Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт

Авторы патента:


Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт
Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт
Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт
Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт
Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт
Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт

 


Владельцы патента RU 2594530:

Фрито-Лэй Норт Америка, Инк. (US)

Предложен экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт. Продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала от 8,2×10-12 до 6,9×10-11 м2. При этом до экструзии указанный желатинизированный крахмал имеет по меньшей мере одну из следующих характеристик. Время до достижения пика RVA составляет менее 100 секунд по данным измерения согласно Протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%, и/или вращательная вязкость при 80°С составляет от 0,1 Па·с до 10 Па·с, и/или логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0 до 2,5. Использование при производстве продукта желатинизированного крахмала с этими характеристиками позволяет экструдировать продукт при низких температурах с сохранением термочувствительных ингредиентов и получить продукт с легкой, пористой, хрустящей текстурой, демонстрирующий устойчивость к поглощению масла при его приправлении или обжарке. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

 

Предпосылки создания изобретения

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка является частичным продолжением находящейся одновременно на рассмотрении патентной заявки US 13/306634 под названием "Supercritical Fluid Extrusion Method, Apparatus and System for Making a Food Product", которая подана 29 ноября 2011 г. и содержание которой во всей полноте включено в настоящую заявку в порядке ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу изготовления усовершенствованного воздушного закусочного продукта, более точно, к способу изготовления воздушного экструдата, сохраняющего высокую питательную ценность исходных плодовых или овощных ингредиентов и имеющего новые формы и характеристики текстуры.

Описание уровня техники

Воздушные закусочные продукты являются популярными потребительскими товарами, на которые существуют высокий спрос. Закусочные продукты также могут играть важную роль в рационе потребителей, при этом резко вырос потребительский спрос на полезные для здоровья закусочные продукты.

Плоды и не содержащие крахмала овощи являются в целом хорошими источниками витаминов, минералов и других полезных соединений, таких как ингибиторы окисления. Различные плоды и овощи имеют высокое содержание различных питательных веществ, при этом министерством сельского хозяйства США (USDA) рекомендовано потребление от 5 до 13 порций плодов и овощей в сутки в зависимости от конкретных индивидуальных потребностей. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов рацион с высоким содержанием растительной клетчатки позволяет снижать риск возникновения рака некоторых видов, диабета, расстройств пищеварения и сердечных заболеваний, а также помогает контролировать вес.

Кроме того, витамины и минералы широко признаны как часть здорового рациона питания, а ингибиторы окисления могут снижать риск возникновения сердечных заболеваний и рака.

В идеале полезный для здоровья питательный закусочный продукт должен соответствовать нескольким критериям, которые включают предельное содержание жиров, в том числе насыщенных и трансжирных кислот, холестерина, натрия и добавленного сахара. Критерии предпочтительно также должны предусматривать включение в состав продуктов конкретных полезных для здоровья ингредиентов.

Хотя плоды и овощи могут употребляться в сыром или в свежеприготовленном виде, некоторые люди полагают, что употребление плодов и овощей в качестве закусочного продукта является непрактичным, неудобным и в целом нежелательным. Известные закусочные продукты из сушеных плодов и овощей в целом представляют собой дегидратированные ломтики цельных плодов или овощей. Эти дегидратированные ломтики обычно не имеют легкой, хрустящей текстуры, желаемой потребителями, и не сохраняют природные питательные вещества и вкусоароматические свойства исходных ингредиентов. Плодовые или овощные закусочные продукты других известных типов содержат незначительные или несущественные количества плодов или овощей и не отличаются от традиционных картофельных чипсов с точки зрения питательной ценности. Из уровня техники не известен закусочный продукт с легкой, хрустящей текстурой, способный обеспечивать высокое содержание плодов или овощей наряду дополнительными отличительными признаками перечисленных питательных закусочных продуктов

Известные готовые воздушные продукты, такие как закусочные продукты, производимые и предлагаемые на рынке под фирменным названием Cheetos®, обычно изготавливают путем экструзии кукурузной муки и/или других исходных материалов в условиях высокой температуры и давления через матрицу с небольшой выходной частью. Давление водяного пара в горячем экструдате заставляет его увеличиваться в объеме или раздуваться по мере выхода из небольшой выходной части. Как описано в патенте US 6607772, правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения, типичные ингредиенты исходного сырья состоят из кукурузной муки и воды. Экструзия в условиях высокой температуры и давления не является идеальной в случае плодов и овощей по причинам, которым подробно описаны далее.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложен обладающий отличным вкусом, полезный для здоровья, экструдированный воздушный закусочный продукт с высоким содержанием термочувствительных ингредиентов, таких как сухое вещество плодов и овощей, и легкой, хрустящей текстурой. Сухое вещество плодов и овощей входит в состав воздушного закусочного продукта в качестве ингредиента в различных формах. Согласно одной из особенностей изобретения смешивают плодовые или овощные ингредиенты с желатинизированным крахмалом внутри экструдера, и нагнетают в смесь сверхкритическую жидкотекучую среду под давлением. Выходящая из экструдера сверхкритическая жидкотекучая среда превращается в газ после достижения атмосферного давления, в результате чего экструдат увеличивается в объеме.

В одном из вариантов осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала от 8,2×10-12 до 6,9×10-11 кв. м; при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет по меньшей мере одно из следующего: время до достижения пика RVA (RVA Time to Peak) менее 100 секунд по данным измерения согласно Протоколу RVA (RVA Protocol) при содержании сухого вещества 20%; вращательную вязкость при 80°C от 0,1 Па·с до 10 Па·с; или логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0 до 2,5.

В другом варианте осуществления желатинизированный крахмал имеет вращательную вязкость при 80°C от 0,1 Па·с до 10 Па·с. В еще одном варианте осуществления желатинизированный крахмал имеет логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0 до 2,5. В другом варианте осуществления желатинизированный крахмал имеет время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%.

Согласно другой особенности изобретения режут экструдат на куски и подвергают последующей конкретной обработке с целью изменения его структуры. В одном из вариантов осуществления подвергают цилиндрический экструдат вакуумной сушке, в результате которой в нем образуется осевое отверстие для формирования эктрудированного продукта. В другом варианте осуществления подвергают экструдат струйной ударной сушке, в результате которой он дополнительно увеличивается в объеме и раздувается. Эти, а также другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания.

Краткое описание чертежей

В прилагаемой формуле изобретения изложены предполагаемые элементы новизны, характеризующие изобретение. Тем не менее, само изобретение, а также предпочтительный способ его применения, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты из следующего далее подробного описания наглядных вариантов осуществления со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематически показано устройство, используемое для изготовления экструдированного закусочного продукта согласно настоящему изобретению,

на фиг. 2 показан вид в перспективе изготовленного согласно настоящему изобретению закусочного продукта с осевым отверстием,

на фиг. 3 показан вид в перспективе изготовленного согласно настоящему изобретению закусочного продукта в форме подушечки с внутренней частью низкой плотности,

на фиг. 4 показана диаграмма, иллюстрирующая определенный с помощью экспресс-анализатора вязкости (RVA) профиль вязкости различных крахмалов, испытанных в настоящем изобретении,

на фиг. 5 показан профиль распределения пустот по размерам у закусочного продукта согласно двум вариантам осуществления настоящего изобретению и у известного закусочного продукта.

Подробное описание

Экструдированным закусочным продуктом согласно настоящему изобретению является экструдированный закусочный продукт, сохраняющий значительную долю термочувствительных компонентов, содержащихся в исходных ингредиентах, таких как натуральные вкусоароматические и питательные вещества, и имеющий легкую, хрустящую текстуру. Неограничивающие примеры термочувствительных ингредиентов или ингредиентов, содержащих термочувствительные компоненты, включают ингредиенты на основе плодов и овощей, ингредиенты с высоким содержанием сахара, некоторые белки, такие как сывороточные белки, вкусоароматические соединения, выделенные из их природного источника (натуральные вкусоароматические соединения) или синтезированные (синтетические вкусоароматические соединения), и красители.

