СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАРТОФЕЛЬНЫХ ЧИПСОВ, ПОДОБНЫХ ИЗГОТОВЛЕННЫМ В ОБЖАРОЧНОМ КОТЛЕ
METHOD OF CONTINIOUS PRODUCTION OF POTATO CHIPS AS PREPARED IN A FRIER

Предпосылки создания изобретения
Область техники
Данное изобретение относится к усовершенствованному способу изготовления картофельных чипсов, а конкретнее к способу непрерывного изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле и имеющих такие же вкус и текстуру, как и картофельные чипсы, изготовленные в обжарочном котле традиционным способом при порционной загрузке.
Описание уровня техники
Промышленное изготовление картофельных чипсов обычно подразумевает непрерывный процесс, при котором нарезанный ломтиками картофель непрерывно вводится в котел с обжарочным маслом, имеющим температуру около 365°F (около 185°С) или выше, транспортируется через масло при помощи лопастей или других приспособлений и вынимается из масла после обжаривания в течение 2,5-3 минут при помощи бесконечной ленты транспортера, когда содержание влаги в чипсах уменьшится приблизительно до 2% по весу или до еще меньшего значения. Полученный в результате этого продукт имеет, как правило, текстуру и вкусовые характеристики, которые обычно узнаются потребителем как типичные для промышленно изготовленных непрерывным способом картофельных чипсов.
Картофельные чипсы, изготовленные в обжарочном котле способом порционной загрузки, имеют текстуру и вкусовые характеристики, которые обычно распознаются потребителем как существенно отличающиеся от картофельных чипсов, изготовленных промышленно с использованием обычного непрерывного процесса. Как следует из названия, процесс обжаривания картофельных чипсов в котле при порционной загрузке включает помещение партии ломтиков картофеля в котел с горячим маслом, например, имеющим температуру около 300°F (около 150°С). В традиционных обжарочных котлах, используемых при изготовлении чипсов способом обжаривания в котле, кривая изменения температуры кулинарного жира в зависимости от времени имеет U-образную форму, как показано на Фиг.5 патента США №5643626, выданного на имя тех же патентообладателей, что и данное изобретение, и включенного в него в качестве ссылки. При погружении ломтиков картофеля в масло температура масла обычно падает весьма стремительно на 50°F (около 28°С), а иногда и более. Как показано на указанном чертеже температура масла падает до нижнего значения температуры, составляющего приблизительно от 235°F до 240°F на время существования этого нижнего значения, составляющего около 4 минут. Затем подача тепла к котлу резко увеличивается, и температура масла начинает постепенно повышаться, достигая начального значения температуры обжаривания, составляющего около 300°F. Полученные в результате этого чипсы имеют весовую влажность от 1,5% до 1,8%.
Чипсы, обжаренные способом порционной загрузки, обычно тверже и более хрустящие, чем чипсы, изготовленные способом непрерывного обжаривания, и имеют вкус, который некоторые потребители находят более приятным, чем у чипсов, изготовленных промышленно обычным способом непрерывного обжаривания. В данной области признается, что U-образная кривая зависимости температуры от времени определяет насыщенный вкус и уникальные органолептические характеристики чипсов, обжаренных в котле. Промышленно изготавливаемые обжарочные котлы являются, однако, сравнительно простыми устройствами, имеющими существенные ограничения, определяемые мощностью горелки и теплообменной способностью. Таким образом, наблюдаемая U-образная кривая зависимости температуры от времени является неизбежной при использовании традиционного котлового оборудования, поскольку система не может обеспечить подачу тепла, достаточно быструю, чтобы преодолеть значительное поглощение тепла, создаваемого добавлением партии ломтиков сырого картофеля. Изменение объема жира, начальной температуры обжаривания или веса партии закладываемого картофеля вызывает изменение формы профиля температуры и характеристик конечного продукта. Следовательно, производство картофельных чипсов, имеющих желательные характеристики, присущие обжаренным в котле, требует такой регулировки параметров процесса, чтобы в результате получалась U-образная кривая зависимости температуры от времени.
Производительность при использовании порционных обжарочных котлов зависит от используемого оборудования. Современные котлы, которые используются при обжаривании партиями, изготавливаются, главным образом, из нержавеющей стали и имеют различные размеры и мощность. Обычно котлы нагреваются при помощи газовых горелок, расположенных непосредственно под днищем котла. Производительность котлов находится в диапазоне от 60 фунтов в час до 500 фунтов в час (конечного продукта), хотя большинство производителей способом порционного обжаривания имеют обжарочные котлы, которые могут изготавливать от 125 до 200 фунтов чипсов в час. Для того чтобы эффективно использовать обжарочный котел с порционной загрузкой данного размера, необходимо поддерживать определенную "нагрузку" или отношение качества ломтиков картофеля к объему жира, чем достигается требуемая U-образная кривая зависимости температуры от времени. Указанные и некоторые другие ограничения определяют предельную производительность при использовании обжарочных котлов с порционной загрузкой. Напротив, при изготовлении картофельных чипсов с использованием непрерывного процесса можно использовать обжарочные аппараты непрерывного действия, способные произвести от 1000 до 5000 фунтов в час готового продукта. Следовательно, процесс с использованием обжарочного котла или порционной загрузки является менее производительным, чем непрерывный процесс.
