СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УВЕЛИЧИВАЮЩИХСЯ В ОБЪЕМЕ ГРАНУЛ НА ОСНОВЕ ОРЕХОВ И ЗАКУСОЧНЫХ ЧИПСОВ НА ОСНОВЕ ОРЕХОВ
METHOD FOR PRODUCTION OF EXPANDING NUT-BASED GRANULES AND NUT-BASED SNACK CHIPS

Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления закусочных продуктов из увеличивающихся в объеме гранул на основе орехов, более точно к способу изготовления увеличивающихся в объеме гранул с использованием экструдера. Способ позволяет получать пригодные для длительного хранения полуфабрикаты или гранулы, из которых впоследствии можно изготавливать готовые закусочные чипсы. Настоящее изобретение также относится к способу кулинарной обработки под давлением пригодных для длительного хранения полуфабрикатов и других ингредиентов с целью изготовления закусочных чипсов.
Описание известного уровня техники
Для изготовления готовых закусочных продуктов из гранул обычно необходимы две стадии. На первой стадии ингредиенты, которые обычно включают зерновые продукты и крахмалы, гидратируют, чтобы получить экструдируемую смесь. В процессе экструдирования ингредиенты частично становятся желеобразными и образуют тесто, которое подают через экструзионную матрицу, чтобы получить экструдат. Затем экструдат разрезают на гранулы (с использованием или без использования расслоения) и обрабатывают в сушилке, чтобы частично дегидратировать гранулы. Затем эти дегидратированные гранулы или полуфабрикат можно хранить и перерабатывать впоследствии или немедленно перерабатывать на второй стадии кулинарной обработки.
Одним из преимуществ полуфабриката является его невысокая стоимость и удобство в обращении. Поскольку полуфабрикаты или гранулы могут храниться в течение относительно длительного времени до последующей переработки, их можно изготавливать централизованно и отгружать на несколько предприятий в различных географических регионах для осуществления конечной стадии кулинарной обработки. Кроме того, после кулинарной обработки в них можно добавлять вкусовые вещества с учетом разнообразных зависящих от региона предпочтений.
Известные из уровня техники способы направлены на изготовление гранул из продуктов на основе кукурузы, как это описано в патентах US 6224933 и 6242034, и из продуктов на основе картофеля, как это описано в патенте US 6432463. Хотя закусочные продукты на основе картофеля и закусочные продукты на основе кукурузы известны, было бы желательно изготавливать пищевые продукты с альтернативными составами, обладающие различные питательными и вкусовыми характеристиками. Например, многие потребители все больше заботятся о своем здоровье и желают употреблять в пищу более полезные для здоровья, содержащие натуральные вкусовые вещества закусочные пищевые продукты с более высоким содержанием белка и клетчатки и меньшим содержанием жира, чем многие традиционные закусочные пищевые продукты на основе кукурузы или картофеля. После обжарки продукты на основе кукурузы могут иметь содержание масла свыше 25% по весу, а продукты на основе картофеля могут иметь содержание масла свыше 35% по весу. Кроме того, продукты на основе кукурузы могут иметь очень характерный вкус и аромат, что может ограничивать набор их вкусовых характеристик.
По мнению потребителей, орехи являются полезным для здоровья пищевым продуктом. Арахис и орехи других видов являются предпочитаемыми закусочными продуктами, поскольку имеют высокое содержание белка. Многие орехи также имеют высокое содержание клетчатки, что, как считается, снижает риск возникновения некоторых видов рака, диабета, нарушений пищеварения и заболеваний сердца. Клетчатка также может помогать бороться с ожирением, поскольку нерастворимая клетчатка не переваривается и проходит через пищеварительную систему практически без изменений, являясь грубой, но малокалорийной пищей. Как показывают исследования, те, кто регулярно потребляют орехи, в меньшей степени подвержены заболеванию коронарной болезнью, и у них может снижаться уровень содержания холестерина липопротеидов низкой плотности, вероятно, вследствие преобладания жирных кислот в орехах.