Термочувствительные компоненты сохраняются при обработке согласно настоящему изобретению за счет поддержания на протяжении всей обработки температуры экструдированных ингредиентов ниже температуры разложения термочувствительных компонентов. В наиболее общем смысле взорванные или воздушные экструдаты изготавливают при температурах ниже температуры кипения воды (около 100°C). Тем не менее, настоящее изобретение также применимо при еще более низких температурах, за счет чего дополнительно увеличивается число термочувствительных ингредиентов, которые сохраняются при обработке. В одном из вариантов осуществления поддерживают температуру ингредиентов на уровне ниже около 90°C; в одном из предпочтительных вариантов осуществления поддерживают температуру на уровне ниже около 85°C; в одном из наиболее предпочтительных вариантов осуществления поддерживают температуру на уровне ниже около 80°C.

Как описано ранее, известные воздушные продукты изготавливают путем нагрева ингредиентов внутри экструдера до температуры выше температуры кипения воды (или выше около 100°C) под высоким давлением, пропускают их через выходную часть матрицы, и испаряют воду, которая превращается в пар, увеличивающий экструдат в объеме. Во многих известных технологиях также нагревают ингредиенты до температур значительно выше 100°C, чтобы желатинизировать любые крахмалы, содержащиеся в исходных ингредиентах. В настоящем изобретении исключен нагрев ингредиентов выше температуры кипения воды за счет использования в качестве средства увеличения в объеме сверхкритической жидкотекучей среды, которая может нагнетаться в ингредиенты внутри экструдера в жидком или сверхкритическом состоянии при низкой температуре. Поскольку экструдер не имеет пропаривателя, в процессе экструзии сохраняются любые термочувствительные компоненты исходных ингредиентов, что не осуществлялось никогда ранее.

На фиг. 1 схематически показан вид в поперечном разрезе экструдера с использованием сверхкритической жидкотекучей среды согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Экструдером 10 может являться одношнековый или многошнековый экструдер. В одном из предпочтительных вариантов осуществления экструдером является двухшнековый экструдер. В целом экструдер может представлять собой любое устройство для смешивания ингредиентов под давлением и продавливания смеси ингредиентов по меньшей мере через одну выходную часть матрицы с целью получения экструдата. В экструдер подают ингредиенты и необязательно воду. В одном из вариантов осуществления ингредиенты предварительно обрабатывают водой до их подачи в экструдер. Для подачи предварительно обработанных ингредиентов в экструдер 10 может использоваться насос высокого давления (не показанный). Из источника 60 в экструдер 10 подают сверхкритическую жидкотекучую среду через отверстие 30, расположенное за входом 20. Источник сверхкритической жидкотекучей среды может содержать несколько баков, насосов, теплообменников, дозаторов и клапанов (не показанных) для подачи в экструдер жидкотекучей среды в сверхкритическом состоянии. В одном из предпочтительных вариантов осуществления сверхкритической жидкотекучей средой является двуокись углерода, параметры которой превышают ее сверхкритические параметры (около 31°C и 1087 фунтов на кв. дюйм), в результате чего она находится в сверхкритическом состоянии. Экструдер также может содержать одну или несколько рубашек 80 теплообменника. Через рубашки 80 может нагнетаться охлаждающая жидкость, такая как вода, для охлаждения цилиндра и ингредиентов внутри экструдера.

Сверхкритическая жидкотекучая среда смешивается с ингредиентами внутри экструдера 10 и растворяется в них, в результате чего образуется расплав или густая масса. Когда густая масса в виде экструдата выходит из экструдера 10 через выходную часть 70 на рабочую поверхность матрицы 40, сверхкритическая жидкотекучая среда превращается в газ и при изменении своего состояния увеличивает экструдат 50 в объеме. В результате на выходе экструдера получают экструдированный продукт, увеличившийся в объеме за счет образования небольших ячеек с воздухом одинакового размера там, где сверхкритическая жидкотекучая среда перешла из жидкого состояния в газообразное состояние. Отдельные ячейки поддерживаются окружающей структурой крахмала и других ингредиентов. В одном из вариантов осуществления впрыскивают сверхкритическую жидкотекучую среду в экструдер в количестве от около 0,1% до 3% по весу ингредиентов, подаваемых в экструдер. В одном из предпочтительных вариантов осуществления впрыскивают сверхкритическую жидкотекучую среду в количестве от около 0,5% до 2,5%, а в одном из наиболее предпочтительных вариантов осуществления от около 0,8% до 2,0%.

Небольшие пустоты, образующиеся при превращении сверхкритической жидкотекучей среды в газ, можно легко отличить от пустот, образующихся в готовых воздушных продуктах, изготавливаемых путем высокотемпературной экструзии. В целом пустоты имеют значительно более однородные размеры, сгруппированные ближе к нижней границе размерного ряда. В отличие от этого, распределение размеров пустот по размерному ряду в готовых воздушных экструдатах является более случайным. На фиг. 5 показана диаграмма, иллюстрирующая процент пустот, размер которых находится в пределах от около 0,005 мм до около 2 мм. Линиями 502 и 504 представлены два различных экструдата, полученных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, а линией 506 представлен готовый воздушный продукт, полученный путем высокотемпературной экструзии. Ячеистая структура экструдатов, полученных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, заметно отличается распределением ячеек по размерам от готового воздушного продукта, полученного путем высокотемпературной экструзии.

В одном из вариантов осуществления готовые продукты, изготавливаемые из экструдатов, полученных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, сохраняют одинаковый или сходный размер ячеек и их распределение по размерам на протяжении любого процесса после экструзии, такого как процесс сушки. Тем не менее, размер, структура и распределение ячеек по размерам также могут модифицироваться до или во время послеэкструзионной обработки. Например, из обычно сферических ячеек путем растягивания экструдата до или после резки на куски могут формироваться ячейки сфероидной, яйцевидной или эллипсоидной форм. Структура и текстура ячеек также может модифицироваться другими способами путем послеэкструзионной обработки, как подробно описано далее.

В одном из вариантов осуществления также корректируется содержание исходных ингредиентов и влаги с целью получения экструдата, который можно эффективно разрезать на рабочей поверхности матрицы на куски, сохраняющие увеличенный объем во время последующих операций сушки. Заявителем было обнаружено, что на описанном выше оборудовании могут обрабатываться желатинизированные крахмалы с конкретными характеристиками и профилями вязкости в сочетании с исходным содержанием влаги с целью получения экструдата, который с помощью вращающегося резака может разрезаться на отдельные куски на рабочей поверхности матрицы и затем подвергаться сушке различными методами с целью получения кусков закусочного продукта с воздушной структурой низкой плотности.

Предпочтительными крахмалами, используемыми в настоящем изобретении, являются желатинизированные крахмалы, имеющие определенный с помощью экспресс-анализатора вязкости (RVA) профиль вязкости, который является признаком других важных характеристик крахмалов, эффективно применимых в настоящем изобретении, включая гидратацию, разжижение при сдвиге, предельное статическое напряжение сдвига, пленкообразование и коэффициент диффузии. Крахмалы, используемые в составе ингредиентов в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, должны быть желатинизированы, поскольку в экструдере отсутствует пропариватель. Предпочтительными желатинизированными крахмалами, эффективно применимыми в настоящем изобретении, являются крахмал XPANDR612 производства А.Е. Staley Company (Декейтер, шт. Иллинойс, США) и желатинизированный экструдированный рисовый крахмал (менее эффективный, чем крахмал XPANDR612). Эти крахмалы были выбраны после экструзии крахмалов множества типов, включая природные крахмалы и декстринизированные крахмалы, множества различных производителей через экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды при различных содержаниях влаги.

На фиг. 4 проиллюстрировано несколько примеров профилей RVA у крахмалов, испытанных в описанном выше и показанном на фиг. 1 экструдере с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Кривая 412 RVA отображает 412 крахмал XPANDR612, наиболее эффективно применимый в настоящем изобретении.

