Растворимая овсяная или ячменная мука и способ ее получения с использованием варочного устройства непрерывного действия

Изобретение относится к получению растворимой овсяной или ячменной муки одностадийным способом с использованием экструзии для желатинизации и декстринизации овсяной муки. Способ включает образование цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси, содержащей цельную овсяную или ячменную муку, гранулированный сахар и по меньшей мере один антиоксидант, гидратирование исходной смеси, введение гидратированной цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси в экструдер, желатинизацию и декстринизацию цельной овсяной или ячменной муки за счет механического воздействия и нагревания экструдера с получением растворимой овсяной или ячменной муки. Также предусмотрено добавление растворимой овсяной или ячменной муки в напиток и пищевой продукт. Изобретение направлено на разработку способа, который является более легким, дешевым, требующим меньше времени. 4 н. и 13 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к растворимой овсяной или ячменной муке. Более конкретно настоящее изобретение относится к способам получения растворимой овсяной или ячменной муки.

Уже много лет овсяные хлопья являются основным продуктом в рационе человека, благодаря их пользе для здоровья. Например, многочисленные исследования показали, что ежедневное потребление овсяных хлопьев может помочь снизить холестерин крови, снизить риск сердечных заболеваний, способствовать здоровому кровообращению, поддерживая нормальное кровяное давление. Дополнительно высокое содержание в овсяных хлопьях сложных углеводов и волокон способствует медленному перевариванию и стабильному уровню глюкозы в крови.

При современном активном образе жизни потребители предпочитают удобства, такие как компактность и быстрота приготовления. Потребители желают получать овсяные хлопья из различных пищевых источников, включая напитки и готовые к употреблению продукты, такие как батончики, печенье, крекеры, фруктовые напитки и т.п.

Желательно получать продукты из цельного овса с достаточным содержанием пищевых волокон, чтобы для отнесения их к полезным для здоровья эти продукты отвечали требованиям федерального управления США по контролю качества пищевых продуктов, напитков и лекарственных средств. Например, продукт из цельного овса должен содержать 0,75 г растворимых волокон бета-глюкана на порцию пищевого продукта. Для получения овсяного напитка, содержащего по меньшей мере 0,75 г растворимых волокон овса на порцию (около 18 г цельных зерен овса), необходимо использовать овсяную муку с высокой степенью растворимости. Традиционно овсяную муку с высокой степенью растворимости получают, используя ферменты, такие как α-амилаза. Затем обработанную ферментом овсяную муку сушат с использованием барабанной или распылительной сушки. Этот способ получения растворимой овсяной муки состоит по меньшей мере из двух стадий, традиционно дорог и имеет низкую производительность. Например, партию суспензии получают из муки (овсяной) и воды (содержание влаги 70-90%). Затем добавляют фермент(ы) и выдерживают при условиях, оптимальных для ферментативной реакции, с последующей деактивацией фермента. Затем суспензию подают или в распылительную сушилку, или в барабанную сушилку. Следовательно, продолжает существовать необходимость в более эффективных способах получения продукта из овсяных хлопьев.

Аналогично также желательно, чтобы ячмень стал основным продуктом рациона человека в связи с его положительным влиянием на здоровье и создать подходящие средства для переработки и получения продуктов, содержащих ячмень.

Настоящее изобретение относится к получению растворимой овсяной или ячменной муки одностадийным способом с использованием экструзии (непрерывное пропаривание) для желатинизации и декстринизации овсяной муки.

Эти и другие аспекты, а также преимущества и признаки настоящего изобретения будут понятны из приведенного ниже описания. Кроме того, следует понимать, что признаки различных вариантов изобретения не являются взаимоисключающими и могут быть скомбинированы и изменены различным образом.

Настоящее изобретение относится к растворимой овсяной или ячменной муке и одностадийному способу получению растворимой овсяной или ячменной муки с использованием устройства для пропаривания непрерывного действия для желатинизации и декстринизации муки из цельного овса или ячменя. Предлагаемый способ более легкий, более дешевый и требует меньше времени по сравнению со способами уровня техники.

Получают исходную смесь, содержащую цельную овсяную или ячменную муку, гранулированный сахар, необязательно мальтодекстрин и, по меньшей, мере, один антиоксидант.

Мука из цельного овса или ячменя составляет от около 50% до около 100 вес.% от общей массы исходной композиции. В дополнительных аспектах мука из цельного овса или ячменя составляет от около 80% до около 100 вес.% или от около 90% до около 95 вес.%.