Следовательно, в данной области имеется потребность в эффективном способе непрерывного изготовления картофельных чипсов, которые бы имели текстуру и вкусовые характеристики, подобные чипсам, изготовленным по способу порционной закладки. В частности, имеется необходимость повышения производительности и экономичности изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле, без ухудшения их вкусовых характеристик и хрусткости.
Было сделано несколько попыток решить данную проблему. Эти попытки можно видеть в патентах США №4741912, 4929461, 4863750 и 4956189. Однако все эти решения не смогли создать непрерывный процесс, обеспечивающий U-образную форму кривой зависимости температуры от времени.
Другое известное решение данной проблемы показано в патенте США №4923705, выданном на имя Бордена (Borden), в котором описывается непрерывный способ изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле. На Фиг.1 схематично изображено изобретение, описанное в патенте Бордена. На чертеже показаны различные характерные черты устройства, включающего: ломтерезку 1, желоб 3 для подвода масла, в котором установлена мешалка 5, имеющая регулирующую заслонку 10, расположенную на выходе из желоба; обжарочную ванну 4, имеющую вытянутую форму и ряд отверстий для подачи масла и снабженную проходящим вдоль нее устройством 15 с лопастями; погружающий транспортер 17, необязательный распылитель масла 18; выдачной транспортер 19; масляный насос 20; и теплообменник 21 для нагревания масла вне аппарата.
Аппарат имеет первое отверстие 2 для подачи масла, расположенное на загрузочном конце желоба; второе отверстие 7 для подачи масла, расположенное около входного конца обжарочного аппарата, и третье отверстие 11, расположенное на расстоянии 2/3 длины обжарочного аппарата от входного конца. Также описывается четвертое отверстие 9 для подачи масла, расположенное между вторым и третьим отверстиями для подачи масла. Целью создания этих нескольких отверстий для подачи масла является обеспечение определенного профиля температуры во всем обжарочном аппарате. К несчастью, данная конфигурация не может создать требуемый профиль температуры или легко контролируемый профиль температуры. Подобно многим известным ранее техническим решениям в данной конфигурации загрузка продукта используется, чтобы обеспечить падение температуры масла, а последующее добавление в обжарочный аппарат горячего масла - для повышения его температуры. Таким образом, оказывается особенно сложным воспроизвести нижний участок U-образной кривой зависимости температуры от времени. Например, в патенте Бордена предлагается подавать масло через второе отверстие 7 для подачи масла либо в виде подогретого масла (с температурой от 300°F до приблизительно 320°F), неподогретого масла (с температурой 285°F до приблизительно 300°F) или смеси подогретого и неподогретого масла. Таким образом, температура масла, поступающего во втрое отверстие 7 для ввода масла в начале второй зоны, должна находиться в диапазоне от 285°F до 320°F. Кроме того, масло из желоба поступает во вторую зону при температуре приблизительно от 250°F до 275°F.
Имея данные температуры поступающего масла, легко видеть сложности в достижении температуры масла во второй зоне, находящейся в диапазоне от приблизительно 240°F до приблизительно 265°F, как того требует патент Бордена. В данном способе достижения требуемой низкой температуры в течение необходимого интервала времени в значительной степени зависит от загрузки продукта. Кроме того, весь объем масла, поступающего по желобу и из второго впускного отверстия 7, должен нагреваться в третьей зоне до температуры, находящейся между приблизительно 285°F и 310°F, что трудно достижимо при имеющейся движущей силе. Например, нагревательное устройство, предназначенное для нагревания большого количества масла в обжарочном аппарате, имеет ограничения по температуре горячего масла, которая может находиться только в пределах от 300°F до 320°F, что лишь на несколько градусов превышает заданную температуру в третьей зоне. Таким образом, описанная конфигурация не может обеспечить внутри обжарочного аппарата непрерывного действия легко контролируемый профиль температуры.