Из уровня техники не известен успешный способ получения экструдированного полуфабриката с высоким содержанием орехов, а также изготовления желаемых закусочных продуктов типа чипсов из таких полуфабрикатов. Соответственно существует потребность в способе изготовления увеличивающихся в объеме гранул на основе орехов, обладающих характерными свойствами гранул, включая возможность длительного хранения, и использования гранул на основе орехов для изготовления закусочных продуктов типа чипсов, имеющих улучшенную форму, текстуру, вкус и аромат, но отличающихся высокой технологичностью. Кроме того, в одном из вариантов осуществления увеличивающиеся в объеме гранулы и закусочные чипсы должны обеспечивать потребителя закусочным пищевым продуктом со сниженным содержанием жира и/или повышенным содержанием белка и клетчатки, обладающим желаемыми вкусовыми характеристиками орехов.
Краткое изложение сущности изобретения
В изобретении предложен способ изготовления увеличивающихся в объеме гранул и закусочных чипсов на основе орехов. Ореховая основа представляет собой ореховую муку. В одном из вариантов осуществления в ореховую муку добавляют один или несколько вспомогательных ингредиентов, выбранных из пептизированных крахмалов, нативных крахмалов и/или муки, с целью получения смеси на основе ореховой муки. Кроме того, в смесь на основе ореховой муки могут быть необязательно добавлены вводимые в малых дозах ингредиенты, такие как сахар, соль, масло и/или эмульгатор.
Смесь на основе ореховой муки проходит через экструдер, в котором в нее добавляют воду, чтобы получить ореховое тесто. Экструдер механически перемешивает, сдвигает и подвергает кулинарной обработке ореховое тесто, после чего подает его экструзионную матрицу для получения экструдата. Затем экструдат разрезают на гранулы.
После получения гранул их сушат, пока содержание влаги в гранулах не снизится до уровня от около 10% до около 15% по весу. После этого высушенные гранулы готовы к расфасовке или кулинарной обработке.
Согласно одной из особенностей изобретения предложен способ изготовления закусочных чипсов на основе орехов со сниженным содержанием жира и высоким содержанием белка. Сначала смесь гранул подают в аппарат для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением. В одном из вариантов осуществления смесь гранул на основе орехов содержит гранулы на основе орехов и гранулы на основе крахмала, такие как гранулы риса. В другом варианте осуществления смесь гранул содержит гранулы на основе орехов, гранулы на основе крахмала и кусочки орехов. В еще одном варианте осуществления смесь гранул содержит гранулы на основе крахмала и кусочки орехов.
В аппарате для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением смесь гранул сжимают между верхней плитой и нижней плитой внутри пресс-формы и выпекают из смеси гранул прессованную массу. Затем верхнюю и нижнюю плиты быстро втягивают, чтобы из прессованной массы вышел пар и она увеличилась в объеме, в результате получают воздушную массу. Пока воздушная масса еще находится в пластичном или расплавленном состоянии, ее снова сжимают между верхней и нижней плитами, чтобы получить тонкие, хрустящие закусочные чипсы. Верхнюю и нижнюю плиты снова втягивают, но на этот раз медленнее, и выталкивают закусочные чипсы из аппарата. Затем закусочные чипсы могут быть приправлены вкусовыми веществами и расфасованы. В этом варианте осуществления в 28-граммовой порции приправленных вкусовыми веществами, расфасованных закусочных чипсов на основе орехов содержится менее около 5 граммов жира.
Упомянутые, а также дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут ясны из следующего далее подробного описания.
Краткое описание чертежей
В прилагаемой формуле изобретения содержатся элементы новизны, считающиеся отличительными признаками изобретения. Вместе с тем, само изобретение, а также предпочтительный вариант его осуществления, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты из следующего далее подробного описания пояснительных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающим чертежом, на котором показана блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления увеличивающихся в объеме гранул на основе орехов и закусочных чипсов на основе орехов.
