ПРОИЗВОДСТВО ПРОДУКТОВ ИЗ ДРОБЛЕНОГО ЦЕЛЬНОГО ЗЕРНА
PRODUCTION OF CRUSHED WHOLE GRAINS PRODUCTS

Изобретение относится к способу производства дробленых продуктов, таких как закуски и готовые к употреблению изделия из дробленого зерна, получаемые из цельнозерновых злаков.
Цельное зерно злаков богато питательными веществами и обеспечивает высокое содержание пищевых волокон. Исторически сложилось так, что дробленые продукты изготавливают из цельнозерновой пшеницы. Обычно при производстве готовых к употреблению сухих печений из дробленой пшеницы и пшеничных вафель из дробленых цельных зерен, несколько слоев дробленого материала ламинируют один на другой, и полученный многослойный материал разрезают, штампуют и выпекают, получая при этом продукты с дробленой структурой, отчетливо видимой на их больших противоположных поверхностях. Дробленый материал обеспечивает визуальную привлекательность и оригинальную хрустящую текстуру и представляет собой полезный для здоровья прекрасный натуральный продукт. Дробленый материал также обеспечивает увеличенную площадь поверхности и придает устойчивый вкус.
При получении пшеницы, используемой для дробления, цельные ядра пшеницы обычно подвергают варке и затем темперированию, применяя продолжительные времена темперирования. Обычно после варки и темперирования пшеница легко дробится в течение длительного периода после темперирования, например, приблизительно в течение 24 часов. Цельная пшеница уникальна тем, что содержит растительный белок глютен, который помогает удерживать воду и обеспечивает связующую способность и эластичность во время машинной обработки, даже спустя продолжительное время после темперирования. Однако то же самое не справедливо для других злаков, поскольку в них содержится недостаточное количество глютена и их оригинальный химический состав недостаточен для превращений, которые происходят со злаковыми культурами после варки и темперирования.
Когда композиции на основе крахмала, не содержащие или содержащие мало глютена, смешивают с водой, не происходит образования теста, которое обладает связующей способностью при комнатной температуре и поддается непрерывной машинной обработке или раскатыванию в тонкий лист. Способность к машинной обработке теста, изготовленного из ингредиентов, не содержащих глютен или содержащих мало глютена, можно повышать путем формования теста в условиях повышенной температуры, таких как обработка ингредиентов паром, как описано Fazzolare и др. в патентах США 4873093 и 4834996. Однако при производстве дробленых продуктов из прошедших варку, темперированных, не содержащих глютена цельных зерен, таких как кукуруза, овес, рожь и ячмень, способность к дроблению в длинномерный сплошной дробленый материал снижается по мере того, как увеличивается время темперирования или увеличивается время между темперированием и дроблением. Например, прошедшая варку кукуруза склонна становиться твердой и резиноподобной во время охлаждения и темперирования вследствие, как считается, ретроградации крахмала. При хранении темперированной кукурузы в приемных бункерах для обеспечения способов поточного производства также существует тенденция к увеличению ретроградации крахмала и твердости. Прошедшее варку и темперированное зерно злаков, которое становится затвердевшим или резиноподобным, имеет тенденцию к разрушению во время дробления или не соответствует калибрам измельчающих вальцов во время производства сплошных, четко определенных сетчатых листов из дробленого материала.
При традиционных способах производства изделий из дробленого зерна его подвергают варке и затем темперированию для увеличения прочности дробленого материала. Обычно считается, что темперирование прошедшего варку зерна перед дроблением необходимо для получения прочного, сплошного дробленого материала. В патентах США 548086 и 1159045 прошедшую варку пшеницу или тому подобные злаковые культуры перед дроблением подвергают темперированию в течение более 12 часов. Как описано в патенте США 4179527, при производстве пищевого продукта из цельной пшеницы, такого как дробленая пшеница, цельную пшеницу подвергают варке, достаточной для клейстеризации крахмала. Для данного типа зерна клейстеризация зависит от проникновения воды в цельное ядро, температуры и времени. Согласно патенту США 4179527 клейстеризация пшеничного крахмала включает в себя деструкцию связей в кристаллических областях гранул крахмала. Ретроградация представляет собой возвращение молекул крахмала при охлаждении в кристаллическое состояние, которое отличается от исходных кристаллических состояний. Темперирование обеспечивает медленное охлаждение клейстеризованного пшеничного крахмала и обеспечивает миграцию воды через частицы пшеницы для получения равномерного распределения воды в частицах. Ретроградация происходит во время темперирования. Согласно патенту США 4179527, если дробление проводят вскоре после варки, недостаточная степень ретроградации или темперирования в лучшем случае приводит к коротким прерывистым жгутам и/или к жгутам, которые трудно поддаются обработке, извилисты или обладают другими физическими или структурными недостатками. В патенте США 4179527 время, необходимое для темперирования прошедшей варку цельной пшеницы, значительно уменьшается при охлаждении пшеницы до температуры в интервале от 1 до около 12°C.
Считается, что темперирование пшеницы обеспечивает распределение воды и способствует развитию пространственной структуры глютена, которая обеспечивает связующую способность при дроблении. Также считается, что ретроградация пшеничного крахмала во время темперирования или после темперирования замедляется настолько, что не мешает дроблению, или крахмал образует кристаллическую структуру, которая обеспечивает дробление в присутствии глютена. Темперирование злаков, не содержащих глютена, таких как кукуруза, овес, рожь и ячмень, также помогает распределению воды по всей толще гранул крахмала. Считается, что высвобождение некоторого количества растворимого крахмала во время варки и распределение крахмала и воды во время темперирования помогает обеспечить связующую способность. Однако высвобождаемое количество может быть недостаточно для способности к продолжительному дроблению или ретроградация крахмала может быть слишком быстрой и может привести к кристаллической структуре, которая мешает способности дробиться в длинномерный, сплошной дробленый материал.
Также известно большое количество других способов производства продуктов из дробленых злаков с уменьшенным временем темперирования или без какого-либо прямого темперирования. Продукты из дробленых злаков, независимо от того, применяется темперирование или нет, также производят путем дробления злаков в форме, отличающейся от их формы в виде ядер, прошедших варку.
В публикациях международных патентов WO 03/034838 A1 и WO 03/024242 A1 и в публикации заявки на патент США 2004/0166201 A1 описано добавление к сырьевым материалам на основе крахмала фермента для ускорения ретроградации крахмала, тем самым обеспечивается сокращение стадии темперирования при производстве гранул для закуски и при производстве изделий из дробленого зерна.
В патенте США 6303177 и в публикации заявки на Европейский патент EP 1132010 A1 описано производство злаков, содержащих сою, для сухих завтраков, путем экструзии с пропариванием композиции, содержащего соевый материал и зерно злаков, для получения в значительно степени клейстеризованного теста. Для образования шариков из прошедшего варку теста можно применять традиционный гранулятор, фактически их получают выдавливанием из формовочного экструдера. Лопатки гранулятора разрезают жгут экструдата, полученного из теста, на шарики или гранулы для дальнейшей переработки в хлопья или дробленые зерновые продукты. Шарики теста можно сушить до влагосодержания менее 18%, а затем высушенные шарики можно темперировать перед дроблением в течение от около 4 часов до около 10 часов.
В патенте США 5368870 описано обогащение готовых к употреблению зерновых продуктов бета-каротином путем его добавления к прошедшему варку темперированному зерну злаков перед формованием кусочков. Время темперирования может составлять от около 2 часов до около 36 часов. Прошедшие варку кусочки изделий из дробленого зерна могут содержать прошедшие варку зерна или их фрагменты, такие как цельные ядра пшеницы или овсяную крупу, кукурузную муку, овсяные хлопья и т.п. После обогащения прошедшие варку темперированные кусочки зерновых продуктов можно формовать в гранулы для образования хлопьев или можно измельчать на измельчающих вальцах.
В патенте США 5182127 и публикации международного патента WO 93/05665 описано темперирование прошедших варку гранул злаков или кусочков готовых к употреблению изделий из дробленого зерна, или полуфабрикатов для закуски из дробленого зерна путем воздействия на гранулы или кусочки микроволнового поля высокой интенсивности в течение короткого времени, достаточного для улучшения распределения влаги в них, однако не приводящего к вспучиванию гранул или кусочков. Из гранул или кусочков, подвергнутых микроволновому темперированию, можно образовывать хлопья или их можно измельчать.
В патенте США 4528202 описано производство готовых к употреблению продуктов из картофельной стружки путем объединения, по меньшей мере, одного источника картофельного крахмала с водой в условиях низкой температуры и низкой сдвиговой деформации при смешивании, чтобы избежать излишней клейстеризации картофельного крахмала, и для образования отдельных дискретных кусочков или частиц теста; темперирования кусочков теста в течение, по меньшей мере, приблизительно двух часов, чтобы в значительной степени равномерно распределить воду по всей толще кусочков теста; дробления темперированных кусочков теста и варки дробленого теста.
Способы, при которых в производстве изделий из дробленой пшеницы или других злаков темперирование специально не упоминается или указывается как необязательное, описаны в патентах США 1189130, 2008024, 1946803, 502378, 897181, 3062657, 3462277, 3732109 и патенте Канады 674046.
В патенте США 1189130 основательно увлажненные отруби, такие как пшеничные отруби, смешивают с цельной пшеницей в количестве до 50% или другой мукой из злаков, способной к образованию клейстера, или с крахмалсодержащим материалом и подвергают варке в котлах в автоклаве. Прошедший варку продукт сушат до комковатого состояния, комки пропускают через стеклянное сито и полученные протертые комки, доведенные до требуемого размера, затем пропускают через измельчающие мельницы.
В патенте США 2008024 сухое печенье из злаков получают с помощью обработки паром или кипячения пшеницы в чистом виде или с другими формами злаковых или пищевых материалов; поверхностной сушки прошедшего варку продукта с последующим превращением его в тонкий рифленый лист. Чтобы вместо дробленого продукта получить листовой рифленый материал, измельчающие вальцы достаточно удалены друг от друга.
В патенте США 1946803 рис в чистом виде или в сочетании с отрубями подвергают варке паром, сушат и охлаждают до резиноподобной консистенции, размалывают и необязательно темперируют для равномерного распределения воды. Затем полученный продукт пропускают между рифлеными вальцами для образования длинных плоских лент. Полученные полоски сушат, получая при этом хрупкий продукт, который дробят и затем вспучивают при обжаривании.
В патенте США 502378 зерно злаков готовят для дробления путем кипячения, обработки паром, вымачивания или пропитки. В зависимости от расстояния между вальцами продукт получают в форме вермишели, кружева, лент или листов и т.п.
В патенте США 897181 зерно злаков или овощи в цельной форме вымачивают, но не подвергают варке, затем многократно пропускают между рифлеными вальцами и затем выпекают. Описано, что при кипячении или обработке зерна или овощей паром происходит значительное изменение их химических свойств и некоторое количество растворимых питательных элементов переходит в воду.
В способах, описанных в патентах США 3062657, 3462277 и 3732109 и канадском патенте 674046, дробленый продукт производят без применения измельчающих вальцов. В патенте США 3062657 муку и воду смешивают в экструдере до образования теста. Тесто подвергают варке в экструдере и затем темперируют в экструдере при более низкой температуре. Экструдаты разрезают на гранулы для имитации прошедшего варку и сушку зерна, такого как кукурузная крупа, цельные ядра пшеницы, овсяная крупа, рис и т.п. Описано, что экструдаты имеют идеальное влагосодержание для образования хлопьев. Обычно оно составляет от 18 до 24 вес.%, влага равномерно распределяется по всей толще, так что необходимость темперирования полностью исключается, и экструдат можно незамедлительно перемещать на технологическую операцию по образованию хлопьев. Описано, что предпочтительно проводить дополнительное охлаждение экструдата перед тем, как его вводят в устройство для образования хлопьев, чтобы оптимизировать качество образующихся хлопьев.