Аналогично этому, в патенте США №5137740, выданном на имя Heat and Control, описывается обжарочный аппарат, имеющий несколько температурных зон, в котором горячее масло с температурой от 300°F до приблизительно 310°F смешивается с маслом, находящемся в обжарочном аппарате, с целью изменить скорость падения температуры во второй зоне. Здесь снова попытка смоделировать нижний участок U-образной кривой зависимости температуры от времени, используя загрузку продукта и подачу горячего масла с температурой, превышающей 300°F, оказалась трудноосуществимой.
Следовательно, существует необходимость усовершенствования способа непрерывного изготовления картофельных чипсов, обжаренных в котле. Усовершенствованный способ должен воспроизводить форму кривой зависимости температуры от времени, которая имеет место в традиционном способе при загрузке отдельными партиями. Кроме того, усовершенствованный способ должен обеспечить возможность лучшего контроля температуры нижней точки в течение заданного интервала времени. Более того, усовершенствованный способ должен обеспечить возможность лучшего контроля за повышением температуры, которое происходит после достижения требуемой температуры нижней точки на требуемый интервал времени.
Краткое изложение сущности изобретения
В предлагаемом изобретении разработан способ непрерывного изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле, которые воспроизводят хрусткость картофельных чипсов, изготовленных в обжарочном котле традиционным способом при порционной загрузке. В данном изобретении благодаря использованию охлаждающего масла создается способ, с помощью которого можно достичь лучшего повторения нижнего участка U-образной кривой зависимости температуры от времени, характерной для обжаривания картофельных чипсов традиционным способом при порционной загрузке. В одном варианте выполнения ломтики картофеля помещаются в верхний конец желоба с горячим кулинарным жиром, имеющим температуру приблизительно от 300°F до приблизительно 320°F. В одном варианте выполнения ломтики картофеля на следующем шаге направляются в начальную зону обжарочного аппарата, где ломтики картофеля приобретают температуру нижней точки, составляющей приблизительно от 230°F до приблизительно 260°F, а время их пребывания при низкой температуре составляет приблизительно от 3 до 4 минут. Указанные температура нижней точки и время пребывания при низкой температуре достигаются частично за счет нагнетания охлаждающего масла в начальную зону обжарочного аппарата. Затем ломтики картофеля подвергаются дальнейшей кулинарной обработке в оставшейся части обжарочного аппарата, где температура горячего масла в обжарочном аппарате увеличивается по мере продвижения ломтиков картофеля в конечную часть аппарата. Следовательно, в данном изобретении предлагается более экономичный аппарат и способ непрерывного изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в котле и имеющих требуемые хрусткость и вкусовые характеристики.
Краткое описание чертежей
Новые характерные черты, которые можно считать отличительными признаками данного изобретения, изложены в прилагаемых пунктах патентных притязаний. Однако само изобретение, а также предпочтительный способ его использования, дальнейшие цели и преимущества будут более понятными при рассмотрении следующего подробного описания приведенных в качестве иллюстрации вариантов выполнения при его чтении вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение известного ранее технического решения аппарата, используемого для изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле.
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение аппарата, используемого для изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле, как один из вариантов выполнения данного изобретения.
Подробное описание
Здесь будет описан один из вариантов выполнения данного новаторского изобретения со ссылками на Фиг.2. Фиг.2 представляет собой схематическое изображение аппарата, используемого для изготовления картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле, как одного из вариантов выполнения данного изобретения. Для обозначения соответствующих элементов на всех чертежах используются одни и те же ссылочные номера, если не оговорено другое. Аппарат включает ломтерезку 1, предназначенную для нарезания очищенного картофеля ломтиками, имеющими толщину от 0,058 дюйма до приблизительно 0,064 дюйма; например, может использоваться ломтерезка 1 фирмы Urschel с регулируемой толщиной ломтиков. Предпочтительно, чтобы ломтики не промывались или прополаскивались до их погружения в горячее масло в желобе 3. Непромытые ломтики картофеля подают на ленту 21, такую как движущаяся с высокой скоростью плоская проволочная лента 21, и покрывают ее в один слой, а затем они поступают в загрузочный конец масленого желоба 3, располагаясь при этом существенно в один слой, чтобы не допустить склеивания ломтиков картофеля. Падение ломтиков картофеля на движущуюся с высокой скоростью ленту 21 таким образом, что они располагаются в один слой и отделены друг от друга при их поступлении в желоб, обеспечивает минимальное склеивание и равномерное воздействие горячего масла на все ломтики, что уменьшает возможность образования чипсов с мягкой серединой. Подогревающее масло поступает в начальный участок желоба 3 через первое отверстие 41 для ввода масла при температуре масла в желобе, находящейся приблизительно между 300°F и 320°F (148°C-160°С). Согласно используемому здесь определению нагревающее масло представляет собой кулинарный жир, имеющий температуру выше 300°F. Ломтики картофеля находятся в желобе приблизительно от 15 до 20 с, и этого времени достаточно, чтобы крахмал на поверхности затвердел, что препятствует склеиванию продуктов в обжарочном аппарате. В одном варианте выполнения масло в желобе 3 перемешивается, чтобы обеспечить отделение ломтиков друг от друга.