Подробное описание
В настоящем изобретении предложен способ изготовления гранул на основе орехов или полуфабрикатов, которые пригодны для длительного хранения и могут быть подвергнуты кулинарной обработке немедленно или позднее (в течение до 6 месяцев). В контексте настоящего описания термин "орех" используется в кулинарном смысле и включает любое крупное маслянистое ядро, находящееся в скорлупе и употребляемое в пищу, включая чечевицу. На чертеже показана блок-схема, иллюстрирующая различные способы изготовления гранул из ореховой основы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления один или несколько основных ингредиентов, образующих композицию 101 на основе ореховой муки, смешивают с одним или несколькими вспомогательными ингредиентами 102, содержащими крахмал, и необязательно одним или несколькими вводимыми в малых дозах ингредиентами 103, такими как сахар, масло, эмульгатор или соль, в установке 100 для сухого смешивания, чтобы получить смесь на основе ореховой муки.
Композиция 101 на основе ореховой муки может содержать ореховую муку одного или нескольких типов. Например, композиция 101 на основе ореховой муки может быть выбрана из одного или нескольких сортов ореховой муки, выбранной из арахисовой муки, миндальной муки, муки из кешью, фисташковой муки, пекановой муки и чечевичной муки. Арахисовая мука может являться желательной, поскольку она экономически эффективна и на момент подачи настоящей заявки является одним из немногих сортов ореховой муки, доступной для приобретения большими партиями. Предпочтительно используют обезжиренную ореховую муку. Предпочтительная обезжиренная ореховая мука содержит менее около 15% жира и по меньшей мере около 45% белка. Чечевичная мука также является предпочтительной, так как имеет низкое содержание жира и высокое содержание клетчатки и белка. Кроме того, чечевица имеет желаемый состав аминокислот, что означает, что белки чечевицы имеют высокую питательную ценность. В альтернативных вариантах осуществления для получения гранул может использоваться смесь зерен и/или небольших кусочков фруктов в сочетании с описанными далее вспомогательными ингредиентами. В контексте настоящего описания ореховая мука означает смесь частиц орехов, в которой почти все частицы орехов проходят через сито номер 40 согласно принятой в США шкале сит. Сито номер 40 имеет ячейки размером приблизительно 0,42 миллиметра. Далее приведен предпочтительный гранулометрический состав ореховой муки: около 0,3% частиц остаются на сите номер 40, около 1,8% частиц остаются на сите номер 60, около 4,1% частиц остаются на сите номер 80, около 4,4% частиц остаются на сите номер 100 и около 95,6% частиц проходят через сито номер 100. Все используемые в описании размеры сит соответствуют принятой в США шкале сит, а размеры ячеек каждого сита приведены в следующей далее таблице.
Номер сита по шкале стандарта США
Размер ячеек
Миллиметры
Миллиметры
40
0,420
0,0165
60
0,250
0,0098
80
0,177
0,0070
100
0,149
0,0059
В одном из вариантов осуществления в смесь на основе ореховой муки в качестве связующего гранул полуфабриката добавляют вспомогательные ингредиенты 102, содержащие один или несколько крахмалов. Вспомогательные ингредиенты 102 могут содержать один или несколько ингредиентов на основе крахмала, выбранных из нативного крахмала, подвергнутого предварительной кулинарной обработке крахмала и/или модифицированных крахмалов. Ингредиенты на основе крахмала могут быть получены, например, из риса, кукурузы, картофеля или тапиоки. Предпочтительные вспомогательные ингредиенты содержат нативный картофельный крахмал, нативный крахмал из тапиоки и модифицированный кукурузный крахмал. Применимым модифицированным кукурузным крахмалом является крахмал X-PAND'R производства компании AE Staley (Лондон, Великобритания). Применимый нативный картофельный крахмал и нативный крахмал из тапиоки производит компания Avebe Food.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления смесь на основе ореховой муки содержит от около 40% до около 60% ореховой муки, от около 15% до около 25% нативного картофельного крахмала, от около 15% до около 25% нативного крахмала из тапиоки, от около 5% до около 15% модифицированного кукурузного крахмала и менее около 3% сахара. В другом предпочтительном варианте осуществления смесь на основе ореховой муки содержит от около 45% до около 55% ореховой муки, от около 18% до около 23% нативного картофельного крахмала, от около 17% до около 22% нативного крахмала из тапиоки, от около 7% до около 12% модифицированного кукурузного крахмала и менее около 2% сахара. В еще одном варианте осуществления смесь на основе ореховой муки содержит около 50% ореховой муки, около 21% нативного картофельного крахмала, около 19% нативного крахмала из тапиоки, около 8% модифицированного кукурузного крахмала и около 2% сахара. Все используемые в описании количества в процентах приведены по весу, если только не указано иное.