В патенте США 3462277 смесь муки или крупы злаков и воду пропускают через экструдер для клейстеризации крахмала, и в то же время подвергают тесто варке и превращают в резиноподобную массу. Влагосодержание смеси составляет от 13 до 35%. Сплошной U-образный экструдат разрезают на сегменты с помощью режущих вальцов для образования каноэобразных зерновых продуктов. Отдельные каноэобразные кусочки затем сушат до содержания влаги ниже 15%.
В патенте США 3732109 описано производство готового к употреблению овсяного сухого печенья из злаков путем обработки смеси из овсяной муки и воды при температуре кипения воды и давлении выше атмосферного для клейстеризации части крахмала, содержащегося в овсяной муке. Затем смесь пропускают через отверстия (головку) экструдера и экструдированный продукт разрезают на небольшие кусочки. Образовавшиеся хлопьевидные кусочки сушат до влагосодержания от около 2 до около 6 вес.% воды. Затем высушенные хлопья дробят, смешивают с сиропом и прессуют в форме сухого печенья. Затем отформованные сухие печенья сушат до влагосодержания от около 4 до 5 вес.%.
В канадском патенте 674046 зерновой продукт из дробленого сухого овса производят без применения измельчающих вальцов. Тесто подвергают варке в шнековом экструдере, экструдируют через отверстия экструдера для образования пучка жгутов и пучок жгутов разрезают на кусочки с помощью режущего устройства, которое может представлять собой пару вальцов.
Способы производства изделий из дробленого зерна злаков, при которых применяется значительное темперирование, как в традиционном способе производства изделий из дробленой пшеницы, описаны в патентах США 1159045, 1170162, 1197297 и 4004035. В патентах США 1159045, 1170162 и 1197297 цельное ядро размалывают, чтобы ароматизирующие ингредиенты могли встроиться в конечный продукт. Тесто образуют из муки, ароматизирующей добавки и воды. Затем тесто подвергают варке, раскатывают в пластины и сушат при атмосферном давлении в течение периода времени от 24 до 40 часов. Высушенный продукт обжаривают, дробят на кусочки размером с горошину, сушат и затем дробят. В патенте США 4004035 сухие печенья из дробленого зерна формуют путем нанесения слоя дробленых злаков в зигзагообразном положении на движущуюся транспортерную ленту, чтобы облегчить разделение материала. Кроме цельной пшеницы в производстве сухого печенья можно использовать другие пищевые продукты, которые поддаются дроблению, такие как прошедшие варку другие злаки, проростки пшеницы, обезжиренная соя, другой растительный белок, фрукты, овощные суспензии и их смеси. Пищевой продукт размягчают с помощью варки и темперируют перед дроблением путем вальцевания.
При производстве изделий из дробленого на вальцах зерна получение прошедших варку злаков в форме, из которой будет производиться сплошной дробленый материал, представляет собой только одну из нескольких проблем, с которыми можно столкнуться.
О варке для удаления белых центров в зернах сообщается в патентах США 2421216 и 4734294. В патенте США 2421216 частицы зерен злаков, таких как кукуруза, рожь, пшеница, отруби, рис или овсяная крупа, смешивают с частицами обезжиренных соевых бобов в форме крупы, хлопьев или муки грубого помола для увеличения содержания белка злаков путем применения двухступенчатой стадии варки под давлением. Суммарный период варки, которой следует подвергать зерновой компонент, согласно патенту США 2421216, является таким, чтобы крахмалы могли гидролизоваться и превращаться в высокодекстринные, и частицы или белый центр могли клейстеризоваться с поверхности несвободным крахмалом. Сообщается, что частицы злаков также должны обладать небольшой адгезионной активностью по отношению к добавляемым в промежутке частицам соевых бобов. Смешанную массу злаков и сои, извлеченную из варочного аппарата, сушат, затем темперируют в течение от около 15 до 30 минут перед дроблением в валковой мельнице, в которой благодаря пропусканию через измельчающие вальцы частицы сои в значительной степени равномерно распластываются и смешиваются с частицами злаков и прилипают к ним.
В патенте США 4734294 описан способ производства пищевых продуктов из дробленого овса, таких как готовые к употреблению сухие завтраки из дробленого зерна, с дробленым внешний видом и с текстурой дробленой цельной пшеницы. Белые прожилки или вкрапления в конечном продукте, которые получаются из непроваренного зерна или переваренного зерна, исключаются благодаря варке овса под давлением, по меньшей мере, в две стадии; количество воды, применяемое на первой стадии варки под давлением, ограничивается частичной клейстеризацией крахмала без существенной экстракции водорастворимых крахмалов и камедей на поверхность овсяных частиц. Количество воды, применяемое на оставшейся стадии или стадиях варки под давлением, является достаточным, чтобы удалить, по меньшей мере, значительное количество всех белых частей из частиц овса и обеспечить достаточно высокое содержание воды в овсяных частицах, чтобы облегчить непрерывное дробление на измельчающих вальцах. Кроме того, количество воды на каждой из оставшихся стадий ограничивается, чтобы избежать существенной экстракции камедей и водорастворимых крахмалов на поверхность прошедших частичную варку частиц овса.
В патенте США 3512990 тесто, изготовленное из крахмалистых материалов, таких как пшеница, кукуруза, овес, рис, картофель или бобовые, необязательно частично или полностью подвергают варке с добавлением влаги до примерного влагосодержания приблизительно 30%. После указанной стадии варки смеси дают возможность гомогенизироваться во время ее прохождения через экструдер или молотковую мельницу, такую как мельница Fitzmill. Молотый или экструдированный продукт сушат до влагосодержания от около 22 до 24%. Высушенное тесто затем уплотняют между двумя вальцами, обеспечивая при этом эффект дробления и получая лист теста с алмазоподобными, расположенными на равном расстоянии друг от друга перфорированными отверстиями. Затем лист теста разрезают на полоски, складывают вдвое с образованием небольшого сухого печенья, которое закрывают с трех сторон и затем сильно обжаривают.
В патентах США 987088, 1019831 и 1021473 кукурузу или другое зерно размалывают и погружают в небольшое количество воды, ограничивающееся количеством, которое будет поглощено зерном во время варки. Цель такого способа заключается в сохранении в прошедшем варку изделии аромата и других свойств зерна, которые иначе могут быть удалены или рассеяны при выделении водяного пара или при испарении. В указанных способах прошедшее варку тесто экструдируют через решетчатую пластину для получения жгутов.
В патенте США 4310560 пищевые материалы в форме частиц, включающие в себя, по меньшей мере, один материал, поверхность которого приобретает адгезивность в увлажненном состоянии, и систему химических разрыхлителей, подвергают контакту с распыляемой водой и формуют в гранулы на тарельчатом окомкователе. Пищевой материал может включать в себя крахмалы, такие как крахмалы, получаемые из пшеницы, кукурузы, риса, картофеля, тапиоки и т.п., включая предварительно клейстеризованные крахмалы. Гранулы нагревают до температуры, достаточной для прохождения реакции в системе разрыхлителей, направленной на высвобождение диоксида углерода, чтобы обеспечить пористую, вспененную структуру гранул.
Настоящее изобретение относится к способу непрерывного поточного производства пищевых продуктов, состоящих на 100% из цельного зерна, таких как готовые к употреблению изделия из дробленого зерна и тонкие, хрустящие, подобные чипсам продукты для закуски в дробленой форме из цельного зерна с низким содержанием глютена или из зерна, не содержащего глютен, такого как кукуруза, ячмень, рис, рожь, овес, тритикале и их смеси. Прошедшие варку, темперированные цельные зерна способны к непрерывному дроблению в сплошные сетчатые листы даже после продолжительного времени темперирования или после продолжительных периодов нахождения в приемных резервуарах после темперирования, в течение которого может происходить значительная ретроградация крахмала. Способ по изобретению обеспечивает применение прошедших полную варку, темперированных, однако разламываемых, затвердевших, резиноподобных кусочков цельного зерна злаков в непрерывном производстве дробленых продуктов, и в то же время обеспечивает получение четко определенного дробленого материала, хрустящей текстуры и высокого содержания волокон. Считается, что в способе настоящего изобретения разрушение, по меньшей мере, в значительной степени клейстеризованных, темперированных гранул крахмала с высвобождением амилозы и амилопектина повышает связующую способность и размягчает кусочки цельного зерна злаков, приводя к неожиданно высокой вальцуемости в сплошные сетчатые листы. Также можно производить продукты из дробленой цельной пшеницы с улучшенной хрустящей текстурой, применяя короткое время темперирования, с превосходной способностью к дроблению по изобретению.
Способность к дроблению подвергнутых ретроградации частиц цельнозерновых злаков, применяемых для производства пищевого продукта из дробленых цельных зерен, неожиданно повышается при гранулировании агломератов прошедших варку, темперированных частиц цельнозерновых злаков, которые подвергались ретроградации до твердой, резиноподобной, разламываемой текстуры. Гранулирование приводит к образованию цельнозерновых гранул, обладающих мягкой, пластичной текстурой, которая при поточном производстве поддается дроблению в сплошные сетчатые листы. В вариантах осуществления изобретения гранулирование можно осуществлять при давлении от около 200 фунтов на кв.дюйм до около 600 фунтов на кв.дюйм, предпочтительно от около 400 фунтов на кв.дюйм до около 500 фунтов на кв.дюйм. Температуру гранулирования можно регулировать, чтобы обеспечить температуру гранул на выходе из гранулятора от около 80°F до около 120°F, предпочтительно от около 90°F до около 110°F, например, от около 95°F до около 105°F.
Под действием сдвиговой деформации и уплотнения цельных зерен или предварительно размолотых цельных зерен в грануляторе крахмальная матрица размягчается и пластифицируется,при этом генерируются достаточное трение и тепло для получения пластичных и готовых к дроблению цельнозерновых частиц, тем самым устраняются проблемы, связанные с адгезивностью. Считается, что во время процесса гранулирования ретроградация крахмала становится обратимой или гранулы крахмала разрушаются с высвобождением амилозы и амилопектина. В результате зерно становится пригодным для дробления в течение длительного периода времени после варки.
Способ по изобретению обеспечивает эксплуатационную гибкость с точки зрения времени темперирования и времени хранения после темперирования для производства питательных продуктов с высоким содержанием волокон из дробленого цельного зерна одного или более видов. Дробленые продукты включают в себя продукты из дробленого цельного зерна для закуски и готовые к употреблению изделия из дробленого зерна, изготовленные из одного вида цельных зерен, не содержащих глютен или цельных зерен с низким содержанием глютена, таких как цельнозерновая кукуруза, овес, ячмень, рис, тритикале и рожь. В способе также можно использовать цельную пшеницу в чистом виде или в сочетании с другими цельными зернами для обеспечения улучшенной хрустящей текстуры.
В вариантах осуществления изобретения цельное зерно, продукт типа чипсов для закуски из дробленого зерна, предпочтительно продукт для закуски из 100% цельного кукурузного зерна, в значительной степени равномерно дробленый, сетчатый по внешнему виду и с дробленой, хрустящей текстурой, получают путем значительного уплотнения многослойного материала из сетчатых листов, состоящих из гранул, полученных из дробленого цельного зерна.