По мере того, как ломтики картофеля продвигаются по желобу 3, качающиеся штыревые мешалки (лопасти которых перемещаются вперед и назад подобно маятнику часов), вращающиеся штыревые мешалки, мешалки барабанного типа, окунатели и/или вращающиеся лопастные колеса 13 могут использоваться для непрерывного перемещения ломтиков через желоб 3 и основную часть обжарочного аппарата, для контроля уровня склеивания (определяемого как два или более склеившихся вместе картофельных чипсов) и для придания продукту неодинакового внешнего вида, характерного для картофельных чипсов, изготовленных в обжарочном котле при загрузке партиями. Такие штыревые мешалки регулируются по скорости и длительности движения вперед и назад.
Затем ломтики картофеля поступают в начальную зону основного обжарочного аппарата 40. Согласно используемому здесь определению начальная зона основного обжарочного аппарата 40 представляет собой всю зону, расположенную между вторым впускным отверстием 25 и третьим впускным отверстием 35. Вследствие уменьшенного объема желоба 3 и быстрого испарения воды с поверхности ломтиков картофеля температура масла в начальной зоне основной части обжарочного аппарата 40 стремительно падает до значения температуры нижней точки. Определяющим фактором при изготовлении хрустящих картофельных чипсов, подобных изготовленным в обжарочном котле, является температура нижней точки и время пребывания продукта при низкой температуре. Согласно используемому здесь определению время пребывания продукта при низкой температуре представляет собой приблизительный интервал времени, который необходим, чтобы ломтик картофеля прошел путь от входа в желоб 3 приблизительно до того места в обжарочном аппарате, где температура масла в обжарочном аппарате начинает возрастать (т.е. где кончается нижний участок U-образной кривой зависимости температуры от времени). Согласно используемому здесь определению температура нижней точки представляет собой диапазон температур, лежащий в пределах приблизительно 20°F от нижнего значения температуры масла, измеренной в начальной зоне обжарочного аппарата (т.е. по существу, нижний участок U-образной кривой зависимости температуры от времени). Неожиданно было обнаружено, что температуру нижней точки и время пребывания при низкой температуре легче контролировать, направляя или нагнетая охлаждающее масло в начальный участок основной части обжарочного аппарата. Согласно использованному здесь определению охлаждающее масло представляет собой кулинарный жир с температурой ниже приблизительно 250°F (121°C). Охлаждающее масло может быть получено из многих источников, к которым относятся, но не ограничиваются ими, свежее масло при температуре окружающей среды или масло, выходящее из охладителя 48 горячего масла.
В одном из вариантов выполнения горячее масло, выходящее из первого выпускного отверстия 44, нагнетается в охладитель 48 горячего масла и охлаждается в нем до температуры около 230°F (110°C) до того, как оно будет подано во второе впускное отверстие 25 в начальной зоне обжарочного аппарата 40. Указанный выше диапазон температур приведен в качестве иллюстрации и не ограничивается этими значениями. Оптимальная температура или диапазон температур горячего масла, выходящего из охладителя 48 горячего масла и поступающего через второе впускное отверстие 25, может быть определена на основании расхода продукта (т.е. количество ломтиков картофеля (в фунтах), проходящих через обжарочный аппарат за час), расхода масла в обжарочном аппарате и желобе 3 и температуры масла в первом впускном отверстии 41, используемом в желобе 3. Использование охладителя 48 горячего масла позволяет ломтикам картофеля достичь температуры нижней точки, лежащей приблизительно между 230°F (110°C) и 260°F (127°C), а предпочтительно от 250°F (121°C) до приблизительно 255°F (124°C) и находиться при низкой температуре интервал времени, равный приблизительно от 3 до 4 минут. Охладитель 48 горячего масла может использовать в качестве охлаждающей среды воду или любую другую подходящую жидкость. Охлаждающее масло, выходящее из охладителя 48 горячего масла, может обеспечить достижение требуемой температуры нижней точки на требуемое время пребывания при низкой температуре до того, как будет добавлено нагревающее масло, чтобы повысить температуру в основной части обжарочного аппарата для дальнейшего обезвоживания ломтиков картофеля.