На фиг. 4 также показаны кривые 414, 416 и 418 RVA нескольких других крахмалов, испытанных в экструдере с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Интересно, что форма кривой RVA экструдированного желатинизированного рисового крахмала, который также применим в настоящем изобретении, имеет большое сходство с формой кривой 412 RVA крахмала XPANDR612. Анализ с использованием RVA осуществлялся в следующих условиях: выдерживали образец при температуре около 25°C в течение около 3 минут, повышали температуру до около 90°C в течение следующих приблизительно 7 минут, поддерживали температуру около 90°C в течение следующих 4 минут, снижали до около 50°C в течение следующих 4 минут и поддерживали температуру 50°C в течение последней минуты.

Описанный экспресс-анализ вязкости осуществляли с использованием модели RVA-4 экспресс-анализатора вязкости производства компании Newport Scientific. Для определения профиля вязкости каждого образца использовали следующую процедуру:

(1) определили содержание влаги в образце (для сбора данных содержания влаги в этих испытаниях использовали анализатор влажности Mettler Toledo HR-83);

(2) определили количество образца, добавляемого до 15% содержания сухого вещества;

(3) тарировали металлический контейнер для образцов на весах и добавили заданное количество образца;

(4) добавили деионизированную воду до показания весов 28 г;

(5) очистили дно контейнера для образцов стеклянной палочкой (без взбалтывания), чтобы обеспечить надлежащее перемешивание образца;

(6) поместили пластмассовую лопатку в контейнер для образца;

(7) поместили контейнер для образцов с лопаткой в RVA;

(8) выбрали температурный профиль, описанный выше и проиллюстрированный на фиг. 4, и ожидали достижения установленной температуры в RVA;

(9) протолкнули контейнер для образцов в RVA;

(10) ожидали приблизительно 20 минут до завершения анализа. Описанная процедура именуется протоколом RVA.

Как показано на фиг. 4, кривые 414, 416 и 418 заметно отличаются от кривой 412. Кривая 412 вязкости достигает максимума 412А, составляющего около 600 единиц по экспресс-анализатору вязкости (RVU; 1 RVU = приблизительно 12 сП) примерно через 2 минуты, затем падает до минимума 412 В около 42 RVU примерно через 15 минут и достигает конечной точки 412С около 64 RVU через 19 минут. Согласно константе Штарка кривая 414 (отображающая образец крахмала из рисовой муки) имеет два уровня увеличивающейся вязкости, кривая 416 (отображающая образец крахмала из тапиоки) имеет длительный отрезок, на котором вязкость не изменяется, после чего быстро достигается максимум, минимум и конечный максимум, а кривая 418 (отображающая образец желатинизированного кукурузного крахмала) имеет относительно плоский, постепенно возрастающий профиль вязкости.

Соответственно, крахмал, который может использоваться в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, имеет максимальную вязкость от около 500 до около 700 RVU в интервале около 1-6 минут, минимальную вязкость от около 20 до 60 RVU в интервале около 12-18 минут и конечную вязкость от около 45 до 85 RVU примерно через 19 минут при измерения с использованием протокола RVA.

Крахмал XPANDR612 имеет три других важных характеристики, очевидных из профиля вязкости. Во-первых, он быстро гидратируется при добавлении в воду в условиях сдвига и при низкой температуре, и желатинизируется. Это отображено на участке кривой 412 профиля на фиг. 4 между началом кривой и максимумом 412А вязкости. На этом участке гранулы крахмала набухают по мере поглощения воды. На остальных кривых вязкости крахмала набухание отсутствует или происходит очень поздно и только после значительного повышения температуры.

Во-вторых, положение максимума 412А вязкости и быстрый спад кривой профиля вязкости до минимума 412 В вязкости после достижения максимума, а затем достижение конечной вязкости 412С говорит об идеальном характере изменения в условиях экструзии с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Крахмал не только быстро желатинизируется, но также имеет желательные пленкообразующие свойства. Вне связи с какой-либо теорией заявитель полагает, что сверхкритическая жидкотекучая среда впрыскивается в смесь крахмала в момент, близкий к точке максимума 412А вязкости, что позволяет крахмальной матрице захватывать и стабилизировать сверхкритическую жидкотекучую среду. После впрыскивания сверхкритической жидкотекучей среды крахмал демонстрирует характеристики "разжижения при сдвиге", отображенные участком между максимумом 412А вязкости и минимумом 412 В вязкости, что позволяет ему эффективно протекать через экструдер и выходную часть матрицы. Характеристики разжижения при сдвиге также сохраняются на протяжении определенного интервала температур и времени после достижения максимума 412А вязкости.

В-третьих, в желатинизированном крахмале, применимом в настоящем изобретении, содержатся амилоза и амилопектин в желательном соотношении. При высоком содержании амилозы в крахмалах страдает кристалличность амилопектина, и из них не образуются такие же "липкие" гели, как из крахмалов с высоким содержанием амилопектина. Тем не менее, из крахмалов с высоким содержанием амилозы образуются более прочные гели и пленки. Вне связи с какой-либо теорией заявитель полагает, что крахмал с высоким содержанием амилозы помогает стабилизировать и удерживать ячейки сверхкритической жидкотекучей среды внутри экструдата и сохраняет увеличенную в объеме структуру экструдата после послеэкструзионной обработки, включая операции сушки. Крахмал, используемый в настоящем изобретении, имеет низкий коэффициент диффузии сверхкритической двуокиси углерода, что препятствует утечке двуокиси углерода из ячеек при их увеличении в объеме. До желатинизации крахмал XPANDR612 имеет высокое содержание амилопектина, но в результате желатинизации часть амилопектина преобразуется в амилозу, в результате чего в крахмале увеличивается соотношение амилозы и амилопектина.

Желатинизированные крахмалы, используемые в настоящем изобретении, позволяют эффективно резать экструдат на отдельные куски на рабочей поверхности матрицы (что было невозможно при использовании крахмалов других типов), и обеспечивают получение готового продукта с приемлемой легкой, воздушной, хрустящей структурой в отличие от более твердой и более плотной текстуры, придаваемой остальными крахмалами, которые были испытаны.

Когда для изготовления экструдированных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевых продуктов используют желатинизированные крахмалы с описанными характеристиками, такие продукты можно отличить от продуктов, изготовленных с использованием других крахмалов несколькими различными способами. В первом эксперименте подвергли экструдаты, полученные с использованием сверхкритической жидкотекучей среды описанным выше способом с использованием различных крахмалов, испытанию на проницаемость для двуокиси углерода. Чтобы определить проницаемость, измерили поток двуокиси углерода через куски экструдата. Для изготовления экструдата использовали крахмал и воду (25% по весу) в качестве единственных исходных ингредиентов. Разрезали экструдат на куски на рабочей поверхности матрицы и поместили в жидкий азот, в результате чего пористая структура, образовавшаяся в результате экструзии, затвердела. Затем подвергли куски экструдата лиофилизации до содержания влаги около 4% по весу.

Определили проницаемость каждого куска с использованием цилиндрического сосуда под давлением с отверстием диаметром 5 мм одном конце. Разрезали кусок экструдата пополам в длину и с помощью эпоксидной смолы прикрепили к внутренней поверхности сосуда, полностью закрыв отверстие. Кусок экструдата находился непосредственно над отверстием, имитируя поток двуокиси углерода, направленный изнутри куска наружу через отверстие. Создали в сосуде избыточное манометрическое давление 1,7 атмосферы (приблизительно абсолютное давление 2,7 атмосферы) с помощью двуокиси углерода, и с помощью датчика давления определили падение давления с течением времени в цилиндрическом сосуде. В качестве датчика использовали масштабируемый бесшкальный манометр производства компании Emerson, модель №3051S1TG1A2E11A2A. В качестве регистратора данных использовали портативный ручной регистратор данных производства компании Omega, модель №OM-DAQPRO-5300. Определи падение давления с течением времени. Рассчитали проницаемость (к) согласно закону Дарси с использованием данных давления, собранных при манометрическом давлении 1 атмосфера (абсолютном давлении 2 атмосферы) и близком к нему давлении.