Настоящее изобретение предлагает способ изготовления продуктов из дробленого цельного зерна, таких как готовые к употреблению изделия из дробленого зерна, и сладкие и соленые продукты для закуски, такие как чипсы, крекеры, вафли, сухие печенья и другие продукты. Продукты могут быть изготовлены из 100% цельных зерен и являются превосходным источником питательных веществ и волокон, содержащихся в цельных зернах. Проблема, связанная со способностью к дроблению прошедших варку и темперирование зерен, таких как кукуруза, преодолевается путем обработки прошедших варку и темперированных зерен в условиях высокой сдвиговой деформации. Считается, что высокая сдвиговая деформация в значительной степени разрушает подвергнутые ретроградации гранулы крахмала, приводя к увеличению связующей способности для повышения вальцуемости в сплошные сетчатые листы.
Прошедшие варку цельные зерна, такие как кукуруза и другие зерна, не содержащие глютен, или зерна с низким содержанием глютена, имеют тенденцию становиться твердыми и резиноподобными во время охлаждения и процесса темперирования вследствие ретроградации крахмала. Было установлено, что под действием сдвиговой деформации и уплотнения зерен в грануляторе крахмальная матрица неожиданно размягчается и пластифицируется, при этом генерируются трение и тепло для получения пластичных и легко подающихся дроблению цельнозерновых частиц без проблем, связанных с адгезивностью по отношению к измельчающим вальцам. Считается, что во время процесса гранулирования ретроградация крахмала становится обратимой или из разрушенных гранул крахмала высвобождаются амилоза и амилопектин. В результате зерно становится пригодным для дробления в течение длительного периода времени после варки.
Кроме применения гранулятора для сдвиговой деформации прошедших варку и темперирование, затвердевших частиц цельных злаков для получения мягких, пластичных, способных к сцеплению при дроблении кусочков можно использовать другие средства, такие как двойное дробление. При двойном дроблении затвердевшие частицы сначала дробят в дробленый материал, состоящий из изолированных частей, и затем дробленый материал, состоящий из изолированных частей, дробят в сплошной дробленый материал. Однако для более эффективного производства сплошного дробленого материала предпочтительным является применение гранулятора.
По изобретению для получения дробленых продуктов из цельного зерна, таких как готовые к употреблению сухие завтраки из дробленого зерна и дробленые продукты для закуски типа чипсов, можно применять цельные зерна различных злаков. Примерами зерен, которые можно применять, являются цельные зерна, не содержащие глютен, или цельные зерна с низким содержанием глютена, такие как цельнозерновая кукуруза или зерна кукурузы, овес или овсяная крупа, ячмень, рожь, рис, тритикале и их смеси. Предпочтительным цельным зерном для применения в настоящем изобретении является кукуруза. Кукуруза может представлять собой желтую, белую или голубую разновидность или их смеси. Согласно изобретению также можно дробить зерна с высоким содержанием глютена. Например, в вариантах осуществления изобретения цельнозерновую пшеницу, такую как цельнозерновая мягкая пшеница или ядра пшеницы, можно применять в чистом виде или в сочетании с одним или более видом цельных зерен, не содержащих глютен или цельных зерен с низким содержанием глютена. В вариантах осуществления изобретения цельные зерна, которые, по меньшей мере, частично или полностью обезжирены, такие как обезжиренные цельные пшеничные ядра, можно применять в чистом виде или в смеси с полностью обезжиренными цельными зернами. При производстве продуктов из нескольких видов зерен каждый вид цельнозернового злака можно использовать в равных весовых процентных соотношениях или в различных весовых процентных соотношениях.
Используемые частицы цельнозерновых злаков могут находиться в форме необработанного, цельного, неизмельченного зерна или ядра либо в форме предварительно порезанных, предварительно размолотых, или измельченных цельных зерен. Например, частицы цельнозернового материала могут быть цельнозерновой кукурузой или предварительно размолотых или измельченных зерен кукурузы. Частицы цельнозернового овса могут быть в форме непросеянной овсяной крупы или ядер, или предварительно размолотой, или предварительно порезанной непросеянной овсяной крупы. Весь или в значительной степени весь крахмал цельнозерновых частиц, используемых в настоящем изобретении, может представлять собой отдельные, кристаллические гранулы крахмала, как определено с помощью исследования характеристик крахмала методом оптической микроскопии, при которой образец подкрашивают раствором Люголя и наблюдают с помощью оптики с яркой освещенностью поля.
В вариантах изобретения предпочтительными являются предварительно размолотые или измельченные цельнозерновые злаки, поскольку они быстрее гидратируются и подвергаются варке, чем цельные зерна или цельные ядра. Например, перед варкой цельнозерновые злаки, такие как цельнозерновая кукуруза, можно предварительно размалывать, молоть или измельчать до размера частиц менее или равного приблизительно 1/4 дюйма, предпочтительно менее или равного приблизительно 0,2 дюйма, например, от около 0,09 дюйма до около 0,165 дюйма. В вариантах осуществления изобретения измельчение, предварительный размол или помол необработанных (сырых) цельнозерновых материалов можно осуществлять с помощью традиционной мельницы Fitz, мельницы Commitrol или мельницы Urschel. Например, мельницу Fitz Mill с ситом, имеющим 1/8 дюймовые круглые отверстия, можно использовать для получения приблизительно следующего среднего гранулометрического распределения: 0,0% на сите #6, приблизительно 14,91% на сите #14, приблизительно 30,43% на сите #20, приблизительно 50,25% на сите #40 и приблизительно 4,41% в подситовом остатке.
В вариантах осуществления настоящего изобретения для увеличения содержания белка в продуктах настоящего изобретения цельные семена, или измельченные семена, или бобовые, такие как соевые бобы, или крупу из соевых бобов можно смешивать с зернами злаков в количестве, которое не оказывает негативного влияния на их способность к дроблению. Примерные количества семян или бобовых, которые можно использовать, могут составлять приблизительно до 60 вес.% от общего веса цельных зерен злаков.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, когда цельнозерновые злаки включают в себя цельную кукурузу, для усиления вкуса, а также для увеличения функциональности и связующей способности крахмала предпочтительно используется известь. В настоящем изобретении можно применять любую известь или пищевой гидроксид кальция. Известь можно добавлять в количестве, достаточном для улучшения функциональности крахмала, уменьшения клейкости композиции на основе кукурузы и для обеспечения кукурузного вкуса конечного продукта. Примерные количества извести, которые можно применять в вариантах осуществления настоящего изобретения, находятся в интервале от около 0,05 вес.% до около 3 вес.%, предпочтительно от около 0,1 вес.% до около 0,5 вес.%, от веса цельных зерен кукурузы или цельнозерновой кукурузы.
Пищевые продукты из дробленого цельного зерна по изобретению, такие как готовые к употреблению изделия из дробленого зерна, крекеры, вафли, сухие печенья или чипсы для закуски, могут представлять собой необезжиренные продукты, продукты с пониженным содержанием жира, маложирные или обезжиренные продукты. Для целей настоящего изобретения пищевой продукт с пониженным содержанием жира означает продукт с содержанием жира, уменьшенным, по меньшей мере, на 25 вес.% по сравнению со стандартным или традиционным продуктом. Маложирный продукт имеет содержание жира меньше или равное 3 граммам жира на указанное количество или количество, упомянутое на этикетке. Однако для небольших указанных количеств (то есть, указанных количеств от 30 граммов или менее либо двух столовых ложек или менее), содержание жира в маложирном продукте равно или меньше 3 граммов на 50 граммов продукта. Содержание жира в обезжиренном продукте или продукте с нулевым содержанием жира составляет менее 0,5 граммов жира на указанное количество и на количество, упомянутое на этикетке. Для сопутствующих крекеров, таких как крекеры с солью, указанное количество составляет 15 граммов. Для крекеров, или сухих печений, или вафель, применяемых в качестве продуктов, для закуски, и для печенья указанное количество составляет 30 граммов. Таким образом, содержание жира в маложирном крекере, вафле или печенье будет равно или меньше 3 граммов жира на 50 граммов либо равно или меньше приблизительно 6% жира от общего веса конечного продукта. В обезжиренном сопутствующем крекере содержание жира будет менее 0,5 граммов на 15 граммов или менее приблизительно 3,33% от веса конечного продукта. В обезжиренной вафле с упомянутым на этикетке количеством 32 грамма содержание жира будет менее 0,5 граммов на 32 грамма или приблизительно менее 1,56 вес.% от веса конечного продукта.
Жировые композиции, которые можно применять при производстве необезжиренных продуктов, продуктов с пониженным содержанием жира или маложирных дробленых продуктов в соответствие с настоящим изобретением, могут включать в себя любой известный шортенинг или жировые смеси, или композиции, применяемые для выпечки, также они могут включать в себя традиционные пищевые эмульгаторы. Примерами шортенингов или жиров, которые можно применять в настоящем изобретении, являются растительные масла, лярд, жиры морских млекопитающих и их смеси, которые фракционируют, частично гидрогенизируют и/или переэтерифицируют. Также можно применять пищевые жиры пониженной калорийности или низкокалорийные, частично усваиваемые или неусваиваемые жиры, заменители жира или синтетические жиры, такие как сложные полиэфиры сахарозы или триацилглицериды, которые совместимы со способом. Для достижения необходимой консистенции или профиля плавления жировой композиции можно применять смеси твердых и низкоплавких жиров или шортенинги и масла. Типичные пищевые триглицериды, которые можно применять для получения жировых составов, применимых в настоящем изобретении, включают в себя природные триглицериды, получаемые из растительных источников, таких как соевое масло, косточковое пальмовое масло, пальмовое масло, рапсовое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, подсолнечное масло и их смеси. Для получения жировой композиции также можно применять жир морских млекопитающих и животные жиры, такие как жир сардины, жир американской сельди, масло бразильского ореха бабассу, лярд и топленый животный жир. Для получения жировой композиции можно применять синтетические триглицериды, а также природные триглицериды жирных кислот. Жирные кислоты могут иметь длину цепи от 8 до 24 атомов углерода. Можно применять шортенинги или жиры, твердые или полутвердые при комнатных температурах, например при температурах от около 75°F до около 95°F. Предпочтительные жировые композиции, применимые в настоящем изобретении, включают в себя частично гидрогенизированное соевое масло, пальмовое масло и их смеси.
В вариантах осуществления изобретения количество растительного шортенинга или жира, обычно применяемого для дробленых продуктов, можно сокращать более чем на 25 вес.% для получения продуктов с пониженным содержанием жира, например, содержащих приблизительно менее 12 вес.% жира, предпочтительно менее 10 вес.% жира от общего веса испеченного конечного продукта.
Чтобы обеспечить более гладкое разжевывание продуктов с пониженным содержанием жира, маложирных или обезжиренных продуктов можно использовать гидроколлоидную камедь, предпочтительно гуаровую камедь, чтобы компенсировать уменьшение жира, как описано в патенте США 5595774 (Leibfred и др.), описание которого в полном объеме включено здесь путем ссылки. Как описано в патенте США 5595774, гидроколлоидные камеди применяются в эффективных количествах, которые обеспечивают гладкое, мягкое, нескользящее разжевывание испеченного продукта. Типичные количества гидроколлоидной камеди, предпочтительно гуаровой камеди, которые можно применять, составляют от около 0,15 вес.% до около 1,5 вес.%, предпочтительно от около 0,25 вес.% до около 0,45 вес.% от общего веса цельных ядер или зерен. Другие камеди, которые можно применять с гуаровой камедью, включают в себя ксантановую камедь и карбоксиметилцеллюлозу и камеди, которые образуют гели, такие как альгинатная камедь, каррагенан, аравийская камедь, трагакантовая камедь, пектин и камедь рожкового дерева, и их смеси. Обычно, чем больше объем шортенинга или уменьшение жира, тем больше требуется камеди, используемой для компенсации потери маслянистости или потери мягкости при разжевывании.
