в пищевую жидкотекучую среду или плавающий в ней, перемещается от одного конца передаточного конвейера до его противоположного конца. Пищевой продукт вместе с пищевой жидкотекучей средой может перетекать через слив на сливной ленточный конвейер. Характеристики различных вариантов осуществления сливного ленточного конвейера были описаны выше.
Специалистам в данной области техники ясно, что описанные способ и система могут использоваться для изготовления пищевых продуктов, требующих одну или несколько стадий погружения. Хотя изобретение описано на примере одного из предпочтительных вариантов его осуществления, ясно, что в нем могут применяться другие варианты и модификации, не выходящие за пределы его существа и объема. Использованные в описании термины и обороты имеют целью описание, а не ограничение изобретения, и, соответственно, подразумевается, что они не исключают, а включают всевозможные применимые эквиваленты, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.
Хотя настоящее изобретение конкретно проиллюстрировано и описано со ссылкой на один из предпочтительных вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники ясно, что в него могут быть внесены различные изменения по форме и подробному содержанию, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.