食物产品的单工序加工方法和设备的制作方法

专利名称:食物产品的单工序加工方法和设备的制作方法
本发明涉及一种产品单工序加工方法和设备，生产出来的产品适用于最后加工，该方法和设备特别适用于由含有某种原料的淀粉制成的食品加工。
用这种方法生产出来的食品是一种半成品，制造出来的半成品主要用于以下三个方面小吃食品、早餐谷类食品、速溶食品。
一般来说，半成品都是不膨胀的、光泽的、高密度的食品，其含水量在10-20%之间。原料的淀粉几乎完全糊化，其蛋白质也发生了变性。
在上述三个基本方面中，制造和使用半成品的原因是不同的，例如在小吃食品方面，半成品比直接膨胀食品更容易成形。因为其成形工序能较好地控制，并且膨胀速度也不象膨胀食品那么快，因此可以较容易地用半成品制成形状很复杂、很独特的食品。
由于密度不同，小吃食品是不膨胀的，它在加工的布局方面有较大的优点，公司可以在某个中心位置生产半成品，然后把半成品运输到非中心位置，再在这些地方用微波、热空气或热油来使食品膨胀。这样制成的食品，新鲜程度和微生物稳定性要比轻度膨胀的小吃食品好得多。
在早餐谷类食品方面，许多半成品用常规方法生产，例如在预处理机中对固体和液体进行预处理，此时食品部分弄湿和/或部分糊化。预处理工序以后，食品被送进一个蒸煮挤压机内继续进行淀粉的糊化及蛋白质的变性。这个加工过程需要30-35%的水，其中一部分水在食品离开第一个挤压机以后蒸发走了，这种轻度膨胀的食品在热量散失并随之温度降低之后，又被送入一个成形挤压机内，进行压缩和成形。
然后把已成形和切下的食品送入干燥装置中干燥，随即又送入“爆筒”(puffing guns)中，在这里由于高压突然降低，食品中一部分剩余的水膨胀，从而使最终生产出来的食品具有特有的形状和内部组织。
生产小吃食品的常规方法，例如加工谷类薄片食物，是一种多工序加工过程，在这一加工过程中，从物质最初与水接触到把物质送到油炸锅，所需要的停留时间为6-25小时。
还有的用挤压工艺来制造半成品，在该工艺中，把预先混合的粉状物质送进混合器中，与水或水溶液混合。该混合物从混合器输送到第一个蒸煮挤压机内，在此处进行蒸煮，淀粉则被糊化。然后所得产品离开挤压机进入真空室，在真空室中，一部分水以蒸气形式被排除，产品的温度随之降低。此后，该产品进入第二个挤压机内，进行成形和冷却。在第二个挤压机之后，产品进入一个预干燥器/振动器中，并且最终到达末级干燥装置。因此，上述挤压工艺至少需要5台主要设备和辅助设备。
另一种装置是利用共同旋转的、自擦净的双螺旋挤压机作为混合器的蒸煮器，在这里，原料进行水合、混合、蒸煮和膨胀，水分蒸发发生在膨胀的产品从第一个挤压机到第二个挤压机的运输过程中，挤压机即为单或双螺旋式挤压机。第二个挤压机使产品成形，然后将成形产品送入干燥装置中。
本发明涉及一种产品单工序加工方法和加工设备，该产品适用于最后加工，特别是适用于食品加工领域，所述产品是由含有某种原料的淀粉制成的。
在本发明所述的加工方法和设备中，淀粉中所含有的原料如谷粉、土豆粉或木薯粉等被送入挤压机加料区中并与注入的水混合。混合后的物质再送入温度约为100-150℃的蒸煮区内进行蒸煮，以便形成一种可塑物质。蒸煮工序完成后，立即将可塑物质送入水分控制区，在该区，部分水分以蒸气形式被排除，该区可在真空条件下工作，也可在大气压力下或增压条件下工作。水分蒸发后热焓降低，使物质的温度显著下降。排气注压机防止被蒸气夹带出的产品进入真空系统。预蒸煮过物质在挤压机的最后部分内冷却到约70-80℃，冷却后的物质被送到模压区通过成型模或平板模挤压成形，并最后切成各种形状的小片或小球。
因此，本发明所述加工方法和设备，以单工序形式完成了混合器、一次挤压器、真空室、二次挤压器和预干燥器等多种功能。
此外，在现有的各种加工方法中，从原料与水混合开始算起，加工时间需要6-25小时，而本发明所述的加工方法和设备，可显著地减少加工时间，停留时间大约只需要10分钟以至更少。
对早餐谷类食品加工来说，新加工方法把预处理工序、第一挤压工序、水分蒸发工序和成形挤压工序都组合到果一的加工工序中。这样，由新的加工方法所生产的产品，可以直接从挤压机送进爆筒(puffing-gun)装置中。也可制作需要较少蒸煮时间的食用面糊型产品。那些被称为速溶食品的产品是预蒸煮的谷物、食用面糊或其它以谷类为基本成分的产品。
本发明的一个突出优点是它能够控制住所生产产品的质量，而所用的加工时间却减少了。对于加工者来说，在产品含水量和含水蒸煮条件方面都可得到较大的灵活性。这种灵活性在工业上具有重要的意义，因为产品质量的一致性一直是工业上关心的主要问题。
为了更好地了解本发明及使用它所带来的工作效益和具体指标，在说明书中提供了附图和说明性内容，其中有对本发明的最佳实施例的附图和内容说明;
图1为本发明所述设备和方法的示意图，该图表明使用本发明设备进行加工时的工艺程序，图2示出了在本发明方法中使用的发明设备的剖视图。