Сахар может представлять собой любой подходящий сахар, известный специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Неограничивающие примеры сахаров включают сахарозу, фруктозу, декстрозу, другие сахара, известные из уровня техники, и их комбинации. Как правило, сахар составляет от около 0 до около 15 вес.% от общей массы исходной композиции. В дополнительных аспектах сахар составляет от около 0% до около 7 вес.%.

Мальтодекстрин составляет от около 0% до около 15 вес.% от общей массы исходной композиции. В дополнительных аспектах мальтодекстрин составляет от около 3% до около 7 вес.%.

Антиоксидант может представлять собой любой подходящий антиоксидант, такой как смесь натуральных токоферолов, или искусственный антиоксидант, такой как BHT и BHA. Антиоксидант составляет от около 0,1% до около 2 вес.%. В дополнительных аспектах антиоксидант составляет от около 0,25% до около 0,75 вес.%.

Смесь может быть предварительно гидратирована в устройстве для предварительного кондиционирования перед экструзией. Из уровня техники хорошо известно, что устройства для предварительного кондиционирования помогают снизить необходимое механическое усилие, прилагаемое в экструдере для пропаривания смеси. Устройство для предварительного кондиционирования позволяет увеличить общий выход. В устройство для предварительного кондиционирования подают воду и пар для увеличения содержания влаги в смеси от около 25 до около 35%, более предпочтительно от около 28 до около 30%. Перед экструзией температуру смеси повышают от около 140 до 160°F. Смесь перед экструзией имеет характеристики однородного свободно текучего влажного материала.

Для желатинизации крахмала требуются вода и тепло. Температурные пределы для желатинизации овса составляют от 127 до 138°F (53-59°C). Если содержание влаги составляет менее чем около 60%, то требуется более высокая температура. Как правило, экструзия происходит при температуре в цилиндре от 140 до 250°F. Температура теста составляет от около 212 до 260°F.

Смесь подают в экструдер. Может быть использован любой подходящий экструдер, включая любой подходящий одношнековый или двухшнековый экструдер. Как правило, но без ограничения, скорость вращения шнека составляет 200-300 об/мин.

Например, гидратированную смесь при температуре от около 140 до 160°F подают в экструдер с пропариванием с низким усилием сдвига. Экструзия с пропариванием с низким усилием сдвига характеризуется содержанием влаги от 20 до 35%, сдвиговым усилием от 20 до 100 с^-1, прилагаемой механической энергией от 0,02 до 0,05 кВт-ч/кг и максимальной температурой теста менее чем или равной 150°C (Extrusion of Foods, Judson M. Harper CRC Press 1980).

Тепло может передаваться через стенки цилиндра экструдера, такие как рубашка вокруг цилиндра, в которой циркулирует горячая среда, такая как пар, вода или масло, или в цилиндр могут быть встроены электрические нагревательные элементы. Также тепло может генерироваться материалом за счет трения при движении в экструдере. Усилие сдвига контролируется конструкцией шнека(ов) экструдера и скоростью шнека. Вязкость является функцией структуры крахмала, температуры, содержания влаги, содержания жира и усилия сдвига. Прилагаемое усилие сдвига и передаваемое в экструдере крахмалу тепло, в частности амилопектину, снижает среднюю молекулярную массу.

Экструдированное тесто выходит из экструдера с пропариванием. Сразу после его выхода вода немедленно испаряется, охлаждая тесто и снижая содержание влаги от 25 до 30%.

Затем тесто подают во второй формующий экструдер, в котором оно дополнительно охлаждается ниже точки кипения воды, проталкивается через отверстие экструзионной головки и нарезается на пеллеты. Пеллеты с содержанием влаги от 25 до 30% подают в сушилку и дегидратируют до содержания влаги в пределах 7-10%, предпочтительно 8-9%. Затем пеллеты гранулируют. Гранулометрический состав может быть от 50 до 250 микрон. По существу целевой гранулометрический состав находится в пределах 178-250 микрон; максимально 212 микрон.

Гранулированный продукт может быть использован в напитках, таких как готовые к потреблению напитки, фруктовые соки, молочные напитки и газированные безалкогольные напитки, и в различных пищевых продуктах, таких как батончики, продукты из зерновых, пудинги, фруктовые коктейли, порошкообразные напитки, печенье, крекеры и т.п. Растворимая овсяная мука также может быть использована для получения пищевых продуктов с мягкой консистенцией, таких как мороженое и йогурт. Этот список включает не все продукты, и специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, следует понимать, что растворимая овсяная или ячменная мука может быть добавлена в другие напитки и пищевые продукты, не выходя за рамки настоящего изобретения.