Проницаемость кусков экструдата, которые были изготовлены из желатинизированных крахмалов и имели желательную легкую, воздушную, хрустящую структуру, составляла от 8,2×10-12 до 6,9×10-11 кв. м. Все нежелательные куски экструдата, которые были изготовлены с использованием другого желатинизированного крахмала, имели проницаемость вне этого интервала, или их можно было отличить на основании одной из описанных далее характеристик. Когда указывается, что экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды продукт содержит матрицу из желатинизированного крахмала с проницаемостью от 8,2×10-12 до 6,9×10-11 кв. м., предполагается, что измерение выполнено согласно описанной выше процедуре, которая может быть названа протоколом измерении проницаемости крахмальной матрицы.

Во втором эксперименте проанализировали кривые RVA для разнообразных крахмалов, использованных для получения кусков экструдата, согласно описанному выше протоколу RVA за исключением того, что использовали при анализе содержание сухого вещества 20%. Наиболее применимым показателем RVA, который помогал отличать желатинизированные крахмалы, из которых получали желательные экструдаты, от крахмалов, из которых получали нежелательные экструдаты, являлось время, которое потребовалось для достижения максимума вязкости (называемое в описании временем до достижения пика RVA). Время до достижения пика RVA у желатинизированных крахмалов, из которых получали желательные экструдаты с желательной легкой, воздушной, хрустящей структурой и проницаемостью с желательном интервале, составляло менее 100 секунд.

В третьем эксперименте определили вращательную вязкость для разнообразных крахмалов, использованных для получения кусков экструдата. Для определения профиля вращательной вязкости использовали реометр серии Physica MCR 301 производства компании Anton Paar с лопастной насадкой (ST22-4V-16 19159). Довели температуру от 25°C до 100°C со скоростью 2°C в минуту, и определили вязкость. Использовали следующую процедуру для определения вращательной вязкости каждого образца: (1) определили количество крахмала, добавляемого до содержания сухого вещества 20%; (2) смешали образец с водой, чтобы получить однородный гель; (3) загрузили образец в чашу реометра производства компании Anton Paar (номер детали 19039 СС27); (4) определили вязкость по мере повышения температуры. Вращательная вязкость желатинизированных крахмалов, использованных для получения экструдатов с использованием сверхкритической жидкотекучей среды с желательной легкой, воздушной, хрустящей структурой и проницаемостью в желательном интервале, составляла от 0,1 Па·с до 10 Па·с при 80°C. Описанный способ определения вращательной вязкости именуется в описании протоколом определения вращательной вязкости.

Также использовали реометр серии Physica MCR 301 производства компании Anton Paar для сбора данных другого типа данных крахмала, использованного для получения экструдатов с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Определили модуль накопления при сдвиге (С) с использованием 50-мм пластинчатой насадки (PP50/S 18796). Использовали следующую процедуру для определения модуля накопления при сдвиге каждого образца: (1) определили количество крахмала, добавляемого до содержания сухого вещества 20%; (2) смешали образец с водой, чтобы получить однородный гель; (3) поместили гель на пластину; (4) опустили верхнюю пластину до достижения 1-мм зазора; (5) удалили избыток геля путем обрезки по бокам от верхней пластины; (6) осуществили изменение амплитуды в следующих условиях: частота колебаний образца составляла 1 герц, деформация диска при осцилляции составляла 0,01-1,000% с наклоном 6 пунктов на десятичное значение при 25°C. (7) Определили модули накопления при сдвиге и вязкости, и построили график зависимости модуля накопления при сдвиге и напряжения сдвига в двойном логарифмическом масштабе. При логарифме напряжения сдвига от 0% до 2,5% логарифм G′ (в паскалях) экструдата, полученного из желатинизированных крахмалов, с желательной легкой, воздушной, хрустящей структурой и проницаемостью в желательном интервале, составлял от 1,25 до 2,25. Описанный выше способ определения G′ именуется в описании протоколом определения модуля накопления при сдвиге.

Соответственно, в одном из вариантов осуществления изобретения экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала от 8,2×10-12 до 6,9×10-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%. В другом варианте осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала 8,2×10-12 до 6,9×10-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет вращательную вязкость от 0,1 Па·с до 10 Па·с при 80°C. В еще одном варианте осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала 8,2×10-12 до 6,9×10-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0% до 2,5%. В одном из предпочтительных вариантов осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала 8,2×10-12 до 6,9×10-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет по меньшей мере одно из следующего: время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%; вращательную вязкость от 0,1 Па·с до 10 Па·с при 80°C; или логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0% до 2,5%.

В качестве альтернативы, природные крахмалы могут желатинизироваться на стадии, предшествующей подаче в экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Чтобы такие желатинизированные крахмалы могли использоваться в настоящем изобретении, они должны обладать характеристиками, сходными с характеристиками описанного выше крахмала XPANDR612. Характеристики природных крахмалов, подвергнутых желатинизации на стадии, предшествующей экструзии, могут регулироваться путем выбора исходных ингредиентов, температуры, времени, содержания влаги и степени сдвига, прилагаемого во время желатинизации. Эти переменные величины могут быть определены специалистом в данной области техники с целью достижения соответствующих характеристик крахмала без излишнего экспериментирования после ознакомления с настоящим описанием. Кроме того, желатинизированные крахмалы должны охлаждаться до смешивания в бункере, питающем экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, или внутри самого экструдера с какими-либо термочувствительными компонентами, которые в конечном итоге экструдируют через экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. В одном из вариантов осуществления смесь желатинизированного крахмала охлаждают до температуры ниже около 90°C, а в одном из предпочтительных вариантов осуществления до температуры ниже около 80°C.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения исходные ингредиенты также включают по меньшей мере ингредиенты на основе плодов или ингредиенты на основе овощей. Термин плоды используется в кулинарном смысле и означает сладкие и мясистые плоды растений. Примеры плодов включают без ограничения яблоко, клубнику, чернику, клюкву, сливу, персик, манго, банан, грушу, виноград и апельсин. Термин овощи используется в кулинарном смысле и в отличие от сладких плодов означает пряные, острые и пикантные плоды растений. Примеры овощей включают без ограничения картофель, сладкий картофель, сахарную кукурузу, ямс, таро, банан овощной, зеленый горошек и чечевицу, тыкву, томат, лук, морковь, сладкий перец, свеклу, огурец, брокколи и плоды тыквенных растений. Каждый из различных плодов и овощей, используемых в настоящем изобретении, имеет высокое содержание различных питательных веществ и обладает питательной ценностью, отличающейся от содержащих крахмал зерен, таких как зерна кукурузы, риса и пшеницы.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления в порции готового закусочного продукта согласно настоящему изобретению весом 1 унция содержится по меньшей мере 1 порция плодов или овощей.

В другом предпочтительном варианте осуществления в порции закусочного продукта согласно настоящему изобретению весом 1 унция содержится по меньшей мере 1,5 порции плодов или овощей. В еще одном предпочтительном варианте осуществления в порции закусочного продукта согласно настоящему изобретению весом 1 унция содержится по меньшей 2 порции плодов или овощей.

Согласно рекомендациям министерства сельского хозяйства США (USDA) порция овощей составляет 1/2 чашки измельченных овощей. Например, согласно рекомендациям USDA 1 порция тыквы равна 1/2 чашки сырой тыквы, нарезанной кубиками размером 1 дюйм, а 1 порция томатов равна 1/2 чашки измельченных или нарезанных ломтиками томатов. Подразумевается, что порция овощей имеет определенное содержание влаги и сухого вещества. Сухое вещество овощей и сухое вещество плодов означает не содержащие воды компоненты овощей и плодов, соответственно. Так, порция овощей имеет определенное содержание овощей в пересчете на сухое вещество, а порция плодов имеет определенное содержание плодов пересчете на сухое вещество. В национальной справочной базе данных питательных веществ USDA установлен вес порции овощей, содержащейся в 1/2 чашки, и среднее содержание влаги и, соответственно, сухого вещества в порции овощей. Например, в Таблице 1 представлен профиль питательных веществ, содержащихся в 1 чашке или в 180 граммах красных, спелых, сырых круглогодично выращиваемых средних томатов по оценке http://4vvvw.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/.