Как только ломтики картофеля достигнут требуемой температуры нижней точки на требуемое время пребывания при низкой температуре, масло в оставшейся части 50 подогревается, чтобы воспроизвести кривую зависимости температуры от времени, свойственную процессу с загрузкой отдельными партиями. Таким образом, температура в оставшейся части 50 обжарочного аппарата повышается по мере того, как ломтики картофеля продвигаются к выходу. Согласно используемому здесь определению оставшаяся часть 50 обжарочного аппарата представляет собой всю область, находящуюся за третьим впускным отверстием 35 по ходу процесса, или местом, где нагревающее масло нагнетается первый раз после того, как нагнеталось охлаждающее масло. Такой подогрев можно эффективно осуществить путем спуска более холодного масла из обжарочного аппарата через ряд выпускных отверстий 44, 54, 64 для масла, а также добавления подогрето горячего масла в обжарочный аппарат через ряд впускных отверстий 35, 45, 55, 65. В одном варианте выполнения впускные отверстия для масла расположены за выпускными отверстиями для масла по ходу процесса, что бы не допустить спуска только что добавленного горячего масла. Удаление более холодного масла уменьшает общий объем масла, который требуется подогреть. В зависимости от потребности нагревающее масло может поступать через третье впускное отверстие 35 с температурой, находящейся в требуемом диапазоне, чтобы получить требуемую кривую зависимости температуры от времени. Температуру кулинарного жира в первом впускном отверстии 41, втором впускном отверстии 25, третьем впускном отверстии 35, четвертом впускном отверстии 45, пятом впускном отверстии 55 и шестом впускном отверстии 65 можно регулировать множеством способов, известных специалистам в данной области. Например, температуры на впуске можно изменять, управляя температурами на выходе из теплообменников, включая главный теплообменник 78, уравновешивающий теплообменник 58 и охлаждающий теплообменник 48. В одном из вариантов выполнения главный теплообменник 78 и уравновешивающий теплообменник 58 использует в качестве теплоносителя пар. В одном варианте выполнения главный теплообменник 78 обеспечивает на выходе температуру масла в диапазоне приблизительно от 350°F до приблизительно 400°F. Такие температуры могут увеличить движущую силу, чтобы лучше нагревать масло в обжарочном аппарате после прохождения температуры нижней точки. В одном варианте выполнения уравновешивающий теплообменник 58 не используется. Температуру масла на впуске также можно регулировать, смешивая охлаждающее масло, в котором содержится, но не ограничивается им, свежее масло при температуре окружающей среды, масло, выходящее из охладителя 48 горячего масла, или из обводного трубопровода, который обходит теплообменники 58, 78, с подогретым маслом, выходящим из теплообменников 58, 78. Согласно используемому здесь определению свежее масло при температуре окружающей среды представляет собой кулинарный жир, поступающий из источника, отличного от желоба или обжарочного аппарата.
Как только ломтики картофеля достигнут требуемой температуры нижней точки на требуемое время пребывания при низкой температуре, ломтики картофеля обезвоживаются так, чтобы конечное влагосодержание в ломтиках картофеля было ниже 2%, а предпочтительно приблизительно ниже 1,5% по весу. Согласно используемому здесь определению конечное влагосодержание ломтиков картофеля представляет собой содержание влаги в ломтиках картофеля после того, как они покинут обжарочный аппарат. В одном из вариантов выполнения изобретения, по крайней мере, в одном из впускных отверстий для масла 35, 45, 55, 65 температуры устанавливаются на основании влагосодержания ломтиков картофеля на выходе, измеренного устройством 90 для измерения влажности, расположенным в непосредственной близости от выхода бесконечной ленты 19 транспортера. В качестве прибора для измерения влажности можно использовать модель FL 710, изготавливаемую компанией Infrared Engineering в г.Ирвиндейл, Канада.