Как показано на чертеже, компоненты смеси на основе ореховой муки сначала смешивают друг с другом на стадии 100, чтобы получить смесь на основе ореховой муки, которую затем загружают в экструдер 110 для перемешивания и гидратации водой 104 и/или паром. Между стадией 100 смешивания и экструдером 110 предусмотрена необязательная стадия предварительной обработки (не показана) для частичной гидратации и частичного желатинирования смеси. Во время экструдирования в экструдере 110 смесь механически перемешивают, сдвигают и подвергают кулинарной обработке с малыми сдвиговыми усилиями, чтобы получить ореховое тесто. В контексте настоящего описания малое сдвиговое усилие определяется как удельная механическая энергия в диапазоне от около 100 до около 140 Вт·ч на килограмм экструдата в пересчете на сухое вещество. Затем смесь пропускают через экструзионную матрицу, чтобы получить экструдат. В одном из вариантов осуществления после прохождения через экструзионную матрицу экструдат имеет квадратное поперечное сечение, и на стадии 112 его разрезают на гранулы кубической формы с помощью дискового ножа на рабочей поверхности матрицы. В другом варианте осуществления экструдат имеет круглое или овальное поперечное сечение, и на стадии 112 его разрезают на гранулы в форме лепестков, предпочтительно имеющие диаметр от около 1 миллиметра до около 20 миллиметров. Гранулы различных форм и размеров обеспечивают различные визуальные признаки закусочных чипсов согласно настоящему изобретению. Как будет более подробно описано далее, гранулы орехов, которые обычно имеют более темный цвет, смешивают с гранулами крахмала, которые обычно имеют более светлый цвет. Когда смесь гранул используют для получения прессованных закусочных чипсов, гранулы орехов можно отличить на глаз от гранул крахмала.
Перед сушкой экструдированные резаные гранулы предпочтительно имеют содержание влаги свыше около 25%, более предпочтительно свыше около 30%. После стадии экструдирования 110 и резки 112 гранулы могут быть направлены в одну или несколько печей для дегидратации на стадии 114 сушки с целью получения высушенных гранул. Высушенные гранулы предпочтительно имеют содержание влаги от около 10% до около 15%. Более предпочтительно высушенные гранулы имеют содержание влаги от около 11% до около 14%. В одном из вариантов осуществления с целью сушки гранул до уровня содержания влаги для расфасовки на стадии 114 сушки или дегидратации используют встряхиватель или барабанную сушилку, установку для короткой или предварительной сушки и установку для окончательной сушки. После сушки высушенные гранулы могут быть охлаждены атмосферным воздухом на медленно движущемся ленточном конвейере до температуры окружающей среды и затем расфасованы на стадии 120 для последующей переработки или направлены на немедленную кулинарную обработку для изготовления закусочных чипсов с использованием аппарата 116 для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением.
Гранулы, изготовленные согласно описанным выше особенностям, могут храниться на протяжении до около шести месяцев. После кулинарной обработки эти гранулы могут являться частью закусочного продукта на основе орехов, обладающего уникальными вкусовыми и питательными характеристиками.