Например, напиток содержит от около 1% до около 25% растворимой овсяной или ячменной муки и от около 70% до около 95% общей влаги обычно от около 75% до около 90% от общей массы напитка. В состав могут входить подсластители, ароматизаторы, фрукты и другие материалы, если требуется.

Вода должна быть подходящей для применения в пищевых продуктах. Общую влагу могут составлять отчасти или целиком другие части питьевого пищевого продукта, такие как молоко, соки или другие содержащие воду компоненты. Например, молоко может быть натуральным (например, цельным 2%, 1% или обезжиренным) или ненатуральным (например, соевым). Также молоко может быть получено из сухого молока и воды.

Также напиток может включать фруктовый компонент. Фруктовый компонент может включать фруктовый сок, йогурт, содержащий фрукты, фруктовое пюре, свежие фрукты, консервированные фрукты, фруктовый щербет, порошкообразные сухофрукты и их комбинации. Как правило, фруктовый компонент имеет достаточно маленькие частицы, чтобы компонент мог быть безопасно проглочен без пережевывания. pH может быть отрегулирован фруктовым компонентом и/или добавленным подкислителем для получения заданного рН, например pH менее чем около 4,6.

Пищевые продукты включают продукты из зерновых и готовые к потреблению снэковые батончики. Подходящее количество гранулированного продукта добавляют в смесь пищевого продукта.

В напиток и пищевой продукт могут быть добавлены дополнительные ингредиенты. Такие ингредиенты могут включать ингредиенты не на основе зерновых. Например, могут быть включены ароматизаторы, красители, подсластители, соль, наряду с витаминами и минеральными веществами. В одном варианте изобретения для усиления вкуса продукта добавляют ароматизаторы, такие как клубника, шоколад или корица. Для обеспечения различных вкусов пищевого продукта могут быть добавлены ароматизаторы, придающие вкус и аромат других фруктов, например клубники, манго и бананов и их смесей. Могут быть добавлены специи, в частности корица. Дополнительно может быть использован любой желательный ароматизатор или ароматизаторы. Для обеспечения желаемой сладости в пищевой продукт могут быть добавлены подходящие подсластители: искусственные или натуральные. Например, может быть использован коричневый сахар, кленовый сахар или фруктовый сахар. Незерновой компонент пищевого продукта может быть добавлен от около 10 до 75 вес.% от общей массы продукта.

Другие необязательные ингредиенты, без ограничения, представляют собой соль, гидроколлоиды, полисахариды, загустители, кофеин, молочные продукты, сухие вещества кофе, сухие вещества чая, травы, нутрицевтические соединения, электролиты, витамины, минеральные вещества, аминокислоты, консерванты, спирт, красители, эмульгаторы и масла, известные из уровня техники, предшествующего изобретению.

Растворимая овсяная или ячменная мука включает растворимые волокна бета-глюкана, такого как бета-1, 3-глюкан, бета-1, 6-глюкан или бета-1, 4-глюкан или их смеси. Дополнительно к бета-глюкану, изначально присутствующему в овсе, также может быть добавлен бета-глюкан, одобренный федеральным управлением США по контролю качества пищевых продуктов, напитков и лекарственных средств. В конкретных вариантах изобретения овсяная мука предпочтительно содержит по меньшей мере от около 3 до 5% или от около 3,7 до 4% бета-глюкана. В конкретных вариантах изобретения овсяная мука, содержащаяся в жидком продукте, содержит от 0,1% до около 1,5% бета-глюкана или от около 0,8 до 1,3% бета-глюкана. Также могут быть использованы другие количества бета-глюкана.

Как указано выше, настоящее изобретение относится к здоровому питьевому продукту, который можно приготовить легко и быстро, при этом удобный для потребления на ходу, что делает его особенно привлекательным для потребителей с современным активным образом жизни.

Пример 1

Рецептура мучной смеси для процесса экструзии
Ингредиент	%
Мука из цельного овса	86,5
Сахар	5
Мальтодекстрин	5
Смесь токоферолов	0,5
Крахмал восковой кукурузы	3
Итого	100,00

Пример 2

Рецептура композиции крекеров обычно содержит цельную пшеничную муку или пшеничный глютен. Последний в рецептурном составе заменяют гидролизованной овсяной мукой для улучшения питательных свойств (польза для сердца) наряду с обеспечением адекватной прочности теста при раскатывании и нарезке на крекеры. Рецептура может включать:

Ингредиент	%
Модифицированный кукурузный крахмал	10,00
Овсяная мука гидролизованная	48,00
Овсяные хлопья, традиционные	17,00
Коричневый сахар - песок	12,00
Порошкообразный солод, Briess #10001	4,00
Порошкообразный лецитин, Centrolex F	2,00
Фосфат натрия - алюминия	0,80
Бикарбонат натрия	0,70
Соль тонкого помола	0,60
Кукурузное масло с TBHQ, ADM	5,00
Итого	100,00