Поток масла, температуру масла и скорость погружающего устройства можно изменять либо независимо, либо в сочетании для того, чтобы регулировать конечное влагосодержание ломтиков картофеля. Например, в одном варианте выполнения изобретения стратегия контроля влажности включает каскадный способ управления процессом для управления температуры масла на выходе главного теплообменника 78. Алгоритм управления влажностью включает три контура управления, образующих каскад. Использование каскадного способа позволяет оптимально настроить каждый контур таким образом, чтобы он соответствовал ограничениям управления процессом, и тем самым обеспечивая наилучшее выполнение общего управления. Самый наружный контур представляет собой контур управления влажностью. Промежуточный контур управления представляет собой устройство управления температурой, в котором заданное значение регулируемой величины генерируется выходным сигналом наружного контура управления и в котором используется температура на выходе главного теплообменника 78 в качестве параметра управления процессом. Внутренний контур управления управляет клапаном, регулирующим расход пара в главном теплообменнике 78 на основании заданного значения регулируемой величины, генерируемого выходным сигналом промежуточного контура управления, и использует давление пара (который нагревает масло в главном теплообменнике) в качестве параметра процесса. Хотя пар является предпочтительным теплоносителем, возможно использование других источников, таких как газ, жидкий теплоноситель и т.д. Этот управляемый каскад использует заданное значение влажности продукта и устанавливает показание измерителя влажности в качестве параметра управления процессом. Вследствие значительного времени задержки, характерного для данного процесса, был использован модельный пакет программного обеспечения регулирования с упреждением вместо традиционного контура ПИД-регулирования (пропорциональная интегрально-дифференциальное). Модельное программное обеспечение регулирования с упреждением можно приобрести у компании Fisher-Rosemount из г.Остин, Техас или Honeywell Industrial Automation & Control из г.Финикс, Аризона. Традиционные контуры управления, в данной ситуации, в общем случае требовалось бы расстроить, чтобы компенсировать отставание процесса, при этом пришлось бы пожертвовать качеством управления процессом. Программное обеспечение регулирования с упреждением позволяет осуществить более агрессивное и оптимальное регулирование процесса. Например, температура масла на выходе из главного теплообменника 78 непрерывно регулируется таким образом, чтобы влагосодержание в ломтиках картофеля, выходящих из обжарочного аппарата, поддерживалось в диапазоне приблизительно от 0,8% до приблизительно 2% по весу. Если заданное значение влагосодержания превысило 1,4% по весу, то тогда передается сигнал на устройство управления температурой в главном теплообменнике 78 (промежуточный контур), который, в свою очередь, передаст сигнал на регулирующий клапан, регулирующий давление пара в главном теплообменнике 78 (внутренний контур), который, в свою очередь, будет регулировать поток пара в главный теплообменник 78. Управление влажностью согласно данному изобретению можно осуществить посредством регулирования температуры горячего масла в главном теплообменнике, не осуществляя воздействие на температуру масла, подаваемого в желоб (температуру масла в желобе), или температуру охлаждающего масла, подаваемого в низкотемпературную зону (температуру охлаждающего масла). Хотя данный пример показывает, каким образом можно регулировать влажность независимо в трех последних зонах обжарочного аппарата путем изменения только лишь температуры масла (сохраняя постоянными расход масла и скорость погружающего устройства), следует отметить, что специалисты, пользуясь приведенными выше объяснениями, смогут регулировать влажность чипсов независимо или в сочетании с температурой масла, расходом масла, а также скоростью погружающего устройства.
В одном варианте изобретения температуру в желобе 3 можно устанавливать, соответственно увеличивая или уменьшая процентное отношение расхода охлаждающего масла, поступающего, например, из обводного трубопровода, который обходит теплообменник 78, а нагретое масло при этом выходит из теплообменника 78. Таким образом, температурой горячего масла можно управлять без существенного изменения расхода масла в трех последних впускных отверстиях 45, 55, 65. Точно так же можно управлять расходом масла без существенного изменения температуры в трех последних впускных отверстиях 45, 55, 65.
По мере того, как ломтики картофеля продвигаются через обжарочный аппарат к выходу, вращающееся штыревые мешалки, мешалки барабанного типа, лопастные колеса, окунатели 13 и/или погружающие транспортеры 17 могут удерживать ломтики картофеля погруженными в подогретом горячем масле, и в это время происходит обезвоживание ломтиков картофеля до содержания в них влаги приблизительно менее 2%, а предпочтительней, менее чем приблизительно 1,5%. Скорости барабанных мешалок 13 или погружающего транспортера 17 можно изменять, чтобы увеличить или уменьшить время нахождения ломтиков картофеля в обжарочном аппарате. В одном варианте выполнения скорость барабанной мешалки 13 и/или погружающего транспортера 17 устанавливается на основе влагосодержания в ломтиках картофеля на выходе, которое измеряется при помощи влагомера 90, расположенного над бесконечной лентой 19 выходного транспортера. В предпочтительном варианте выполнения как скорость погружающего транспортера 17, так и температура масла в двух последних впускных отверстиях 55, 65 автоматически изменяются при помощи интеллектуального программного обеспечения таким образом, чтобы влагосодержание на выходе составляло около 1,4%.