Для изготовления закусочных чипсов на основе орехов из высушенных гранул на основе орехов согласно настоящему изобретению используют аппарат 116 для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением. Аппарат для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением, используемый в настоящем изобретении, имеет верхнюю плиту, нижнюю плиту и пресс-форму. Внутренний периметр пресс-формы имеет поперечное сечение предпочтительно круглой формы, но оно может иметь любую желаемую форму. Периметр верхней плиты и нижней плиты имеет размер и форму, сходные с размером и формой внутреннего периметра пресс-формы.
Для изготовления закусочных чипсов согласно настоящему изобретению нижняя плита изначально образует полость внутри пресс-формы. Затем в полость помещают смесь 106 гранул орехов согласно настоящему изобретению и гранул крахмала. Смесь гранул предпочтительно содержит гранулы орехов и гранулы крахмала в весовом соотношении около 50:50. Гранулы крахмала известны из техники, но обычно их изготавливают следующим образом: используют размолотый в муку пищевой крахмал, желатинизируют крахмал в экструдере под действием давления и температуры. Затем пищевой крахмал экструдируют и разрезают на отдельные гранулы. Предпочтительными гранулами крахмала являются гранулы риса.
В одном из вариантов осуществления в полость вместе со смесью гранул помещают небольшие кусочки 105 орехов. В другом варианте осуществления смесь гранул на основе орехов содержит от около 30% до около 40% гранул орехов, от около 30% до около 40% гранул крахмала и от около 25% до около 35% кусочков орехов. В еще одном варианте осуществления весовое соотношение гранул орехов, гранул крахмала и кусочков орехов составляет около 35:35:30.
В одном из вариантов осуществления вместе с гранулами крахмала вместо гранул орехов в полость помещают небольшие кусочки 105 орехов. В другом варианте осуществления небольшие кусочки орехов предпочтительно высушивают до содержания влаги от около 1% до около 8% по весу, при этом их вес составляют от около 25% до около 90% общего веса смеси внутри полости. Когда вместо гранул орехов используют кусочки орехов, вес гранул крахмала составляет от около 5% до около 75% общего веса смеси внутри полости.
После того, как полость, образованная нижней плитой внутри пресс-формы, заполнена смесью гранул, аппарат 116 для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением перемещает верхнюю плиту и нижнюю плиту навстречу друг другу, пока из смеси гранул не образуется прессованная масса. Давление, прилагаемое к смеси гранул, составляет от около 1200 фунтов на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) до около 2200 фунт/кв. дюйм. В одном из вариантов осуществления временной интервал между моментом, когда верхняя плита первый раз соприкасается со смесью гранул, и моментом, когда верхняя плита прекращает перемещаться в направлении нижней плиты, составляет от около 1 секунды до около 4 секунд. В другом варианте осуществления скорость перемещения верхней плиты составляет от около 0,01 метра в секунду до около 0,4 метра в секунду, а скорость перемещения нижней плиты составляет от около 0,001 метра в секунду до около 0,4 метра в секунду.
Во время прессования верхняя плита и нижняя плита также нагреваются, в результате чего происходит кулинарная обработка ингредиентов прессованных гранул и образуется прессованная массу. В одном из вариантов осуществления температура верхней плиты составляет от около 190°C до около 230°C, а температура нижней плиты составляет от около 200°C до около 240°C. В еще одном варианте осуществления прессованную массу предпочтительно подвергают кулинарной обработке в течение от около 1 секунды до около 4 секунд после того, как верхняя плита и нижняя плита перестают перемещаться в направлении прессованной массы. Так, в одном из вариантов осуществления общее время стадии прессования и кулинарной обработки составляет от около 2 секунд до около 8 секунд.