Пример 3

Рецептура композиции овсяного мороженого
Ингредиент	%
2% молоко	87,0
Овсяная мука гидролизованная	6,5
Сахар	5,4
Какао-порошок	0,8
Ароматизатор	0,2
Модифицированный крахмал	0,1
Итого	100,00

Настоящее изобретение может быть выполнено в измененных вариантах, не выходя из объема изобретения. Вышеприведенные варианты не ограничивают, а только иллюстрируют настоящее изобретение. Объем притязаний по настоящему изобретению изложен в приложенной формуле изобретения, не ограничивается описанием, и все изменения, которые могут быть сделаны с учетом теории эквивалентов, также входят в объем настоящего изобретения.

1. Способ получения растворимой овсяной или ячменной муки, включающий:
образование цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси, содержащей цельную овсяную или ячменную муку, гранулированный сахар и по меньшей мере один антиоксидант,
гидратирование исходной смеси,
введение гидратированной цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси в экструдер,
желатинизацию и декстринизацию цельной овсяной или ячменной муки за счет механического воздействия и нагревания экструдера с получением растворимой овсяной или ячменной муки,
причем к исходной смеси в экструдере или до введения ее в экструдер добавляют воду.

2. Способ по п.1, в котором цельная овсяная или ячменная мука дополнительно включает мальтодекстрин.

3. Способ по п.2, в котором цельная овсяная или ячменная мучная исходная смесь включает от около 50 до около 95 вес.% цельной овсяной или ячменной муки, от около 3 до около 15 вес.% гранулированного сахара, от 0 до около 15 вес.% мальтодекстрина и эффективное количество по меньшей мере одного антиоксиданта.

4. Способ по п.3, в котором цельная овсяная или ячменная мучная исходная смесь включает от около 80 до около 95 вес.% цельной овсяной или ячменной муки.

5. Способ по п.4, в котором цельная овсяная или ячменная мучная исходная смесь включает от около 90 до около 95 вес.% цельной овсяной или ячменной муки.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий гранулирование растворимой овсяной или ячменной муки, вышедшей из экструдера.

7. Способ по п.1, в котором экструдер нагревают до температуры в цилиндре от около 140°F до около 250°F.

8. Способ по п.1, в котором экструзию проводят при температуре теста от около 212°F до около 260°F.

9. Способ по п.1, в котором исходную смесь гидратируют водой или паром.

10. Способ по п.9, в котором исходную смесь гидратируют до содержания влаги от около 25 до около 35%.

11. Способ по п.1, в котором перед введением исходной смеси в экструдер ее нагревают до температуры от около 140°F до около 250°F.

12. Способ получения напитка, содержащего растворимую цельную овсяную или ячменную муку, включающий:
образование цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси, содержащей цельную овсяную или ячменную муку, гранулированный сахар и по меньшей мере один антиоксидант,
гидратирование исходной смеси,
введение гидратированной цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси в экструдер,
желатинизацию и декстринизацию цельной овсяной или ячменной муки за счет механического воздействия и нагревания экструдера с получением растворимой овсяной или ячменной муки и
добавление растворимой овсяной или ячменной муки в напиток.

13. Способ по п.12, в котором напиток выбирают из группы, состоящей из фруктовых соков, молочных напитков и газированных безалкогольных напитков.

14. Способ по п.12, в котором растворимую овсяную муку добавляют для получения напитка, содержащего от 1 до 25% растворимых волокон от общей массы напитка.

15. Напиток, полученный способом по п.12.

16. Способ получения пищевого продукта, содержащего растворимую цельную овсяную или ячменную муку, включающий:
образование цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси, содержащей цельную овсяную или ячменную муку, гранулированный сахар и по меньшей мере один антиоксидант,
гидратирование исходной смеси,
введение гидратированной цельной овсяной или ячменной мучной исходной смеси, содержащей цельную овсяную или ячменную муку, гранулированный сахар и по меньшей мере один антиоксидант, в экструдер,
желатинизацию и декстринизацию цельной овсяной или ячменной муки за счет механического воздействия и нагревания экструдера с получением растворимой овсяной или ячменной муки и
добавление растворимой овсяной или ячменной муки в смесь для пищевого продукта.

17. Способ по п.16, в котором пищевой продукт выбирают из группы, состоящей из батончиков, продуктов из зерновых, пудингов, фруктовых коктейлей, мороженого, печенья и крекеров.