Используемый термин порция плодов или порция овощей означает количество сухого вещества плодов или сухого вещества овощей, эквивалентное 1/2 чашки (118 куб. см) измельченных плодов или овощей в пересчете на сухое вещество в соответствии с Национальной справочной базой данных питательных веществ USDA, (выпуск 19, 2006 г.), которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку. Согласно Таблице 1 одна чашка красных, спелых, сырых круглогодично выращиваемых средних томатов весит 180 грамм, имеет содержание воды 94,5% по весу и содержание сухого вещества овощей 5,5%. Одна порция сырых томатов (1/2 чашки) имеет общий вес 90 грамм. Следовательно, 4,95 грамма (5,5% сухого вещества х 90 грамм общего веса) сухого вещества томатов в готовом продукте эквивалентно одной порции овощей. (Как известно специалистам в данной области техники, овощные порошки обычно имеют собственное содержание влаги, например, томатный порошок может содержать менее около 4% влаги по весу. Следовательно, требуемое количество томатного порошка в одной порции овощей может точно не совпадать с требуемым количеством сухого вещества томата в одной порции овощей.) Так, в закусочном продукте, содержащем одну треть порции овощей, содержится приблизительно 4,95 грамма сухого вещества томатов на порцию весом 1 унция. Следовательно, в одном из вариантов осуществления сухое вещество овощей может добавляться в количестве, достаточном для обеспечения по меньшей мере 0,5 порции овощей или по меньшей мере 1 порции овощей, в одном из предпочтительных вариантов осуществления в количестве, достаточном для обеспечения 1,5 порций овощей, а в другом предпочтительном варианте осуществления в количестве, достаточном для обеспечения 2 или 2,5 порций овощей. Следует отметить, что закусочный продукт, содержащий 2 порций овощей, также содержит 1 порцию овощей и 1,5 порции овощей. Соответственно, эти показатели понимаются как минимальные значения, включающие все более высокие показатели содержания порций овощей. Используемый термин одна порция плодов или одна порция овощей означает количество сухого вещества плодов и овощей, эквивалентное 1/2 чашки (118 куб. см) измельченных плодов или овощей в пересчете на сухое вещество в соответствии с Национальной справочной базой данных питательных веществ USDA (выпуск 19, 2006 г.), которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения в качестве ингредиента закусочного продукта согласно настоящему изобретению используется овощной порошок. Используемый термин овощной порошок означает частично дегидратированные хлопья сухого вещества овощей. Обычно овощной порошок имеет содержание влаги от около от около 1% до около 4%. В овощном порошке также могут содержаться такие ингредиенты, как рисовая мука и/или лецитин в качестве технологических добавок. В одном из вариантов осуществления овощной порошок представляет собой смесь различных овощных порошков. Неограничивающие примеры овощных порошков, которые могут использоваться в настоящем изобретении, включают порошки, полученные из томата, моркови, зеленого перца, тыквы, плодов тыквенных растений, огурца, шпината, брокколи, свеклы, столовой свеклы, петрушки и лука.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве ингредиента закусочного продукта согласно настоящему изобретению используется плодовый порошок. Используемый термин плодовый порошок означает частично дегидратированные хлопья сухого вещества плодов. Обычно плодовый порошок имеет содержание влаги от около от около 1% до около 4%. В плодовом порошке также могут содержаться такие ингредиенты, как рисовая мука и/или лецитин в качестве технологических добавок. В одном из вариантов осуществления плодовый порошок представляет собой смесь различных плодовых порошков. Неограничивающие примеры плодовых порошков, которые могут использоваться в настоящем изобретении, включают порошки, полученные из ягод, клубники, черники, малины, манго, банана, яблока, ананаса, апельсина и клюквы.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения в исходные ингредиенты могут включаться другие термочувствительные ингредиенты. Сывороточные белки подвержены разрушению в процессе тепловой обработки. При нагреве до температур выше около 60°C-70°C может происходить денатурация белков или потеря ими большей части формы/структуры, а также частичный гидролиз. Сывороточные белки также имеют реакционные центры, участвующие в реакции Майяра с сахарами и декстринами, содержащимися в крахмалах, при нагреве сывороточного белка и крахмала. Сывороточные белки могут включаться в состав ингредиентов согласно настоящему изобретению и выдерживать экструзию без денатурации и участия в реакции Майяра.

В состав экструдированного продукта согласно настоящему изобретению также могут включаться термостойкие крахмалы. Термостойкими крахмалами являются крахмалы, которые могут подвергаться воздействию высоких температур без изменения структуры крахмала или желатинизации. Тем не менее, когда термостойкие крахмалы используются в известных технологиях экструзии при высоких температурах/усилиях сдвига вместе с нетермостойкими крахмалами, происходит разложение термостойких крахмалов. В отличие от этого, термостойкие крахмалы могут использоваться в способе и устройстве согласно настоящему изобретению экструзию, что позволяет увеличивать содержание клетчатки в готовом продукте.

Заявителем также было установлено, что исходное содержание влаги в исходных ингредиентах предпочтительно должно составлять от около 25% до 35% по весу. Минимальное содержание влаги, которое использовалось заявителем для получения приемлемого продукта, в некоторых случаях составляет 16% по весу (в большинстве случае более эффективным является минимальное содержание влаги 20%), а максимальное исходное содержание влаги составляет 40% по весу. Количество добавленной воды, необходимой для достижения предпочтительного содержания влаги, варьирует в зависимости от содержания влаги в исходных ингредиентах. Если плодовые или овощные ингредиенты представляют собой плодовые или овощные порошки, может требоваться больше воды, а при использовании в качестве исходных ингредиентов плодовых или овощных соков или пюре может добавляться меньше воды.

Экструдаты, получаемые при исходном содержании влаги более 40%, являются слишком мягкими для того, чтобы их можно было эффективно разрезать на отдельные куски на рабочей поверхности матрицы, поскольку их структура оседает вскоре после выхода с рабочей поверхности матрицы, и для получения приемлемого готового продукта требуется чрезмерная послеэкструзионная сушка. При исходном содержании влаги менее 15% смесь может быть неспособна образовывать связную густую массу или плавиться, растворяться и захватывать сверхкритическую жидкотекучую среду, и может нагреваться внутри экструдера вследствие трения и достигать температур значительно выше 100°C. Например, заявители наблюдали, что смеси ингредиентов с содержанием влаги менее 15% издавали "хлопающий" звук на выходе из экструдера, что является признаком того, что сверхкритическая жидкотекучая среда улетучивается из экструдата и в достаточной степени не способствует увеличению продукта в объеме. Хлопки также являются результатом мгновенного испарения водяного пара из экструдата. Соответственно, показатель 15% не является теоретическим минимумом содержания влаги в гидратированной смеси ингредиентов. Содержание влаги в заданной смеси ингредиентов может снижаться до тех пор, пока из нее не начнет выделяться пар при выходе из матрицы экструдера.

При использовании ненадлежащим образом гидратированной смеси ингредиентов экструдат не обладает желаемой воздушной текстурой. В отличие от этого, когда содержание влаги находится в пределах от 15% до 40%, процесс экструзии протекает сравнительно бесшумно, а воздушная структура экструдат сохраняется и увеличивается в объеме во время послеэкструзионной обработки. В одном из предпочтительных вариантов осуществления содержание влаги в смеси внутри экструдера составляет от 20% до 40% по весу.

В составе конкретного продукта согласно настоящему изобретению должно содержаться по меньшей мере 30% описанного желатинизированного крахмала в пересчете на сухое вещество, а при использовании круглой матрицы до 50% плодового или овощного порошка (или их смеси) в пересчете на сухое вещество с сохранением воздушной, хрустящей текстуры продукта, желательной для потребителей. При использовании в настоящем изобретении плоской матрицы для изготовления листового экструдата могут использоваться даже еще большие количества плодового и овощного порошков, до 60% по весу в пересчете на сухое вещество. Кроме того, в составы согласно настоящему изобретению может включаться до 10% по весу в пересчете на сухое вещество природных (не желатинизированных) крахмалов с получением продукта с желаемой структурой и текстурой.