При способе настоящего изобретения пищевой продукт из дробленого цельного зерна можно производить непрерывно на основе поточного производства путем смешивания цельнозерновых частиц злаков с водой и варки цельнозерновых частиц под давлением, по меньшей мере, для значительной клейстеризации крахмала, содержащегося в цельнозерновых частицах, и путем темперирования прошедших варку цельнозерновых частиц. Темперированные, прошедшие варку цельнозерновые частицы можно гранулировать в грануляторе с получением цельнозерновых гранул, для обеспечения способности цельнозерновых гранул к непрерывному дроблению в сплошные сетчатые листы, гранулирование проводят в условиях давления и температуры. Гранулы цельного зерна можно дробить в цельнозерновые сетчатые листы с последующим ламинированием цельнозерновых сетчатых листов для получения многослойного цельнозернового материала. Многослойный цельнозерновой материал можно разрезать на кусочки из цельного зерна с последующей выпечкой цельнозерновых кусочков для получения пищевого продукта из дробленого цельного зерна. В вариантах осуществления изобретения, когда производится тонкий продукт для закуски типа чипсов, многослойный цельнозерновой материал можно значительно уплотнять для получения уплотненного многослойного материала с дробленым сетчатым внешним видом с последующей нарезкой уплотненного многослойного материала на кусочки и выпечкой кусочков.
Варку зерна или ядер по изобретению можно осуществлять в любом стандартном варочном агрегате, таком как роторный варочный аппарат, иммерсионный (погружной) варочный аппарат или варочный автоклав, такой как варочный автоклав фирмы Lauhoff. Варку с погружением обычно осуществляют приблизительно при атмосферном давлении или при давлении всего около 2-3 фунтов на кв.дюйм. Применение давления при варке является предпочтительным, поскольку оно позволяет быстро достичь полной варки или клейстеризации цельнозерновых частиц при отсутствии белых центров или при значительном отсутствии белых центров. Цельнозерновые частицы можно подвергать варке при температурах и степенях влажности, при которых происходят гидратация и, по меньшей мере, значительная клейстеризация внутренней структуры зерен или ядер, так что крахмал остается видимым в центре зерна только в виде очень маленького размера вкраплений белого или свободного крахмала. В вариантах осуществления изобретения степень клейстеризации может составлять, например, по меньшей мере, 90%. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения крахмал в значительной степени клейстеризуется на 100%, не оставляя видимых белых центров в цельнозерновых частицах. Степень клейстеризации крахмала можно измерить с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC). Обычно клейстеризация крахмала происходит, когда: a) к крахмалу добавляется вода и смешивается с ним в достаточном количестве, обычно, по меньшей мере, от около 25 до 30 вес.% от веса крахмала и b) температура крахмально-водной смеси повышается, по меньшей мере, приблизительно до 80°C (176°F), предпочтительно до 100°C (212°F) или более. Температура клейстеризации зависит от количества воды, имеющейся в наличии для реакции с крахмалом. Более низкое количество имеющейся в наличии воды обычно соответствует более высокой температуре клейстеризации. Клейстеризацию можно определить как коллапс (разрушение) молекулярного порядка в гранулах крахмала, проявляющийся в необратимых изменениях свойств, таких как набухание гранул, плавление природных кристаллитов, потеря двулучепреломления и солюбилизация крахмала. Температура начальной стадии клейстеризации и интервал температур, выше которого она происходит, определяются концентрацией крахмала, способом наблюдения, типом гранул и неоднородностями внутри популяции (скопления) гранул при наблюдении. Образование пасты является признаком второй стадии, сопровождающей клейстеризацию при растворении крахмала. Она включает в себя увеличенное набухание гранул, выделение молекулярных компонентов (то есть амилозы с последующим выделением амилопектина) из гранул и, в конечном счете, общее разрушение гранул (см. публикацию Atwell и др., «The Terminology And Methodology Associated With Basic Starch Phenomena» (Терминология и методология, связанная с основным феноменом крахмала), Cereal Foods World. т.33, 3, стр.306-311 (март 1988).
Типичные температуры при иммерсионной варке могут находиться в интервале от около 190°F до около 212°F. Варку с погружением ("иммерсионную варку") цельнозерновых частиц можно проводить приблизительно при 210°F, при атмосферном давлении с помощью пара в течение от около 30 до около 36 минут. Варка может включать в себя «время достижения температуры» от 6,5 до около 8 минут, во время которого температура зерна в пропарочной камере или варочном котле повышается от температуры окружающей среды до температуры варки. Однако перед варкой цельнозерновые частицы предпочтительно добавляют в варочный аппарат с горячей водой при температуре от около 170 до 190°F. Цельнозерновые частицы можно добавлять в ротационный варочный аппарат с горячей водой, например, в течение периода времени от около 50 до около 100 секунд.
Количество воды, применяемой на стадии иммерсионной варки, может находиться в интервале от около 28 вес.% до около 70 вес.% от общего веса зерен или ядер и добавляемой воды. Влагосодержание прошедшего варку зерна после обезвоживания может находиться в интервале от около 29 вес.% до около 60 вес.%, предпочтительно от около 29 вес.% до около 42 вес.%.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, когда используется варка под давлением с инжекцией острого пара, температуры варки под давлением могут составлять, по меньшей мере, приблизительно 235°F, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 250°F, наиболее предпочтительно от около 268°F до около 275°F. Типичные давления при варке под давлением могут находиться в интервале от около 15 фунтов на кв.дюйм до около 30 фунтов на кв.дюйм, предпочтительно от около 20 фунтов на кв.дюйм до около 28 фунтов на кв.дюйм при времени варки от около 15 минут до около 30 минут, предпочтительно от около 20 минут до около 25 минут. Варка под давлением может включать в себя «время достижения температуры» как при иммерсионной варке от 6,5 до около 8 минут, во время которого температура зерна в пропарочной камере или варочном котле повышается от температуры окружающей среды до температуры варки. Однако предпочтительно перед варкой цельнозерновые частицы смешивать с горячей водой в варочном автоклаве при температуре от около 170 до 190°F. Цельнозерновые частицы можно добавлять в горячую воду в ротационном варочном аппарате, или наоборот, например, в течение периода времени от около 50 до около 100 секунд. Другие ингредиенты, такие как соль и известь в случае варки кукурузного зерна, можно добавлять в варочный аппарат с водой в виде предварительно приготовленной смеси или добавлять по отдельности.
Варка под давлением является более предпочтительной, чем варка погружением, поскольку она обеспечивает лучший контроль за получением необходимого содержания воды в прошедших варку цельнозерновых частицах и уменьшает или исключает необходимость сушки прошедших варку частиц зерна для достижения необходимого для дробления влагосодержания. Обычно при варке под давлением вся добавляемая вода абсорбируется или поглощается частицами цельного зерна. Кроме того, пар, который непосредственно инжектируется в варочный автоклав, конденсируется и поглощается частицами цельного зерна, обычно в количестве от около 1 вес.% до около 3 вес.% от общего веса прошедших варку цельнозерновых частиц. Обычно в обезвоживании после варки под давлением нет необходимости, поскольку вся или в значительной степени вся добавляемая вода и паровой конденсат поглощаются прошедшими варку частицами цельного зерна.
Количество воды, добавляемой на стадии варки под давлением, не включая паровой конденсат, может находиться в интервале от около 12 вес.% до около 30 вес.% от общего веса зерен или ядер и добавляемой воды. Влагосодержание прошедшего варку зерна, которое включает в себя воду, от природы присутствующую в необработанном (сыром) зерне, после обезвоживания, если необходимо, может находиться в интервале от около 29 вес.% до около 42 вес.%, предпочтительно от около 33 вес.% до около 38 вес.% от веса прошедших варку цельнозерновых частиц.
Во время варки влага склонна накапливаться на частицах зерна или ядрах. Такая влага может увеличивать адгезивность прошедшего варку зерна и может вызывать проблемы при обработке, когда зерно перемещается в другой аппарат. Перемешивание зерна в пропарочной камере при низких скоростях вращения обеспечивает равномерную варку и уменьшает комкообразование.
После удаления любого избытка варочной воды и парового конденсата, образовавшегося во время варки, прошедшие варку цельнозерновые частицы можно выгружать из ротационного варочного аппарата и необязательно перемещать в устройство для сушки поверхности и охлаждающее устройство. В вариантах осуществления изобретения прошедшие варку цельнозерновые частицы можно сушить и охлаждать до температуры приблизительно менее 125°F, например, от около 60°F до около 85°F. Сушка поверхности и охлаждение облегчают передвижение прошедших варку зерен в виде отдельных, дискретных кусочков. Для вальцуемости в прочный сплошной дробленый материал влагосодержание высушенных, охлажденных цельнозерновых частиц может составлять от около 29 вес.% до около 42 вес.%, предпочтительно от около 33 вес.% до около 38 вес.%.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения прошедшие варку цельнозерновые частицы злаков пропускают через разбиватель комков для разбивания больших комков или агломератов цельнозерновых частиц злаков. Освобожденные от комков цельнозерновые частицы злаков затем можно молоть для получения более мелких агломератов цельнозерновых частиц злаков путем прохождения через сито, например через сито с квадратными отверстиями размером 1 дюйм. Размер размолотых агломератов может находиться в интервале от около размера мяча для игры в гольф до доведенных до требуемого размера гранул, предпочтительно приблизительно менее 0,5 см в диаметре.
Согласно исследованию характеристик крахмала методом оптической микроскопии с применением раствора Люголя после варки гранулы крахмала, содержащиеся в прошедших варку цельнозерновых частицах злаков, перестают быть кристаллическими по природе и набухают или увеличиваются в размере. Прошедшие варку частицы могут содержать набухшие гранулы, а также агломерированные крахмальные кластеры.
Затем прошедшие варку цельнозерновые частицы злаков можно переправлять в приемный бункер или бункер для зерна на темперирование. Затем прошедшие варку цельнозерновые частицы можно темперировать или варить в течение достаточного периода времени для обеспечения равномерного распределения воды по всей толще прошедших варку цельнозерновых частиц. Темперирование можно проводить при температуре приблизительно менее 125°F, предпочтительно от около 75°F до около 100°F, более предпочтительно от около 80°F до около 90°F. Время темперирования может находиться в интервале от около 0,5 часа до около 5 часов, предпочтительно от около 1 часа до около 4 часов. Стадию темперирования или варки можно выполнять в одну или более стадий. Темперированные цельнозерновые частицы могут находиться в агломерированной форме с размером агломератов от около размера мяча для игры в гольф до доведенных до требуемого размера гранул, предпочтительно приблизительно менее 0,5 см в диаметре.
В вариантах осуществления изобретения, когда применяется гидроколлоидная камедь, как описано в патенте США 5595774, гидроколлоидную камедь, предпочтительно гуаровую камедь, в сухой форме, в форме частиц или порошкообразной форме можно примешивать или смешивать с прошедшими варку, темперированными частицами цельного зерна. Для смешивания камеди и прошедших варку темперированных цельнозерновых частиц или агломератов, чтобы покрывать их в значительной степени однородным слоем камеди, можно применять мешалки или смесители периодического или непрерывного действия. Сухая камедь прилипает или пристает к прошедшим варку, темперированным влажным зернам таким образом, что происходит, по меньшей мере, частичное покрытие зерен без образования липкой поверхности, которая могла бы затруднять или препятствовать дроблению. При гранулировании и дроблении зерен или ядер покрытие из камеди или частицы камеди встраиваются в отдельные жгуты или сетчатые листы теста, формуемые с помощью измельчающих вальцов, или на них.