Общее время обработки ломтиков картофеля от их выхода из ломтерезки 1 до попадания на бесконечный выдачной транспортер 19 составляет приблизительно от 7 минут до приблизительно 9 минут. Содержание жира в картофельных чипсах, изготовленных согласно описанному выше способу, находится в диапазоне приблизительно от 20% до приблизительно 23% по весу, что может быть ниже, чем в картофельных чипсах, изготовленных традиционным способом в обжарочном котле. Может оказаться желательным добавление в чипсы дополнительного масла, что можно осуществить при помощи корытообразного устройства 80, в котором имеются сливные отверстия, позволяющие получить тонкую масленую завесу. Одним из таких устройств является водослив марки HeatWave, который можно приобрести у компании Heat and Control из г.Хейворда, Канада. В одном варианте выполнения масленая завеса в виде тонкой пленки перекрывает всю ширину выдачного транспортера 19, чтобы добавить масла в ломтики картофеля на выходе из обжарочного аппарата и добиться содержания жира до 40% по весу, а предпочтительно приблизительно от 28% до приблизительно 32% по весу. Такое содержание жира является наиболее характерным содержанием жира в традиционных картофельных чипсах, изготовленных в обжарочном котле. В одном варианте выполнения масленая завеса добавляется до измерения влагосодержания в ломтиках картофеля. Использование масленой завесы, а не распылителя масла, дает определенные преимущества, поскольку завеса уменьшает вероятность окисления масла во время его перемещения вниз через воздух до ломтиков картофеля. В результате обработки ломтиков картофеля описанным выше способом получаются хрустящие картофельные чипсы, аналогичные тем, которые получают в обжарочном котле при традиционном способе загрузки отдельными партиями.
До того как было обнаружено данное явление, для резкого снижения температуры масла использовалась загрузка продукта, а дополнительное горячее масло добавлялось, чтобы повысить температуру в основной части обжарочного аппарата. Таким образом, очень существенную роль играло отношение продукта к маслу. Если использовалось слишком много продукта, и в результате этого температура масла становилась слишком низкой, ломтики картофеля собирались к кучки и слипались друг с другом, что приводило к возникновению такого дефекта в продукте как мягкая середина вследствие невозможности прожарить слипшееся ломтики картофеля. Если добавлялось слишком мало продукта, то не достигалась температура нижней точки и не удавалось получить требуемую твердую текстуру. До того как было обнаружено данное явление, было очень трудно достичь при непрерывном процессе нужного значения температуры нижней точки и поддерживать ее требуемое время. Таким образом, качество продукта оказывалось случайным.
В результате использования данного изобретения можно изготавливать непрерывным способом со значительно большей производительностью хрустящие картофельные чипсы, аналогичные тем, которые получаются при обжаривании в котле традиционным способом загрузки отдельными партиями, и имеющие меньше дефектов.
Неожиданно один из потребительских тестов показал, что потребитель в действительности предпочитал картофельные чипсы, изготовленные согласно данному изобретению, а не традиционные картофельные чипсы, полученные при обжаривании в котле способом загрузки отдельными партиями. Испытания проводились с группой из 127 потребителей, которые, по их словам, употребляли какие-либо картофельные чипсы, изготовленные в обжарочном котле, по крайней мере, раз в неделю. Группа содержала почти одинаковое количество мужчин и женщин и приблизительно одинаковое количество людей в возрасте между 18 и 25 годами и между 26 и 35 годами. В то время, как картофельные чипсы, изготовленные в соответствии с данным изобретением, набрали в среднем по 7 очков по 9-балльной гедонической шкале при измерении текстуры и вкуса, чипсы, получаемые традиционным способом, набрали в среднем только 6,5 баллов по текстуре и в среднем только 5,9 баллов по вкусу. Кроме того, в то время как картофельные чипсы, изготовленные согласно данному изобретению, набрали в среднем 7,1 балла за внешний вид и общее приятное впечатление, традиционные картофельные чипсы набрали в среднем только 6,3 баллов за внешний вид и только 6,1 баллов за общее приятное впечатление.
Еще одно преимущество данного изобретения заключается в том, что оно обеспечивает более эффективную работу в начале процесса. Например, профиль температур в обжарочном аппарате можно установить без продукта, а при погружении продукта в аппарат можно получить чипсы, аналогичные получаемым в обжарочном котле, при минимальных дефектах продукта. Следовательно, потери продукта очень незначительны. В известной системе, напротив, вследствие того, что сам продукт охлаждает масло, система вынуждена работать некоторый промежуток времени с продуктом, чтобы можно было калибровать систему, что приводит к производству в начале процесса продукта, имеющего множество дефектов, и вовсе непригодного продукта.
Также необходимо отметить, что изменение профиля температуры может вызвать изменение характеристик продукта. Следовательно, текстуру продукта можно контролировать до некоторой степени. Профиль температур легко регулировать при использовании данного изобретения. Другим результатом использования изобретения является возможность регулировать основные параметры продукта, включая, но не ограничиваясь такими, как текстура, влажность и визуальные характеристики, такие как закручивание и слипание. Следовательно, можно изготавливать продукт, отличный от традиционных картофельных чипсов, аналогичных изготовленным в обжарочном котле.