Таким образом, при сочетании ингредиентов, содержащих термочувствительные компоненты, с описанными желатинизированными крахмалами и при условии содержания влаги в предпочтительном интервале получают экструдат, который может разрезаться на рабочей поверхности матрицы с использованием известного из техники вращающегося резака. Накапливающиеся вблизи выхода матрицы куски экструдата надлежащим образом сохраняют форму и структуру. Такие куски экструдата не известны из техники.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения для получения кусков экструдата с желаемыми физическими свойствами может использоваться выходная часть матрицы других форм. В одном из вариантов осуществления для получения приблизительно цилиндрических кусков экструдата используется круглая матрица, а в случае коротких кусков экструдата они могут иметь сферическую, сфероидную, яйцевидную или эллипсоидную форму. В этом варианте осуществления сверхкритическая жидкотекучая среда превращается из жидкости в газ после достижения атмосферного давления и увеличивает экструдат в объеме в радиальном направлении, улетучиваясь изнутри экструдата через наружную поверхность. В другом варианте осуществления применяется выходная часть матрицы кольцевой (или кольцеобразной) формы. В этом варианте осуществления может быть получен цилиндрический экструдат с меньшей плотностью, чем при использовании круглой матрицы. Экструдат на выходе из кольцевой матрицы имеет меньшую плотность за счет большей степени увеличения в объеме. Газообразная двуокись углерода улетучивается и увеличивает экструдат в объеме не только в радиальном направлении наружу, но также и радиальном направлении внутрь. Внешний и внутренний диаметры кольца могут выбираться таким образом, чтобы при увеличении в объеме внутрь полностью перекрывалось отверстие, изначально имеющееся в экструдате при выходе с рабочей поверхности матрицы. В одном из альтернативных вариантов осуществления диаметры кольца могут выбираться таким образом, чтобы после увеличения в объеме в экструдате сохранялось осевое отверстие. Диаметры, используемые для получения экструдата каждого типа, зависят от состава продукта и содержания влаги, а также от условий сверхкритической жидкотекучей среды и других технологических условий внутри экструдера.

В другом варианте осуществления стадии послеэкструзионной обработки используется, чтобы зафиксировать структуру экструдата или значительно изменить ее. В одном из вариантов осуществления куски экструдата сушат в печи при атмосферном давлении и температурах ниже 100°C. В этом варианте осуществления термочувствительные компоненты также сохраняются после стадии сушки, и в получаемом сухом закусочном продукте сохраняется значительная доля исходных термочувствительных компонентов.

Если ингредиенты экструдируют через круглую выходную часть матрицы, получаемые куски экструдата имеют форму неправильных цилиндров с периодическими неоднородностями, такими как изгибы и другие неравномерности поверхности. Тем не менее, при их сушке по всей наружной поверхности образуется гладкая корочка. Заявитель заметил, что наружная поверхность этих экструдированных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды продуктов является более гладкой, чем наружная поверхность традиционных готовых воздушных продуктов. Заявитель заметил, что, когда эти новые продукты приправляют стандартной суспензией из масла/приправ, к поверхности прилипает меньше масла, за счет чего в готовом приправленном закусочном продукте снижается содержание масла.

Кроме того, было обнаружено, что при обжарке этих экструдированных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды продуктов в горячем масле они поглощают гораздо меньше масла, чем традиционные готовые воздушные продукты, изготавливаемые путем высокотемпературной экструзии. Когда образец готового воздушного продукта, изготовленного в двухшнековом экструдере, в течение 30 секунд обжарили в горячем масле, содержание масла после обжарки составляло около 75%. Когда другой образец готового воздушного продукта, изготовленного в произвольно выбранном экструдере, выпекли в печи, а затем обжарили в горячем масле, содержание масла в нем составляло около 31% по весу. Заявителем также было обжарено в горячем масле 12 образцов кусков экструдированных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды продукта согласно настоящему изобретению и высушено методом ударной или конвекционной сушки. Содержание масла в этих обжаренных образцах составляло от около 15% до 20% по весу. Соответственно, экструдаты, полученные с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, демонстрируют неожиданную устойчивость к поглощению масла при их приправлении или обжарке.

В другом варианте осуществления послеэкструзионная обработка используется для изменения формы и структуры кусков экструдата. В одном из предпочтительных вариантов осуществления, для получения закусочного продукта с новой структурой используется послеэкструзионная вакуумная сушка. Заявителем была экструдирована смесь 20% клюквенного порошка (выжимок), 80% желатинизированного крахмала (сухого вещества) и воды через описанный экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, имеющий круглую выходную часть матрицы. Разрезали экструдат на куски длиной от около 1 до 2 дюймов. Затем высушили их при температуре около 60°C и давлении на 15-20 мм ртутного столба ниже атмосферного давления (манометрическом давлении от -15 до -20 мм ртутного столба). В процессе вакуумной сушки в закусочном продукте образовалось осевое отверстие, проходящее по всей длине цилиндра. На фиг. 2 показан вид в перспективе такого закусочного продукта. И в этом случае первоначальный экструдат на выходе с рабочей поверхности матрицы, который разрезали на куски, представлял собой относительно сплошной кусок без осевого отверстия. И только после вакуумной сушки в нем образовалось осевое отверстие, придавшее закусочному продукту уникальную структуру и текстуру. В этом варианте осуществления послеэкструзионная обработка использовалась не для фиксации структуры экструдата на выходе из экструдера, а для радикального изменения структуры и формы нового закусочного продукта. Вне связи с какой-либо теорией заявитель полагает, что содержащаяся в выжимке из клюквы нерастворимая клетчатка, которая обычно представляет собой частицы размером от 100 до 700 мкм, дестабилизировала стенки, окружающие внутренние ячейки с газом, в результате чего они слились и образовали наблюдавшееся осевое отверстие. Независимо от теоретического обоснования заявитель продемонстрировал, что последующая обработка может применяться для изменения структуры исходного экструдата и получения продуктов с новыми структурами и текстурами.

Хотя в описанном примере экструдат был получен при атмосферном давлении, а затем перенесен в вакуумную сушилку, в другом варианте осуществления экструдат экструдируют непосредственно в вакуумную камеру. Экструдат может разрезаться на рабочей поверхности матрицы, как в описанном примере, или разрезаться на куски после вакуумной сушки. В случае экструзии непосредственно в вакуумную камеру повышается степень увеличения экструдата в объеме при заданном уровне сверхкритической жидкотекучей среды, растворенной в густой массе, по сравнению со степенью увеличения в объеме при атмосферном давлении.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления куски экструдата подвергают послеэкструзионному выпеканию с использованием высоких коэффициентов теплоотдачи с целью дополнительного увеличения закусочного продукта в объеме. Заявителем была экструдирована смесь овощного порошка, желатинизированного крахмала и воды через плоскую выходную часть матрицы описанного экструдера с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Разрезали экструдат на куски приблизительно квадратной или прямоугольной формы с размером сторон от около 1 до 2 дюймов. После выхода из экструдера и при резке на куски экструдат имел отчасти воздушную структуру. Тем не менее, после полной сушки (до содержания влаги менее около 5%) в струйной ударной сушильной печи при температуре от около 220°F до 280°F по меньшей мере в течение 10 минут куски экструдата стали затемно более объемными и походили по форме на подушку. В качестве альтернативы, может использоваться струйная ударная сушильная печь в течение времени, достаточного для фиксации подушечной структуры кусков экструдата, но не для их полной сушки. После фиксации подушечной структуры куски могут быть подвергнуты окончательной сушке при более низкой температуре или другими известными из техники методами. На фиг. 3 показан вид в перспективе такого закусочного продукта. И в этом случае последующая обработка использовалась не для фиксации структуры экструдат на выходе из экструдера, а для ее изменения и формирования закусочного продукта с неизвестными из техники формой и структурой. При разламывании закусочного продукта пополам видно, что его внутренняя часть имеет меньшую плотность, чем наружная часть.