Прошедшие варку, темперированные цельнозерновые частицы можно перемещать с помощью ленточных конвейеров к гранулятору для образования из них гранул для дробления. При введении в гранулятор темперированные цельнозерновые частицы могут быть в форме агломератов. Размер агломератов, подводимых к гранулятору, может находиться в интервале от около размера мяча для игры в гольф до доведенных до требуемого размера гранул и предпочтительно может составлять приблизительно менее 0,5 см в диаметре. Агломераты могут иметь температуру приблизительно менее 125°F, предпочтительно от около 75°F до около 100°F, более предпочтительно от около 80°F до около 90°F. На входе в гранулятор темперированные цельнозерновые частицы могут иметь твердую или резиноподобную текстуру. Согласно исследованию характеристик крахмала методом оптической микроскопии с применением раствора Люголя крахмал, содержащийся в темперированных цельнозерновых частицах, может быть ретроградированным с присутствием, прежде всего, гранулированного крахмала, гранул крахмала, находящихся в набухшем состоянии, и некоторого количества агломерированных крахмальных кластеров.
Для производства способных к дроблению цельнозерновых гранул из агломератов прошедших варку, темперированных цельнозерновых частиц в настоящем изобретении можно использовать имеющиеся в продаже экструдеры или грануляторы, такие как гранулятор фирмы Bonnet или гранулятор фирмы Wenger. Гранулятор может быть оборудован монолитным или фасонным транспортирующим шнековым конвейером для перемещения и сдвиговой деформации частиц темперированного цельного зерна от входа до выгрузки и через плиту с выходными матрицами. Для регулирования температуры агломератов в грануляторе и для регулирования температуры гранул на выходе из гранулятора предпочтительно применяют охлаждающие кожухи. Охлаждающие кожухи помогают удалять тепло, генерируемое под действием сдвиговой деформации, происходящей в грануляторе и на плите с отверстиями, когда агломераты продавливаются через отверстия плиты с отверстиями.
Гранулятор может быть оборудован внутренним ножом, установленным на стороне впуска плиты с выходными матрицами, и наружным ножом, установленным на стороне выпуска плиты с выходными матрицами, для формования цельнозерновых агломератов в жгут или стержень, который разрезается на гранулы цельного зерна. В вариантах осуществления изобретения плита с матрицами может содержать множество дырок или отверстий с диаметром каждого отверстия от около 3/16 дюйма до около 5/16 дюйма. Живое сечение плиты с матрицами или общая площадь отверстий в процентном отношении к площади плиты с матрицами может находиться в интервале от около 14% до около 55%, предпочтительно от около 25% до около 45%, более предпочтительно от около 38% до около 42%.
Гранулы цельного зерна можно получать с размерами для дробления на традиционном дробильном агрегате. Например, гранулы могут иметь длину нарезки от около 1/8 дюйма до около 1/4 дюйма и диаметр от около 3/16 дюйма до около 5/16 дюйма, создаваемый отверстиями матрицы.
Согласно изобретению давление при гранулировании, измеряемое у плиты с матрицами, может составлять от около 200 фунтов на кв.дюйм до около 600 фунтов на кв.дюйм, предпочтительно от около 400 фунтов на кв.дюйм до около 500 фунтов на кв.дюйм. Используемые давления и температуры предпочтительно не приводят к увеличению объема экструдата или приводят к незначительному увеличению объема экструдата на выходе из отверстий матрицы. Также температура гранул на выходе из гранулятора должна быть достаточно низкой, чтобы любое повышение температуры, вызванное технологической операцией дробления, не приводило к повреждению дробленого материала при прилипании к измельчающим вальцам или к уплотняющим вальцам, следующим далее.
Обычно температура дробленого продукта снаружи измельчающих вальцов может составлять от около 120°F до около 130°F без значительных проблем с прилипанием. Температуру гранулирования можно регулировать путем применения охлаждающих кожухов для обеспечения температуры гранул на выходе из плиты с матрицами гранулятора от около 80°F до около 120°F, предпочтительно от около 90°F до около 110°F, например, от около 95°F до около 105°F. В вариантах осуществления изобретения к выходному устройству плиты можно подводить охлаждающий воздух для охлаждения выходящих гранул, чтобы избежать проблем с адгезивностью.
Выходящие из гранулятора гранулы имеют мягкую, пластичную, липкую текстуру. Считается, что благодаря гранулированию ретроградация темперированных цельнозерновых частиц становится обратимой. Считается, что при высокой сдвиговой деформации в грануляторе гранулы ретроградированного крахмала в значительной степени разрушаются и высвобождаются амилоза и амилопектин, приводящие к увеличению связующей способности, необходимой для повышения вальцуемости в сплошные сетчатые листы. Несмотря на то, что крахмал, вводимый в гранулятор, может представлять собой, прежде всего, гранулированный крахмал, он может совершенно отличаться в гранулах на выходе из гранулятора. Согласно исследованию характеристик крахмала методом оптической микроскопии с применением раствора Люголя крахмал, содержащийся в гранулах цельного зерна, получаемых с помощью гранулятора, представляет собой, прежде всего, агломерированный крахмал и фрагментированный крахмал только с небольшой популяцией отдельных гранул.
При выходе из гранулятора охлаждение гранул не должно быть слишком экстенсивным, и гранулам нельзя давать возможность засиживаться или темперироваться слишком долго, чтобы не вызывать значительной ретроградации крахмала или затвердевания гранул, которое может помешать вальцуемости.
Цельнозерновые гранулы можно предпочтительно незамедлительно или быстро, например, в течение приблизительно 20 минут, предпочтительно в течение приблизительно 10 минут, транспортировать на технологическую операцию дробления, чтобы избежать любого значительного затвердевания или образования пленки на мягких, пластичных гранулах. В вариантах осуществления изобретения цельнозерновые гранулы можно перемещать с помощью ленточных конвейеров и/или ковшовых элеваторов в бункер, который питает шнековый конвейер. Последний может перемещать цельнозерновые гранулы к рядам измельчающих вальцов, или мельниц посредством расходомерной трубы, или бункеров. Примером такого шнекового конвейера является конвейер, изготавливаемый корпорацией Screw Conveyor Corporation (704 Hoffman Street, Hammond, IN 46327). Влагосодержание цельнозерновых гранул, предназначенных для дробления, может находиться в интервале от около 29 вес.% до около 42 вес.%, предпочтительно от около 33 вес.% до около 38 вес.% от веса гранул, предназначенных для дробления в прочный, сплошной дробленый материал.
В настоящем изобретении можно применять любую традиционную систему помола. При производстве дробленых продуктов, таких как готовые к употреблению злаковые культуры, сухие печенья и чипсы для закуски по изобретению можно использовать традиционную систему помола, предназначенную для изготовления вафлей или сухого печенья. Традиционная система помола может содержать пару близко расположенных друг к другу вальцов, которые вращаются в противоположных направлениях, по меньшей мере, с одним из вальцов, имеющим кольцевые рифли. При прохождении между вальцами тесто формуется в отдельные длинные шнуры или жгуты. Для производства сетчатого листа валец с кольцевыми рифлями может также быть рифленым в поперечном к кольцевым рифлям направлении. Когда листы формуют, они состоят из переплетенных дробленых материалов или шнуров. Когда вальцы установлены вплотную друг к другу, дробленые материалы или жгуты частично отделяются друг от друга, однако более или менее связаны между собой. Когда вальцы соединены пружинящим приспособлением слегка на расстоянии под давлением, соседние жгуты могут соединяться друг с другом с помощью очень тонких пленок или ребер, которые простираются между ними.
При прохождении между вальцами тесто деформируется на кольцевых рифлях и необязательных поперечных рифлях. Каждая пара вальцов производит слой теста со множеством обычно параллельных, продольных жгутов и необязательно со множеством поперечных насечек, обычно перпендикулярных к жгутам. Поперечные насечки и продольные жгуты образуют единый сетчатый лист. При формовании сетчатых листов текстуру каждого слоя можно регулировать с помощью количества поперечных насечек в каждом слое. Сетчатые листы предпочтительно не имеют поперечных перемычек или не сотканы, т.е. поперечные насечки и продольные жгуты каждого слоя не соединяются тонкой мембраной. Применение открытого пространства внутри области, образованной продольными жгутами и поперечными насечками, во внешних слоях обеспечивает более привлекательный продукт. Кроме того, применение открытого пространства во внутренних слоях позволяет избежать чрезмерно плотной текстуры.
Продольные жгуты производятся кольцевыми рифлями и могут выполняться параллельно с направлением движения основного конвейера. Поперечные насечки на слое теста производятся поперечными рифлями и могут обычно выполняться перпендикулярно направлению движения конвейера.
Измельчающие мельницы можно разместить в линейный ряд вдоль общего основного конвейера. Каждый из слоев или листов теста из дробленого зерна можно класть на конвейер в положении сверху с их продольными жгутами, выполненными в одинаковом направлении.
Традиционные системы дробления, которые можно применять в способе по изобретению, описаны в патентах США 502378, 2008024, 2013003, 2693419, 4004035 и 6004612 и патенте Канады 674046.
Первый и последний, один или более слоев теста из дробленого зерна, предназначенных для укладки или ламинирования, могут иметь ряд поперечных насечек, чтобы обеспечить область с более плотной текстурой или более высокой плотностью в сухом печенье или чипсах. Первый слой, который укладывают на ленту конвейера, предпочтительно имеет достаточное количество поперечных насечек для обеспечения более стабильного основания для нанесения последующих дробленых слоев. Кроме того, внешнее оформление продукта улучшается при наличии поперечных насечек, так как существует начальное впечатление хрусткости при еде. Для измельчающего вальца с диаметром 5 дюймов число поперечных насечек может составлять приблизительно 45 или более, одинаково расположенных около вальца. Вальцы пятидюймового диаметра обычно могут содержать: (1) от около 10 до 22 кольцевых рифлей на дюйм, и (2) приблизительно до 120 одинаково расположенных поперечных рифлей. Также можно применять вальцы с более большим или меньшим диаметром приблизительно с такой же частотой рифлей, как у вальцов пятидюймового диаметра.
Слои теста, которые укладывают между внешними слоями, обеспечивающими более плотную текстуру или более высокую плотность, могут иметь пониженное число поперечных насечек, чтобы обеспечить область с более легкой текстурой или более низкой плотностью внутри чипсов. Число поперечных насечек в каждом слое может быть одинаковым или разным.
В вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, 30% от общего числа сетчатых листов могут иметь одну или более областей с плотной текстурой или более высокой плотностью. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения каждый слой имеет одинаковое число поперечных насечек. В вариантах осуществления изобретения для повышения прочности, хрусткости и улучшения визуального внешнего вида предпочтительным является наличие 120 поперечных насечек, производимых вальцом пятидюймового диаметра.
Глубина кольцевых и поперечных рифлей измельчающих вальцов может составлять от около 0,010 дюйма до около 0,023 дюйма, предпочтительно от около 0,016 дюйма до около 0,021 дюйма. Например, в предпочтительных вариантах осуществления изобретения глубина поперечных рифлей может составлять приблизительно 0,018 дюйма, а глубина кольцевых рифлей может составлять приблизительно 0,021 дюйма. При глубинах рифлей приблизительно менее 0,010 дюйма требуется слишком много слоев для достижения необходимого веса на кусочек. Когда сетчатые листы ламинируют друг на друга, их не обязательно располагать в точности на одной оси, чтобы один слой накладывался в точности на другой слой. При большом числе слоев более вероятно, что отверстия в одном сетчатом листе будут, по меньшей мере, частично покрываться дробленым материалом другого сетчатого листа. Таким образом, увеличение числа слоев для достижения заданного веса кусочков имеет тенденцию приводить к более плотному многослойному материалу и к потере цельности дробленого продукта при уплотнении на уплотняющих вальцах. Применение глубин рифлей приблизительно больше 0,023 дюйма приводит к слишком плотному многослойному материалу, который трудно выпекать до хрустящей текстуры, подобной чипсам.