После прессования и кулинарной обработки гранул аппарат для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением быстро отодвигает верхнюю плиту и нижнюю плиту от прессованной массы, в результате чего быстро снижается давление на прессованную массу, из которой выходит влага в виде пара. В одном из вариантов осуществления скорость перемещения верхней плиты составляет от около 0,01 метра в секунду до около 0,4 метра в секунду, а скорость перемещения нижней плиты составляет от около 0,001 метра в секунду до около 0,4 метра в секунду. В результате выхода пара прессованная масса увеличивается в объеме, и образуется воздушная масса. Пока воздушная масса является еще горячей и находится в расплавленном, текучем или пластичном состояниях, аппарат для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением перемещает верхнюю плиту и нижнюю плиту в направлении воздушной массы, чтобы спрессовать ее. В одном из предпочтительных вариантов осуществления воздушную массу повторно прессуют до толщины от около 1,5 миллиметров до около 3 миллиметров. Верхняя и нижняя плиты предпочтительно остаются нагретыми на стадии повторного прессования. Повторно прессованная масса в конечном итоге представляет собой закусочные чипсы согласно настоящему изобретению. Верхняя плита и нижняя плита медленно отодвигаются друг от друга, и закусочные чипсы выталкиваются из аппарата для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением после их охлаждения до температуры ниже их температуры фазового перехода (т.е. после того, как они достаточно затвердели, что сохранять свою структуру вне пресс-формы). За счет медленного перемещения верхней плиты и нижней плиты друг от друга повторно прессованная масса еще раз значительно не увеличивается в объеме. Затем на стадии 118 закусочные чипсы необязательно приправляют вкусовыми веществами по вкусу
Пример 1
Чипсы на основе арахиса, изготовленные из гранул на основе арахиса
Изготовление гранул арахиса
Смесь на основе ореховой муки, содержащую 50% частично обезжиренной арахисовой муки, 21% нативного картофельного крахмала, 19% нативного крахмала из тапиоки, 8% модифицированного кукурузного крахмала и 2% сахара, поместили в двухшнековый экструдер. Частично обезжиренная арахисовая мука содержала менее около 14% жира и около 50% белка по весу. Смесь гидратировали водой до содержания влаги от около 30% до около 35% по весу с целью получения арахисового теста. Арахисовое тесто экструдировали через матрицу с круглой выходной частью и разрезали на гранулы в форме лепестков диаметром приблизительно 2,5 миллиметра. Затем экструдированные резаные гранулы высушили в сушильной печи Enersyst при температуре от около 210°F до около 220°F в течение 15-20 минут. Далее частично дегидратированные гранулы высушили на открытом воздухе при температуре окружающей среды в течение 2-3 суток. После сушки на открытом воздухе высушенные гранулы имели содержание влаги от около 11% до около 14%.
Изготовление арахисовых чипсов
Ранее изготовленные гранулы арахиса смешали с гранулами риса и кусочками арахиса в весовом соотношении около 35:35:30 в воронке, примыкающей к аппарату для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением. В аппарате для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением нижняя плита изначально образует полость внутри пресс-формы. Смесь гранул загрузили из воронки в полость, сжали верхнюю плиту и нижнюю плиту и подвергли смесь гранул между ними кулинарной обработке. Температура составляла около 210°C, а температура нижней плиты составляла около 220°C. Давление между верхней и нижней плитой составляло около 1400 фунт/кв. дюйм. Смесь гранул между неподвижными плитами подвергли кулинарной обработке под давлением в течение около 2,5 секунд, чтобы получить прессованную массу. Затем отодвинули верхнюю плиту и нижнюю плиту от прессованной массы примерно на 40 миллисекунд, чтобы получить воздушную массу. Когда воздушная масса еще находилась в расплавленном или текучем пластичном состоянии, ее повторно спрессовали плитами, чтобы получить закусочные чипсы на основе арахиса толщиной от около 1,5 до около 3 миллиметров. Затем верхнюю и нижнюю плиты медленно отодвинули от закусочных чипсов с достаточно низкой скоростью, чтобы предотвратить значительное увеличение закусочных чипсов в объеме. Закусочным чипсам дали остыть, а затем вытолкнули их из аппарата для изготовления воздушных пищевых продуктов под давлением.
Хотя настоящее изобретение конкретно рассмотрено и описано применительно к предпочтительному варианту осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в него могут быть внесены различные изменения по форме и в деталях, не выходящие за пределы сущности и объема изобретения.