Примеры

Экструдировали овощные и/или плодовые порошки с различными составами, крахмал XPANDR612 и другие второстепенные ингредиенты (в количестве менее 1% по весу каждый), такие как соль, через экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, имеющий выходную часть матрицы диаметром 3 мм. Во всех испытаниях впрыскивали сверхкритическую жидкотекучую среду в количестве 1% по весу экструдируемых ингредиентов, а ингредиенты гидратировали до содержания влаги от 21% до 25%.

Экструдаты, полученные из приведенных выше составов, разрезали на рабочей поверхности матрицы с помощью предлагаемого на рынке вращающегося резака и высушили воздухом в ударной сушилке при температуре от около 80°C до 90°C. Затем измерили диаметр, степень увеличения в объеме по радиусу, плотность, растворимость в воде и активность воды у высушенных экструдатов с целью сравнения с известным готовым воздушным продуктом из кукурузного крахмала. Для измерения диаметра использовали толщиномеры, а степень увеличения в объеме вычисляли путем деления диаметра на 3-мм диаметр выходной части. Измеренная плотность представляла собой абсолютную плотность, а не объемную плотность. Для определения абсолютной плотности взвешивали кусок экструдата, а затем определяли объем путем заполнения градуированного цилиндра мелкой стеклянной дробью и куском экструдата, который затем извлекали и измеряли разность объемов. Для определения индекса растворимости в воде и индекса активности воды использовали следующий протокол. Тщательно смешали 0,5 грамма образца экструдата с 15 мл воды. Затем центрифугировали смесь в сосуде до разделения осадка на дне и надосадочной жидкости. Затем полностью высушили осадок, и определили вес оставшегося сухого вещества в качестве индекса активности воды. Полностью высушили надосадочную жидкость, и определили вес оставшегося сухого вещества в качестве индекса растворимости в воде. В следующей далее Таблице 3 приведены свойства составов из Таблицы 2.

Использованный для сравнения известный воздушный экструдированный закусочный продукт, изготовленный из кукурузного крахмала путем непосредственного высокотемпературного увеличения в объеме, имел степень увеличения в объеме 3,6, плотность 0,05, индекс растворимости в воде 0,12 и индекс активности воды 0,38. Соответственно, предложенные в изобретении способ и состав позволяют изготавливать продукты с физическими характеристиками, весьма сходными с характеристиками известных воздушных продуктов из кукурузы, изготавливаемых при высоких температурах, но композиции согласно изобретению имеют высокое содержание плодов и овощей и изготавливаются при низких температурах, позволяющих сохранять питательные вещества, натуральные вкусоароматические ингредиенты и другие термочувствительные компоненты.

Было также проведено испытание с использованием томатного пюре в качестве гидратной жидкотекучей среды вместо воды. Томатное пюре содержало около 12% сухого вещества томата. Заявитель полагает, что верхний предел содержания сухого вещества в томатном пюре в качестве гидратной жидкотекучей среды в настоящем изобретении составляет около 20%, поскольку при превышении этого уровня пюре является очень густым и не гидратирует крахмал надлежащим образом в течение от 45 секунд до 1 минуты пребывания ингредиентов внутри экструдера. Экструдаты, полученные с использованием томатного пюре с содержанием сухого вещества 12% разрезали на рабочей поверхности матрицы и высушили путем ударной сушки. Они также имели физические характеристики, сходные с продуктами из описанных выше примеров. Использование пюре вместо порошка для гидратации смеси может обеспечивать дополнительное преимущество за счет использования включений плодов и овощей, которые видны в готовом продукте. Видимые включения плодов и овощей также могут добавляться в другие смеси ингредиентов.

Соответственно, в одном из вариантов осуществления предложен воздушный или взорванный пищевой продукт и способ изготовления воздушного закусочного продукта с высоким содержанием ингредиентов, включающих термочувствительные компоненты, и характеристиками текстуры, сходными с характеристиками изготавливаемых традиционным способом воздушных закусочных продуктов. Кроме того, описанные пищевые продукты соответствуют или превосходят остальные предпочтительные требования к содержанию питательных веществ.

В других вариантах осуществления пищевые продукты могут в целом представлять собой разнообразные пищевые продукты или полуфабрикаты, включая воздушные закусочные продукты, зерновые продукты, батончики или порошки. Порошковый пищевой продукт, изготовленный согласно настоящему изобретению, может добавляться в воду с целью приготовления супа или в молоко с целью приготовления желаемого плодового или овощного напитка. Порошковый пищевой полуфабрикат может изготавливаться различными методами, включая без ограничения пульверизацию или измельчение описанных кусков экструдата на более мелкие куски или мелкую нарезку, или снятие стружки с экструдата при его прохождении через матрицу во время экструзии. Желатинизированный крахмал, используемый в настоящем изобретении, позволяет быстро гидратировать такие порошки при их добавлении к жидкостям и тем самым обеспечивать потребителей простым способом мгновенного приготовления супа или напитка с высоким содержанием плодов, овощей или других термочувствительных компонентов.

Хотя изобретение конкретно рассмотрено и описано со ссылкой на один из предпочтительных вариантов осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в него могут быть внесены различные изменения по форме и подробному содержанию, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.

1. Экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт, имеющий:
проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала от 8,2×10-12 до 6,9×10-11 м2, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет по меньшей мере одно из следующего:
время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно Протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%, вращательную вязкость при 80°С от 0,1 Па·с до 10 Па·с или логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0 до 2,5.

2. Экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт по п. 1, в котором желатинизированный крахмал имеет вращательную вязкость от 0,1 Па·с до 10 Па·с при 80°С.

3. Экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт по п. 1, в котором желатинизированный крахмал имеет логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0 до 2,5.

4. Экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт по п. 1, в котором желатинизированный крахмал имеет время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно Протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к приготовлению продуктов питания с добавлением сыра к мясным продуктам в молотом или рубленом виде. Способ предусматривает резку мяса, шинковку компонентов, натирание сыра пармезана, смешивание с солью и фасовку полученной смеси.
Предложены штамм молочнокислых бактерий Lactococcus lactis subsp. lactis diacetylactis CNCM № I-4404, штамм молочнокислых бактерий Lactococcus lactis subsp.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Замороженное аэрированное кондитерское изделие содержит от 5 до 15% обезжиренного сухого молока, до 20% жира, от 5 до 30% подсластителя и до 3% стабилизирующей системы.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу ароматизации цельных зерен попкорна. Наносят часть адгезивной жидкости на нераскрывшиеся зерна.
Способ характеризуется тем, что банки с продуктом после закатки устанавливают в носитель, предотвращающий срыв крышек в процессе тепловой обработки, осуществляют охлаждение банок в верхнем ряду первой зоны тепловой обработки водой температурой 40°С в течение 8 мин, вода при охлаждения банок нагревается до 58-60°С и стекает на банки в нижнем ряду первой зоны, нагревая их, банки переносят во вторую зону, где осуществляют охлаждение банок в верхнем ряду водой температурой 60°С, которая нагревается до 78-80°С и стекает, нагревая банки в нижнем ряду второй зоны в течение 8 мин, банки переносят в третью зону, где осуществляют охлаждение банок в верхней зоне водой температурой 80°С, которая нагревается до 95-98°С и стекает, нагревая банки в нижнем ряду третьей зоны в течение 8 мин, банки переносят в четвертую зону, где нагрев осуществляют воздухом температурой 120-130°С в течение 5 мин, затем банки поступают в верхний ряд третьей зоны для продолжения тепловой обработки, воду после нагрева банок в первой и второй зонах используют для охлаждения банок в верхнем ряду второй и третьей зон, воду после нагрева банок в третьей зоне используют для смешивания и нагрева воды до требуемой температуры во всех зонах охлаждения.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ получения пектина предусматривает промывание перед гидролизом-экстракцией измельченного пектинсодержащего сырья питьевой водой в течение 0,5-1,5 ч при одновременном перемешивании 10-30 об/мин и t=40-60°C, разделение полученной смеси на твердую и жидкую фазы, смешивание твердой фазы с очищенной водой в соотношении 1:10-1:40.