Обычно общее число сетчатых листов может находиться в интервале от трех до 21 в зависимости от типа и размера дробленого продукта. Например, большие по размеру готовые к употреблению сухие печенья или вафли из злаков для сухих завтраков могут содержать от около 6 до около 21 сетчатых листов, предпочтительно от около 8 до около 12 сетчатых листов. Более маленькие по размеру, готовые к употреблению сухие печенья или вафли из злаков могут содержать от 3 до 7, предпочтительно от 4 до 6 сетчатых листов. Чипсы для закуски согласно изобретению могут содержать от 3 до 7, предпочтительно от 3 до 5, наиболее предпочтительно 4 сетчатых листа. Если число листов меньше трех, сплошные, твердые изделия имеют тенденцию к разрушению. Многослойный материал склонен прилипать к транспортерной ленте или уплотняющему вальцу или скользить по ним при значительном уплотнении многослойного материала, который является относительно тонким перед уплотнением. Кроме того, испеченный продукт со слишком малым числом слоев склонен становиться слишком непрочным во время обработки при поточном производстве на упаковочном агрегате или во время окунания. Если число листов или слоев больше семи, при уплотнении для достижения требуемой тонкости, подобной чипсам, многослойный материал становится слишком плотным и трудным для выпечки хрустящей текстуры. Кроме того, чрезмерное уплотнение может привести к потере характерного, дробленого внешнего вида.
В вариантах осуществления изобретения для производства чипсов для закуски из дробленого цельного зерна или тонких, хрустящих, готовых к употреблению сухих завтраков из злаков многослойный цельнозерновой материал можно уплотнять согласно способу и аппарату, описанному в патенте США 6004612 (Andreski и др.) «Production of Shredded Snacks with Chip-Like Appearance and Texture» (Производство дробленых продуктов для закуски с внешним видом и текстурой, подобным чипсам), описание которого включено здесь в полном объеме путем ссылки. Аппарат и способ согласно патенту США 6004612 можно применять для получения закуски типа чипсов из дробленого цельного зерна, значительно равномерно дробленый, сетчатый по внешнему виду и с хрустящей, дробленой текстурой, путем значительного уплотнения многослойного материала из цельнозерновых сетчатых листов, получаемых из цельнозерновых гранул по изобретению. Как описано в патенте США 6004612, при уплотнении значительно уменьшаются или удаляются раковины или пространство между слоями и увеличивается адгезия между слоями, чтобы предотвратить образование сухого печенья или крекеров со вспученным, подушкообразным или утолщенным внешним видом. Даже, несмотря на то, что многослойный материал подвергается значительному уплотнению, в значительной степени плоские, невспученные продукты типа чипсов имеют на своих больших поверхностях в значительной степени равномерно дробленый, сетчатый внешний вид. Кроме того, отдельные дробленые слои визуально различимы в выпеченном продукте, если его разломить и рассмотреть в поперечном сечении. Прочность многослойного материала достаточна, чтобы можно было подвергать его непрерывным технологическим операциям нарезки, переноса и упаковки во время поточного производства без раздира или поломки. Выпеченные дробленые продукты типа чипсов для закуски являются достаточно прочными при окунании их в жидкости или соусы и зачерпывании жидкостей или соусов без поломки. Кроме того, чипсы выглядят, как состоящие из цельного зерна, с порциями кожицы или отрубей цельных зерен, визуально различимыми в многочисленных местах на поверхности чипсов для закуски из дробленого зерна.
В вариантах осуществления изобретения толщина многослойного цельнозернового материала перед уплотнением обычно может находиться в интервале от около 0,070 дюйма до около 0,250 дюйма. Обычно толщина многослойного материала уменьшается, по меньшей мере, приблизительно на 35%, обычно от около 45% до около 60% его толщины до уплотнения. Как описано в патенте США 6004612, уплотнения многослойного материала со значительным уменьшением его толщины можно достичь путем пропускания его, по меньшей мере, между одной парой уплотняющих вальцов, вращающихся в противоположном направлении, в то время как он поддерживается и перемещается транспортерной лентой конвейера. Там, где используется более одной пары уплотняющих вальцов, уменьшение общей толщины может быть приблизительно одинаково распределено между парами вальцов. Применение одной пары вращающихся в противоположном направлении уплотняющих вальцов является предпочтительным для достижения значительного уплотнения многослойного материала.
Нанесение многослойного материала на транспортерную ленту при одновременном его уплотнении помогает избежать чрезмерного растягивания и раздира или слипания многослойного материала во время уплотнения и транспортировки через вальцы. Как описано в патенте США 6004612, каждая пара вращающихся в противоположном направлении вальцов может содержать верхний валец, который соприкасается с верхней поверхностью многослойного материала, и нижний валец, который соприкасается с нижней поверхностью транспортерной ленты конвейера, которая поддерживает многослойный материал. Зажим или пропуск между вращающимися в противоположном направлении вальцами и их относительные угловые скорости вращения устанавливают так, чтобы значительно уплотнить многослойный материал и в то же время избежать: 1) существенного прилипания многослойного материала к верхнему вальцу либо 2) существенного движения или скольжения многослойного материала относительно транспортерной ленты; как первое, так и второе привело бы к значительному разрушению или деформации дробленой структуры многослойного материала, хотя он и уплотняется. Нижний валец помогает поддерживать линейную скорость работающей от отдельного привода транспортерной ленты конвейера, в то время как верхний валец уплотняет многослойный материал на верхней поверхности транспортерной ленты. Угловые скорости вращения верхнего и нижнего вальцов, составляющих пару вращающихся в противоположном направлении вальцов, могут быть, по меньшей мере, в значительной степени одинаковыми, или существенно одинаковыми, в зависимости от относительных диаметров вальцов. Если применяются вальцы разного диаметра, их угловые скорости вращения или угловые скорости можно регулировать, чтобы обеспечить, по меньшей мере, в значительной степени одинаковую линейную скорость.
Как описано в патенте США 6004612, многослойный материал уплотняют с помощью вращающихся в противоположном направлении вальцов без разрезания многослойного материала или без формования многослойного материала в виде отдельных кусочков. Уплотнение или уменьшение толщины происходит, по меньшей мере, в значительной степени равномерно по ширине многослойного материала. Уплотнение обеспечивает тонкий, прошедший варку, однако подобный тесту уплотненный многослойный материал и помогает предотвратить существенное вспучивание или увеличение объема во время последующей выпечки. Толщина уплотненного многослойного материала на выходе из зазора между уплотняющими вальцами такая, что обеспечивает тонкий, подобный чипсам внешний вид во время выпечки.
Обычно в вариантах осуществления настоящего изобретения толщина уплотненного многослойного материала может находиться в интервале от около 0,035 дюйма до около 0,120 дюйма, предпочтительно от около 0,050 дюйма до около 0,100 дюйма, например от около 0,060 дюйма до около 0,080 дюйма.
Несмотря на то, что толщина многослойного материала значительно уменьшается, в значительной степени равномерно дробленая структура визуально различима на противоположных больших поверхностях выпечного продукта. Кроме того, по меньшей мере, в значительной степени все или все из дробленых отдельных слоев обычно видимы невооруженным глазом при разломе выпечного кусочка перпендикулярно его большим поверхностям. Например, если выпеченный кусочек разломить приблизительно пополам, рассматривая поперечное сечение каждого кусочка, обычно можно обнаружить то же самое число дробленых слоев или сетчатых листов либо в значительной степени то же самое число дробленых слоев или сетчатых листов, которое присутствовало перед уплотнением.
Обычно влагосодержание многослойного материала перед уплотнением и после уплотнения, по меньшей мере, в значительной степени одинаковое. Влагосодержание многослойного материала до и после уплотнения может составлять от около 29 вес.% до около 42 вес.%, предпочтительно от около 33 вес.% до около 38 вес.%. Согласно исследованию характеристик крахмала методом оптической микроскопии с применением раствора Люголя крахмал, содержащийся в многослойных материалах, может находиться в форме агломерированных крахмальных кластеров при фактическом отсутствии отдельных гранул крахмала.
Многослойные материалы из цельного зерна, состоящие из жгутов дробленого теста, слоев или сетчатых листов, затем можно резать и нарезать полосами, применяя традиционное оборудование, такое как ротационные резальные устройства и устройства для нарезания в продольном направлении. Нет необходимости для предотвращения вспучивания или разрыхления применять штамповку многослойного материала. Нештампованный кусочек более предпочтителен, поскольку по внешнему виду он более подобен чипсу. Также при штамповке уплотненного многослойного материала существует тенденция к получению чрезмерно плотных частей, которые трудно выпекать без подгорания.
С помощью технологической операции резки можно частично или полностью разрезать многослойные материалы из цельного зерна на полоски. При технологической операции резки в продольном направлении можно полностью разрезать или надсекать полоски, чтобы получать надсеченные полоски сырого (невыпеченного), готового к употреблению сухого печенья из злаков или продуктов для закуски, при этом сырые сухие печенья или продукты для закуски слабо соединены друг с другом. В вариантах осуществления изобретения у неуплотненного или уплотненного многослойного цельнозернового материала можно обрезать кромку и затем частично разрезать на кусочки определенной формы с помощью ротационного резального устройства без значительного образования обрезков или вторичного материала. Затем частично разрезанный многослойный материал можно нарезать продольно в направлении движения транспортерной ленты конвейера, и затем перпендикулярно направлению движения транспортерной ленты конвейера без значительного образования обрезков или вторичного материала. После выпечки и до или после добавления к полоскам масла при движении конвейера, и т.п. надсеченные полоски распадаются на части с получением отдельных кусочков дробленого продукта, такого как готовые к употреблению злаковые культуры, сухое печенье, вафли, или продукты типа чипсов для закуски.
Форма дробленых продуктов может быть квадратной, круглой, прямоугольной, овальной, в форме параллелепипеда, треугольной и т.п. Предпочтительными являются формы, при которых образуется минимальное количество отходов или отходы могут использоваться и подвергаться вторичной переработке. Наиболее предпочтительной формой закуски типа чипсов является треугольная или в значительной степени треугольная форма. Как описано в патенте США 6004612, для значительного использования отходов треугольники можно формовать с помощью ротационного резального устройства, которое разрезает уплотненный многослойный материал так, что основание каждого треугольника расположено параллельно продольной оси или направлению движения многослойного материала. Для уменьшения поломки во время и после резки многослойный материал предпочтительно режут так, чтобы вершина или точка треугольника в одном ряду не касалась или не пересекалась с вершиной или точкой другого треугольника, расположенного в соседнем ряду. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения резальное устройство может разрезать многослойный материал на множество продольных рядов из кусочков треугольной формы так, что вершина треугольного кусочка в одном ряду расположена у середины основания треугольного кусочка соседнего ряда или пересекается приблизительно в середине основания треугольного кусочка соседнего ряда, как показано в патенте США 6004612.
Как описано в патенте США 6004612, также предпочтительно образовывать или нарезать треугольные кусочки с закругленными, затупленными или сглаженными вершинами, чтобы удалить острые точки, которые могут разрушать разрезанный многослойный материал во время ротационной резки, или последующей резки в продольном направлении, или при переносе. Например, для подъема и переноса частично разрезанного многослойного материала с одной транспортерной ленты конвейера на другую можно применять вакуум. Присутствие значительного количества крошки может засорять вакуумный агрегат. Одну, или более предпочтительно, все три вершины или верхние точки треугольных кусочков можно закруглять, сглаживать или затуплять. Например, для получения сглаженных или затупленных вершин треугольников на кусочке в форме в значительной степени равностороннего или равнобедренного треугольника с помощью ротационного резального устройства каждую вершину можно формовать, отрезать или оформлять, по меньшей мере, в значительной степени параллельно противоположной к ней стороне или, по меньшей мере, в значительной степени перпендикулярно к соседней стороне.