Дополнительное преимущество данного изобретения состоит в том, что повышается качество масла по сравнению с качеством масла в традиционном способе обжаривания отдельными партиями. Например, в традиционном обжарочном аппарате в начале процесса образуется относительно большое количество пара. Затем, как только ломтики картофеля достигают температуры нижней точки, образуется значительно меньше пара. К тому времени, когда продукт вынимается из обжарочного аппарата образуется очень мало пара. Когда образуется относительно малое количество пара, воздух на поверхности масла может контактировать с маслом. В результате этого может происходить окисление. Окисление масла влияет отрицательным образом и снижает качество масла. Снижение качества масла приводит к сокращению сроков хранения и снижает такие характеристики пищевого продукта, как вкус и цвет. Напротив, все то время, пока продукт находится в обжарочном аппарате непрерывного действия, на поверхности масла присутствует защитный слой из пара, образующегося в результате обжаривания продукта. Защитный слой пара уменьшает количество воздуха, которое может контактировать с маслом. Чем меньше воздуха контактирует с маслом, тем меньше окисление. Уменьшение окисления равносильно повышению качества масла, что равносильно повышению качества пищевого продукта. Как при загрузке отдельными партиями, так и при непрерывном процессе, если качество масла достигнет определенного порога, по крайней мере, часть масла необходимо заменить свежим маслом. Таким образом, для того чтобы поддерживать такое же количество масла в способе с загрузкой отдельными партиями, как и в непрерывном процессе, требуется большее количество свежего масла, и добавлять его приходится чаще.
Пример.
Ниже приводится характерный пример одного варианта выполнения изобретения. Приблизительно 4000 фунтов в час непромытого очищенного картофеля (что соответствует приблизительно 1100 фунтов в час готового продукта) нарезалось ломтиками толщиной приблизительно 0,062 дюйма и попадало на движущуюся с большой скоростью ленту 21 транспортера, а затем помещалось в желоб 3. Горячее масло при температуре 316°F (158°C) нагнеталось в желоб 3 при расходе приблизительно 193 галлона в минуту (730 литров в минуту). Ломтики картофеля находились в желобе 3 приблизительно от 15 до 20 с. Затем ломтики картофеля подавались в начальную зону обжарочного аппарата 40. Горячее масло с температурой приблизительно 262°F (128°С) из средней зоны обжарочного аппарата откачивалось через первое выпускное отверстие 44 с расходом 85 галлонов в минуту (320 литров в минуту) и пропускалось через охладитель 48 горячего масла, в результате чего температура масла оказывалась в диапазоне от приблизительно 230°F (110°C) до приблизительно 248°F (120°C) в начальной зоне обжарочного аппарата 40. Ломтики картофеля выдерживались в данном диапазоне температур в течение времени пребывания, составляющем приблизительно 3 минуты. В этом частном примере горячее масло не подавалось в третье впускное отверстие 35. Горячее масло с температурой приблизительно 356°F (180°C) добавлялось через четвертое впускное отверстие 45 с расходом около 70 галлонов в минуту (260 литров в минуту) и повышало температуру масла за четвертым впускным отверстием 45 по ходу процесса до 275°F (135°C). Горячее масло удалялось из обжарочного аппарата через второе выпускное отверстие 54 при температуре около 273°F (134°C) и с расходом около 62 галлона в минуту (235 литров в минуту). За вторым выпускным отверстием 54 по ходу процесса горячее масло с температурой около 356°F (180°C) добавлялось через пятое впускное отверстие 55 с расходом около 70 галлонов в минуту (260 л в минуту) и повышало температуру масла до 295°F (146°С) непосредственно за пятым впускным отверстием 55 по направлению к выходу. Горячее масло удалялось из обжарочного аппарата через третье выпускное отверстие 64 с температурой приблизительно 293°F (145°С) и с расходом приблизительно 57 галлонов в минуту (216 литров в минуту). За третьим выпускным отверстием 64 горячее масло с температурой около 356°F (180°C) добавлялось через шестое впускное отверстие 65 с расходом около 70 галлонов в минуту (260 литров в минуту) и повышало температуру масла непосредственно за впускным отверстием 65 по направлению к выходу до 303°F (151°C). Горячее масло удалялось из обжарочного аппарата через четвертое выпускное отверстие 74 с температурой около 298°F (148°C) и с расходом около 280 галлонов в минуту (1062 литров в минуту). Получающиеся в результате картофельные чипсы имели влагосодержание около 1,4% по весу и содержание масла приблизительно от 20% до 22% по весу.
Хотя данное изобретение было рассмотрено и описано как частный случай предпочтительного варианта выполнения, специалисты в данной области техники поймут, что можно произвести различные изменения в форме и деталях, не выходя за пределы сущности изобретения.