Изобретение относится к композициям заменителей жира женского молока и может быть использовано при создании заменителей грудного молока для детей. Продукт включает растительные масла, такие как: кокосовое, соевое, высокоолеиновое подсолнечное масло и концентраты омега-3 и омега-6 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), а также обезвоженный молочный жир при следующем соотношении компонентов, мас.
Изобретение относится к порошкообразной композиции, включающей пробиотики. Высушенная порошковая композиция, содержащая твердые частицы, включает живой пробиотический микроорганизм и фазу носителя.

Изобретение относится к композициям смеси для детского питания. Смесь для детского питания содержит на 100 ккал готовой смеси: от 5 до 6 г жира, в котором по меньшей мере около 7,5 мас.% общего жира составляет пальмитиновая кислота в sn-2 положении; по меньшей мере около 0,4 г олигофруктозы и от 1,8 до 2,2 г общего белка.

Способ предусматривает предварительную обработку отходов переработки рыбы и топинамбура, их измельчение до тонкодисперсного порошка, смешивание, добавление соли, содержащей калий, магний и пониженное количество хлорида натрия, перемешивание и формование продукта. В качестве отходов переработки рыбы используют позвоночные хребты и реберные кости, которые перед измельчением подвергают нагреванию до температуры 112-115°C под давлением 0,3-0,4 МПа в течение 10 мин. В смесь дополнительно вводят альгинат натрия в виде 20-22%-ного водного раствора. Формование проводят на пласты толщиной 1-2 см, после чего пласты подвергают обезвоживанию при температуре 16-20°C в течение 6-9 ч. Все ингредиенты используют при определенном соотношении по массе. Изобретение обеспечивает получение рыборастительного продукта длительного срока хранения. 8 пр.
Способ предусматривает использование в качестве сырья сушеного свекловичного жома. Жом получают в результате использования активного вентилирования атмосферным воздухом с образованием микрогранул пектиновых веществ. Выделяют пектиновые вещества путем дробления сушеного свекловичного жома в дробилках, обогащают крупки и дунсты в рассевах и ситовеечных машинах с отделением побочных продуктов: микроволокон целлюлозы и гемицеллюлозы и пектиновой мучки. Затем осуществляют раздельный размол полученных крупок и дунстов в вальцовых станках. После чего получившиеся фракции пектиновых веществ очищают от оставшихся частиц целлюлозы и гемицеллюлозы в рассевах и ситовеечных машинах. Изобретение позволяет получить из сушеного свекловичного жома несколько фракций пектиновых веществ, различающихся по чистоте, которые могут быть использованы в пищевой промышленности в качестве студнеобразующих веществ, а также в медицине и фармакологии.
Изобретение относится к области пищевых производств, а именно к продукту питания, основу, которого составляет гречневая крупа, обогащенная витаминами. Гречневый витаминизированный пищевой комплекс содержит гречневую крупу, L-карнитин, тиамин, креатин, лизин и питьевую воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: гречневая крупа - 5-70, тиамин - 5-60, креатин - 5-60, L-карнитин - 5-60, лизин - 5-60, питьевая вода - остальное. Изобретение позволяет получить продукт, обеспечивающий нормализацию уровня сахара в крови и обменных процессов в организме, повышение эффективности действия питательных веществ и витаминов, снижение жирового балласта и утомляемости, улучшение психологического состояния, повышение энергетической активности. 4 пр.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве профилактических продуктов. Консервы функционального назначения готовят путем предварительной подготовки рецептурных компонентов и приготовления пектинового бульона, измельчения свинины нежирной, капусты и лука репчатого, смешивания перечисленных компонентов и измельчения смеси с получением мясорастительного фарша. Далее проводят смешивание полученного фарша с манной крупой, солью, перцем черным молотым, перцем душистым молотым и водой. Затем осуществляют перемешивание и взбивание полученной смеси до образования однородного фарша, формование из него фрикаделек с последующей бланшировкой при температуре 85-90°C в течение 2-5 минут. Далее проводят пассерование пшеничной муки высшего сорта в смеси сливочного и растительного масел с добавлением к ней томатной пасты, смешивание с пектиновым бульоном с добавлением соли поваренной пищевой, сахара, перца черного молотого, гвоздики и лаврового листа. Затем осуществляют кипячение при температуре 100-110°C в течение 2-3 минут до получения соуса, фасование фрикаделек и соуса в тару, герметизацию и стерилизацию. Изобретение позволяет сохранить полезные свойства исходных компонентов мясорастительного фарша за счет кратковременной тепловой обработки фрикаделек и получить консервы для профилактического питания, обладающие функциональными свойствами, высокой пищевой и биологической ценностью. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к мясной промышленности, а именно к производству мясных рубленых полуфабрикатов. Рецептурная композиция содержит говядину жилованную и свинину жилованную полужирную с DFD-свойствами 1 сорта, белково-жировую эмульсию, яйца куриные, лук репчатый свежий измельченный, соль поваренную, воду питьевую электроактивированную, перец черный молотый, перец душистый молотый, сухари панировочные в определенном количественном соотношении. В состав композиции вводят питьевую электроактивированную воду с рН 5,2-5,5. Белково-жировая эмульсия включает шпик свиной боковой, альгинат натрия, пектин яблочный, концентрат белков молочной сыворотки, воду питьевую электроактивированную с рН 5,2-5,5 при следующем соотношении компонентов 45,0-46,0:1,3-1,5:1,3-1,5:6,5-6,8:45,0-46,0. Обеспечивает безопасность охлажденного рубленого полуфабриката из мясного сырья с DFD-свойствами на всем периоде хранения за счет отсутствия пищевых добавок консервирующего действия и поддержания кислого значения рН. 2 табл., 2 пр.

Рыбные рубленые изделия содержат рыбный фарш, сухари панировочные и добавку. В качестве добавки используют набухший порошок из пророщенного зерна пшеницы, который предварительно замачивают в воде, в соотношении 1:1,25, при температуре 65±1°C в течение 60 мин. Все компоненты используют при определенном соотношении. Изобретение обеспечивает получение нового вида рыбных рубленых изделий повышенной пищевой ценности с широким набором функциональных компонентов. 1 табл., 3 пр., 1 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской отрасли. Предложен способ производства кондитерского изделия на основе меда, включающий подбор ингредиентов из сухофруктов, орехов, измельчение и смешивание с медом, формование и упаковывание, при этом перед смешиванием мед нагревают на водяной бане до показаний рефрактометра 92% влажности, а предварительно измельченные ингредиенты до размеров фракций 1,5-2,0 мм вносят в мед при смешивании, при этом смешивание ведут в течение 60-180 с, затем при установлении температуры смеси 40°С проводят формование в виде пласта толщиной 1,5-2,0 см, полученный полуфабрикат на противне с промасленной бумагой нагревают в течение 8-10 мин при температуре 180-190°С с последующим охлаждением до температуры 20-25°С, резкой на батончики и упаковыванием, при этом в качестве сухофруктов используют финики, яблоки и изюм, из орехов - миндаль, фундук, грецкий орех, дополнительно в состав ингредиентов вносят корицу и семечки, причем компоненты берут при следующем соотношении, мас.%: мед 25,0-35,0; финики 7,5-10,3; яблоко 10,0-13,8; изюм 10,0-13,8; миндаль 10,0-13,8; грецкий орех 11,3-15,5; фундук 5,0-10,4; семечки 5,0-6,9; корица 0,8-1,1. При этом дополнительно вносят бананы 8,0-11,0%, или курагу 10,0-11,0%, или чернослив 10,5-13,0%, или кешью 5,5-6,0%, или арахис 6,0-7,0%, или кокос 11,0-12,0%, или кунжут 5,3-6,1%, а в качестве семечек - подсолнечные или тыквенные. Изобретение позволяет расширить ассортимент кондитерских изделий на основе натуральных продуктов, сохраняющих в процессе приготовления свои нативные свойства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 пр.
Наверх