Разрезанный многослойный цельнозерновой материал можно сушить, выпекать и обжаривать на традиционном оборудовании. Подходящие печи для сушки, выпечки и обжаривания разрезанного многослойного материала включают в себя печи фирм Proctor & Schwartz, Werner-Lehara, Wolverine и Spooner, содержащие газовые горелки с принудительной подачей воздуха и конвейер. Многослойные материалы можно обжаривать для усиления вкуса и подрумянивать края дробленых продуктов. При выпечке уплотненных многослойных материалов не происходит их значительного вспучивания или разрыхления и обеспечивается в значительной степени плоский, тонкий внешний вид типа чипсов.
Температурные профили, применяемые в печи для сушки, выпечки и обжаривания предварительно отформованных многослойных заготовок, обычно могут находиться в интервале от около 200°F до около 600°F. Выпекание предпочтительно осуществляют в зонной печи с применением низкой скорости печи, чтобы избежать чрезмерного закручивания, расслаивания или деформации полосок во время выпечки. Общее время сушки, выпечки и обжаривания может быть таким, чтобы избежать потемнения (за исключением краев кусочков). Оно зависит от числа дробленых слоев, размера дробленого продукта и типа печи. Общее время сушки, выпечки и обжаривания может находиться в интервале от около 3 минут до около 10 минут. Согласно исследованию характеристик крахмала методом оптической микроскопии с применением раствора Люголя после выпечки крахмал, содержащийся в продуктах, может находиться в форме агломерированных крахмальных кластеров при фактическом отсутствии отдельных гранул крахмала.
Окраска конечного выпеченного продукта может быть в значительной степени равномерной от не совсем белой до золотистой желтовато-коричневой окраски. Перед выпечкой продукт можно посыпать солью, например, от 0,5 до 2 вес.% от общего веса продукта. Соль обеспечивает вкус и усиление вкуса. Некоторое количество соли (NaCl) можно заменять на KCl или другие заменители соли.
Когда в вариантах осуществления изобретения применяется жир или шортенинг, предпочтительно путем распыления в форме масла на верхние и нижние поверхности выпеченных полосок продуктов для закуски, не содержащих добавленного жира или содержащих только жир, присущий зерновым культурам. Например, содержание жира в зернах цельной пшеницы обычно составляет от около 2 до 4 вес.% (см. Wheat: Chemistry and Technology. Vol.II, Pomeranz, ed., Amer. Assoc. of Cereal Chemists, Inc., St Paul, MN, p.285 (1988)). В вариантах осуществления изобретения местное применение масла для выпечки продуктов для закуски, не содержащих другого добавленного жира, может приводить к испеченным продуктам с общим содержанием жира приблизительно менее 12%, предпочтительно приблизительно менее 10 вес.%. В других вариантах осуществления изобретения количество обычно применяемого масла может составлять приблизительно менее 8 вес.%, например приблизительно менее 6 вес.% от веса дробленого продукта типа чипсов для закуски. Применение гидроколлоидной камеди обеспечивает получение скользящего или мягкого разжевывания и глянцевый внешний вид, даже при отсутствии добавляемого жира.
Дробленые продукты из цельного зерна по изобретению могут содержать одну или более добавок (например, витамины, минеральные вещества, красители, корригенты и т.д) при эффективных уровнях концентрации. Типичные добавки представляют собой сахара, такие как сахароза, фруктоза, лактоза, декстроза и мед, полидекстрозу, пищевые волокна, приправы, такие как лук, чеснок, петрушка и бульон, солод, проростки пшеницы, орехи, какао, ароматизирующие добавки, такие как фруктовый корригент, корригент для крекеров, корица и ванильный корригент, подкислители, такие как лимонная кислота и молочная кислота, консерванты, такие как TBHQ, антиоксиданты, такие как токоферол и BHT, пищевой краситель, эмульгаторы, такие как Myvatex (смесь очищенных моноглицеридов, производимая фирмой Eastman Kodak), стеариллактилат натрия, лецитин и полисорбат 60, и витамины и/или минеральные вещества. Примеры подходящих витаминов и минеральных веществ включают в себя витамины B-комплекса, растворимые соединения железа, источники кальция, такие как карбонат кальция, витамин A, витамин E и витамин C. Также можно добавлять обезжиренное сухое молоко в твердой форме (т.е. порошковое молоко) или соевый белок в количестве, достаточном для создания уровня белка в конечном продукте от около 10% до около 20 вес.%. Количество таких добавляемых ингредиентов может находиться в интервале приблизительно до 30 вес.% от общего сухого веса конечного продукта.
Добавки, такие как витамины и минеральные вещества, можно смешивать в сухом состоянии с необязательной гидроколлоидной камедью и затем сухую смесь можно смешивать с прошедшими варку, темперированными частицами цельного зерна. В других вариантах осуществления изобретения обогащения витаминами и минеральными веществами и/или другими добавками можно достичь путем смешивания их со смесью смешанного зерна и необязательной камеди. Например, предварительно приготовленную сухую мультивитаминную смесь можно добавлять при одновременном перемешивании к зерновой смеси, покрытой камедью, на входе в шнековый конвейер для образования гомогенной композиции. Полученную композицию можно подводить или порциями добавлять в бункер, который поставляет сырье на вальцы для помола. Композиция на основе мультивитаминов и зерна, необязательно, покрытого камедью, затем можно размалывать на измельчающих вальцах и формовать дробленые продукты.
Добавки или наполнители, особенно те, которые могут оказывать негативное влияние на дробление, также можно включать в дробленые выпеченные изделия по изобретению путем включения их между дроблеными слоями во время формования многослойного материала из теста. Сахароза, фруктоза, лактоза, декстроза, полидекстроза, волокно, молочный порошок, какао и ароматизирующие добавки являются типичными добавками, которые можно вносить. Типичные наполнители для включения между дроблеными слоями включают в себя фруктовые пасты, обезжиренный порошкообразный сыр, кондитерские наполнители и т.п. Добавки или наполнители могут быть необезжиренными, обезжиренными, с пониженным содержанием жира или маложирными.
Обычно добавки также можно наносить на многослойную структуру до или после выпечки. При производстве дробленых продуктов для цельнозерновой закуски добавки обычно предпочтительно наносят вместо того, чтобы вносить их между слоями, чтобы не ухудшить тонкий внешний вид продуктов типа чипсов. Наносимое обычное масло можно применять в качестве носителя для одной или более добавок, таких как ароматизирующие добавки или приправы. Обычно нанесение добавок можно проводить с помощью традиционного дозатора, такого как описанный в патенте США 5707448 (Cordera и др.) «Apparatus for the Application of Particulates to Baked Goods and Snacks» (аппарат для нанесения веществ в виде частиц на выпеченные изделия и продукты для закуски), описание которого включено здесь путем ссылки в полном объеме.
В продуктах по изобретению влагосодержание может составлять приблизительно менее 5 вес.%, предпочтительно от около 0,5 до около 3 вес.%, более предпочтительно от около 1 до 2 вес.% от общего веса испеченного конечного продукта. Конечный продукт можно выпекать для длительного хранения при относительной влажности или «активности воды» приблизительно менее 0,7, предпочтительно приблизительно менее 0,6. Он может иметь срок хранения, по меньшей мере, приблизительно 2 месяца, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 6 месяцев, когда хранится в соответствующей герметичной упаковке.
Настоящее изобретение дополнительно иллюстрируется следующими примерами, где все части и процентные соотношения являются весовыми, а все температуры приведены в °F, если не указано другое.
ПРИМЕР 1
Ингредиенты и их относительные количества, которые можно применять для получения закуски из дробленой цельнозерновой кукурузы в виде тонких, хрустящих чипсов:
Ингредиент
Количество (вес.%)
Молотая цельнозерновая желтая кукуруза (около 13 вес.% воды)
76,83
Соль
0,19
Вода
22,83
Известь
0,15
Всего
100,00
Молотую цельнозерновую желтую кукурузу можно приготовить путем помола в молотковой мельнице Fitzmilling сырой цельнозерновой кукурузы с применением сита с круглыми отверстиями 1/8 дюйма. Воду, соль и известь можно предварительно смешивать и добавлять в ротационный пароварочный аппарат фирмы Lauhoff. Температура воды может составлять приблизительно 170-190°F. Затем смолотую в молотковой мельнице Fitzmilled цельную кукурузу можно добавлять в ротационный варочный аппарат в течение приблизительно 60-70 секунд. Массу, находящуюся в варочном аппарате, затем можно нагревать паром и подвергать варке в течение приблизительно 23 минут при давлении приблизительно 26 фунтов на кв.дюйм и температуре от около 268°F до около 275°F до полной клейстеризации крахмала, содержащегося в частицах цельнозерновой кукурузы.
Прошедшие варку частицы цельнозерновой кукурузы затем можно выгружать из ротационного варочного аппарата, пропускать через разбиватель комков и затем молоть в мельнице Comilled, применяя однодюймовое квадратное сито для получения агломератов цельнозерновой кукурузы. Затем агломераты можно переправлять в бункер для зерна или варочный чан (для темперирования). Прошедшие варку цельнозерновые агрегаты можно темперировать в бункере для зерна до 3 часов при плановом времени темперирования приблизительно 2 часа. Прошедшие варку темперированные цельнозерновые частицы могут иметь влагосодержание для дробления от около 35 вес.% до около 38 вес.%, предпочтительно приблизительно 36,5 вес.%.
Темперированные цельнозерновые агрегаты можно перемещать в гранулятор Bonnet, снабженный монолитным шнеком или шнеком с нарезкой, внутренним и наружным ножами и плитой с матрицами, имеющими отверстия 1/4 дюйма или 5/16 дюйма и живое сечение матрицы от около 38% до около 42%. Темперированные агломераты можно формовать в гранулы при давлении от около 450 фунтов на кв.дюйм до около 550 фунтов на кв.дюйм. Блок охлаждения гранулятора может быть установлен приблизительно на 40°F для охлаждения кожуха гранулятора, чтобы гранулы на выходе из гранулятора имели температуру гранул приблизительно 105°F, чтобы избежать возможных проблем с адгезивностью в следующих далее дробилке, треугольной головке резального устройства и гладком уплотняющем вальце. В штамповочный пресс можно вводить воздух, чтобы рассредоточить гранулы. Цельнозерновые гранулы, полученные в грануляторе, являются мягкими, пластичными и липкими и могут иметь длину от около 1/8 дюйма до около 1/4 дюйма и диаметр от около 1/4 дюйма до около 5/16 дюйма.
Дискретные, легкосыпучие цельнозерновые гранулы затем можно переправлять в приемный бункер для подачи в четыре измельчающие мельницы, которые расположены в ряд вдоль общего конвейера. Каждая измельчающая мельница может содержать пару вращающихся в противоположном направлении вальцов, действующих совместно, для производства сетчатых листов. Каждый из вальцов четырех мельниц может иметь глубину рифлей от около 0,018 дюйма до 0,021 дюйма и 120 рифлей для поперечных насечек.
Сетчатые листы из теста злаков, производимые с помощью измельчающих мельниц, можно непрерывно наносить на непрерывную транспортерную ленту конвейера для образования четырехслойного цельнозернового материала с толщиной приблизительно 1/8 дюйма. Четырехслойный материал в то время, когда он наносится на транспортерную ленту конвейера, можно непрерывно уплотнять между уплотняющими, нерифлеными, с гладкими поверхностями вальцами из нержавеющей стали, вращающимися в противоположном направлении, как описано в патенте США 6004612. Уплотняющие вальцы могут иметь одинаковый диаметр и могут работать от общего привода с одинаковой угловой скоростью. Линейная скорость каждого из уплотняющих вальцов может быть одинаковой, а линейная скорость транспортерной ленты может быть приблизительно на 1% более медленной, чем линейная скорость уплотняющих вальцов. Уплотняющие вальцы можно перемещать или поддерживать в нужном положении с помощью пневмоцилиндров. Для поддержания необходимого зазора между вальцами можно применять давление в пневмоцилиндрах от около 60 фунт/кв.дюйм до 80 фунт/кв.дюйм, когда транспортерная лента и многослойный материал непрерывно пропускаются между вращающимися в противоположном направлении уплотняющими вальцами. Чтобы получать уплотненный многослойный материал с толщиной от около 0,06 дюйма до около 0,08 дюйма, зазор между поверхностью верхнего вальца и верхней поверхностью транспортерной ленты конвейера может составлять от около 0,06 дюйма до около 0,08 дюйма.
Влагосодержание многослойного материала перед уплотнением и влагосодержание уплотненного многослойного материала может составлять от около 35 вес.% до около 38 вес.%, предпочтительно приблизительно 36,5 вес.%.

Уплотненный многослойный материал можно переправлять на кромкообрезной станок для обрезания продольных краев. Выровненный, уплотненный многослойный материал затем можно переправлять на ротационное резальное устройство с множеством кольцевых рядов Teflon, покрытое треугольными режущими или формующими элементами. Элементы могут частично надрезать или формовать уплотненный многослойный материал в ряды отформованных заготовок в форме равнобедренных треугольников с затупленными или сглаженными вершинами. Треугольные отформованные заготовки соединяются по перифериям тонким слоем теста, полученным из только частично надрезанного или надсеченного уплотненного многослойного материала. Частично надрезанный, уплотненный многослойный материал затем можно резать или разрезать в длину и затем резать перпендикулярно направлению движения многослойного материала для образования полосок отформованных треугольных заготовок из теста с насечками.
Уплотненный многослойный цельнозерновой материал можно перемещать в многозонную конвейерную печь с ленточным подом для сушки, выпечки и обжаривания в течение от около 5 до 7,5 минут при температурах от около 200°F до около 600°F. Конечное влагосодержание испеченного продукта, покидающего печь, может составлять приблизительно 2 вес.% от веса конечного продукта.
После выхода из печи полоски испеченного продукта можно смазывать маслом и приправлять вкусовыми веществами в засолочном барабане или глазировочном барабане. Соевое масло обычно можно наносить в виде тонкодисперсного спрея на верхние и нижние поверхности отформованных заготовок в виде полосок испеченной закуски с последующим нанесением сладких или соленых приправ.
Испеченные отформованные заготовки в виде полосок затем можно переправлять для упаковки так, чтобы полоски треугольных продуктов для закуски с насечками легко разделялись по линии насечек при движении, столкновении и т.п. на отдельные кусочки закуски. Кусочки закуски могут быть в форме равнобедренных треугольников с затупленными или сглаженными вершинами. Длина основания может составлять приблизительно 1,7 дюймов, а длина каждой из двух сторон может составлять приблизительно 1,6 дюймов. Длина каждой из двух затупленных частей со стороны, перпендикулярной и соседней с основанием, может составлять приблизительно 0,1 дюйма. Длина затупленной части со стороны, параллельной основанию и расположенной напротив основания, может составлять от около 0,16 дюйма до около 0,30 дюйма. Толщина кусочка испеченной закуски может составлять приблизительно 1/16 дюйма. Кусочки испеченной закуски могут иметь тонкий, плоский внешний вид типа чипсов и хрустящую текстуру типа чипсов. Верхняя и нижняя большие поверхности могут иметь в значительной степени равномерно дробленую структуру, или тисненную, или переплетенную, дробленый внешний вид и текстуру. При разломе испеченных чипсов для закуски в поперечном сечении невооруженным глазом можно видеть четыре дробленых слоя. Чипсы для закуски можно применять для минимальной закуски и можно окунать без поломки.
ПРИМЕР 2
Ингредиенты и их относительные количества, которые можно применять для производства тонкого, хрустящего, продукта типа чипсов для закуски из дробленого цельного риса:
Ингредиент
Количество (вес.%)
Молотый длиннозерный коричневый рис (около 13 вес.% воды)
73,89
Соль
0,25
Вода
25,86
Всего
100,00
Молотый длиннозерный коричневый рис можно приготовить с помощью помола в молотковой мельнице Fitzmilling необработанного (сырого) цельного длиннозерного коричневого риса с применением сита с круглыми отверстиями 1/8 дюйма. Воду и соль можно предварительно смешивать и добавлять в ротационный пароварочный аппарат Lauhoff. Температура воды может составлять приблизительно 170-190°F. Затем смолотый в молотковой мельнице Fitzmilled цельный рис можно добавлять в ротационный варочный аппарат в течение приблизительно 60-70 секунд. Массу, находящуюся в варочном аппарате, затем можно нагревать паром и подвергать варке в течение приблизительно 20 минут при давлении приблизительно 20 фунтов на кв.дюйм и температуре от около 268°F до около 275°F до полной клейстеризации крахмала, содержащегося в частицах цельнозернового риса.
Прошедшие варку частицы цельнозернового риса затем можно выгружать из ротационного варочного аппарата, пропускать через разбиватель комков, затем молоть в мельнице Comilled, применяя однодюймовое квадратное сито для получения агломератов цельнозернового риса. Затем агломераты можно переправлять в бункер для зерна или варочный чан (для темперирования). Прошедшие варку цельнозерновые агрегаты можно темперировать в бункере для зерна в течение 1-4 часов при плановом времени темперирования приблизительно 2 часа. Прошедшие варку темперированные цельнозерновые частицы могут иметь влагосодержание для дробления приблизительно 35 вес.%.
Темперированные цельнозерновые агрегаты можно перемещать в гранулятор Bonnet, снабженный монолитным шнеком или шнеком с нарезкой, внутренним и наружным ножами и плитой с матрицами, имеющими отверстия 3/16 дюйма и живое сечение матрицы от около 38% до около 42%. Темперированные агломераты можно формовать в гранулы при давлении от около 450 фунтов на кв.дюйм до около 600 фунтов на кв.дюйм. Блок охлаждения гранулятора может быть установлен приблизительно на 40°F для охлаждения кожуха гранулятора, чтобы гранулы на выходе из гранулятора имели температуру гранул от около 95°F до около 105°F, чтобы избежать возможных проблем с адгезивностью в следующих далее дробилке, треугольной головке резального устройства и гладком уплотняющем вальце. В штамповочный пресс можно вводить воздух, чтобы рассредоточить гранулы. Цельнозерновые гранулы, полученные в грануляторе, являются мягкими, пластичными и липкими и могут иметь длину от около 1/8 дюйма до около 1/4 дюйма и диаметр приблизительно 3/16 дюйма.
Дискретные, легкосыпучие цельнозерновые гранулы затем можно дробить в многослойный цельнозерновой материал, уплотнять, резать на ротационном режущем устройстве, выпекать, приправлять вкусовыми веществами и упаковывать по примеру 1.
ПРИМЕР 3
Ингредиенты и их относительные количества, которые можно применять для производства тонкого, хрустящего продукта типа чипсов для закуски из цельнозернового овса:
Ингредиент
Количество (вес.%)
Молотый овес (около 13 вес.% воды)
73,89
Соль
0,25
Вода
25,86
Всего
100,00
Молотый овес можно приготовить путем помола в молотковой мельнице Fitzmilling необработанного (сырого) цельнозернового овса с применением сита с круглыми отверстиями 1/8 дюйма. Воду и соль можно предварительно смешивать и добавлять в ротационный пароварочный аппарат Lauhoff. Температура воды может составлять приблизительно 170-190°F. Затем смолотый в молотковой мельнице Fitzmilled овес можно добавлять в ротационный варочный аппарат в течение приблизительно 60-70 секунд. Массу, находящуюся в варочном аппарате, затем можно нагревать паром и подвергать варке в течение приблизительно 20 минут при давлении приблизительно 20 фунтов на кв.дюйм и температуре от около 268°F до около 275°F до полной клейстеризации крахмала, содержащегося в частицах цельнозернового овса.
Прошедшие варку частицы цельнозернового овса затем можно выгружать из ротационного варочного аппарата, пропускать через разбиватель комков, потом молоть с помощью мельницы Comilled, применяя однодюймовое квадратное сито для получения агломератов цельнозернового овса. Затем агломераты можно переправлять в бункер для зерна или варочный чан (для темперирования). Прошедшие варку цельнозерновые агрегаты можно темперировать в бункере для зерна в течение 1-4 часов при плановом времени темперирования приблизительно 2 часа. Прошедшие варку темперированные цельнозерновые частицы могут иметь влагосодержание для дробления приблизительно 32 вес.%.
Темперированные цельнозерновые агрегаты можно гранулировать, а дискретные, легкосыпучие цельнозерновые гранулы затем можно дробить в многослойный цельнозерновой материал, уплотнять, резать на ротационном режущем устройстве, выпекать, приправлять вкусовыми веществами и упаковывать по примеру 2.
ПРИМЕР 4
Ингредиенты и их относительные количества, которые можно применять для производства тонкого, хрустящего многозернового дробленого продукта типа чипсов для закуски из 100% цельного зерна:
Ингредиент
Количество (вес.%)
Молотый овес (около 13 вес.% воды)
17,32
Молотый рис (около 13 вес.% воды)
17,32
Молотая пшеница (около 13 вес.% воды)
17,32
Молотая кукуруза (около 13 вес.% воды)
17,32
Соль
0,17
Вода
30,55
Всего
100,00
Каждое из четырех видов предварительно смолотых цельных зерен можно приготовить путем помола в молотковой мельнице Fitzmilling необработанных (сырых) цельных зерен с применением сита с круглыми отверстиями 1/8 дюйма. Воду и соль можно предварительно смешивать и добавлять в ротационный пароварочный аппарат Lauhoff. Температура воды может составлять приблизительно 170-190°F. Смолотые цельные зерна четырех видов можно смешивать для получения в значительной степени гомогенной предварительно приготовленной смеси и затем предварительно приготовленную смесь можно добавлять в ротационный варочный аппарат в течение приблизительно 60-70 секунд. С другой стороны, предварительно смолотые цельные зерна четырех видов можно добавлять в ротационный варочный аппарат по отдельности и смешивать в варочном аппарате с водно-солевым раствором для получения в значительной степени гомогенизированной смеси. Массу, находящуюся в варочном аппарате, затем можно нагревать паром и подвергать варке в течение приблизительно 20 минут при давлении приблизительно 20 фунтов на кв.дюйм и температуре от около 268°F до около 275°F до полной клейстеризации крахмала, содержащегося в многозерновых цельнозерновых частицах.
Прошедшие варку цельнозерновые частицы нескольких видов затем можно выгружать из ротационного варочного аппарата, пропускать через разбиватель комков, потом молоть с помощью мельницы Comilled, применяя однодюймовое квадратное сито для получения цельнозерновых агломератов нескольких видов. Затем агломераты можно переправлять в бункер для зерна или варочный чан (для темперирования). Прошедшие варку цельнозерновые агрегаты нескольких видов можно темперировать в бункере для зерна в течение 1-4 часов при плановом времени темперирования приблизительно 2 часа. Прошедшие варку темперированные цельнозерновые частицы нескольких видов могут иметь влагосодержание для дробления приблизительно 34,5 вес.%.
Темперированные цельнозерновые агрегаты нескольких видов можно гранулировать, а дискретные, легкосыпучие цельнозерновые гранулы нескольких видов затем можно дробить в многослойный цельнозерновой материал нескольких видов, уплотнять, резать на ротационном режущем устройстве, выпекать, приправлять вкусовыми веществами и упаковывать по примеру 2.