参看图1，基本上干燥的谷粉原料10，诸如小麦粉、玉米粉、其它谷物粉以及块根植物粉即土豆粉、木薯粉，或者上述原料中两种或两种以上粉料的混合粉，按重量或按体积由加料器12送入多筒式挤压机14的第一个圆筒16中。也可使用其它形式的普通加料器。当然，在加工食品和有关的产品时，结构和环境都必须保持清洁。最好是采用重力型的加料器。
第一个圆筒16一般是在某个温度或室温及大气压力条件下工作。挤压机内部相互啮合旋转的螺旋件把谷粉原料沿着螺旋的长度方向送入第二个圆筒18中。在第一个圆筒16内的螺旋为大齿距螺旋以便能快速地运送原料。第二个圆筒18上开有一个开口20，以便于液体22可以以1-60巴的压力注入其内。通常在该区域中设有多个液体注入点，并且所注射液体的压力必须高于筒内压力。可以使用标准的泵装置24如三联活塞泵或其它泵装置将液体22注入筒中。液体22可以是水，也可以是含有固体颗粒的非饱和、饱和或过饱和的冷的或热的水溶液，这种溶液或悬浮液中可以含有盐、葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、其它单糖或多糖物或其混合物。液体22可以只含有其它物质，或含有上述物质和其它物质。为了控制物质的物理特性及其它性质如结构、膨胀强度以及水合作用等性能，可以添加乳化剂如单甘油脂或双甘油脂等。
在原料10和液体22都输入到第二个圆筒18中后，混合物的标准含水量按重量百分比计算约为20%，但根据原料和所需要的最终产品的不同可在18%-40%的范围内变化。在本发明中，混合物的含水量可以变化，并且能够对含水量变化进行控制和调整以便达到产品的最终性能和保持产品性能一致。
原料和水溶液(和/或水)在圆筒18中进行充分地混合，由于反向短齿距件和/或揉合砧板(左旋和/或右旋)组合使用，圆筒中物质的混合和运输同时发生，当原料向前推进到螺旋件时，圆筒18中的温度和压力都增高了。同时在物质上也消耗了机械能。因此，液化了的并经过压缩的原料就形成了一种可塑物质。这种情况发生在蒸煮区26中。蒸煮区前面部分为预蒸煮区。
在蒸煮区26中，筒内温度进一步提高，通常该区温度约为140-150℃，但必须高于100℃。蒸煮区26可以拥有几个附加的圆筒。并且反向送料螺旋元件和/或揉合砧板，装在排气口前面，这样，可以向前输送可塑物质，也可以“返混”该物质。包括阀门在内的其它一些限制原料流动的限流器，可以用来限制原料在该筒内的流动。蒸煮区26通常是在压力为1-60巴的条件下工作。从加料到蒸煮区末端，原料的标准停留时间为0.5-1.5分。
在蒸煮区26中的温度和压力达到最大值以后，可塑物质立即进入到水分控制区28。在该区内，过热物质的水分可以在有控制的条件下减少。通过调节28区内的工作条件，可以在较大范围内调整需要去掉的水量。这样本发明所述的方法和设备就具有为蒸煮工序选定含水量以满足特定产品的性能要求的能力。本发明所述方法和装置还可以调整半成品的水分，这对某些产品的最终加工如压片、蒸煮、油炸烘干等是最合适的。这些最后的加工决定于产品的性质和要求达到的特性。
控制区28和开口的圆筒30一样，它的长度为螺旋直径的3-12倍，可塑物质就在这段长度上运行。开口圆筒30用一个柱塞式注压器32盖住，其目的在于防止产品逸出。最好使用双螺旋注压器，它把从挤压机内的螺旋件运送过来的产品向下压住，而让蒸发出来的水气逸出。在本发明所述设备的另一个实施例中，圆筒30的开口用一个与真空泵相连的真空钟形顶盖盖住。在控制区28中，使用大齿距的螺旋件，以便只产生局部充填。
含水量控制区28可以在大气压力下工作或者在低于或高于大气压力的条件下工作。当在真空条件下工作时，控制区28中的绝对压力可低至100毫巴。当该区选择在大气压力或增压条件下工作时，则绝对压力在大约1巴(大气压)-5巴范围内变化。
双螺旋排气注压器应装在圆筒上，并且把控制区28筒上的开口盖住，排气注压器的形状应做成使注压器的双螺旋件加载方向基本上垂直于控制区28圆筒中的螺旋轴线。双螺旋件装在一个箱体内，当水分控制区28在低于大气压条件下工作时，箱体用液压管路与真空系统相连通。在达到一定的真空度后，控制区28中的水分快速蒸发，通过调整真空度，快速蒸发的水分就可得到控制。
这时，水分以蒸气的形式急速冲入真空区或低压区，可以看到，一些物质被逸出的气体带走了。这种情况当然会使真空系统和排气系统堵塞。为此，双螺旋注压器在这里是适用的，它允许气体成分从控制区28中逸出，而任何被夹带的原料则被旋转着的双螺旋件拦截住，并有效地送回控制室28中。由于被夹带出的原料主要是由较小的或较轻的碎屑组成，所以这种返回不仅仅可以使该系统能连续工作，不会有不必要的停工时间，而且可以减少产品的损失，保持产品的成分配比。
图2为双螺旋注压器和控制区28的横向剖面图，为了简化起见，图中控制区28内的供料螺旋件被省略了。
筒体30上有一个开口40，双螺旋注压器32支承在筒体30上，密封件42和凸缘44形成了气密密封。
注压器32通过液体在管子或通道48中流动与真空抽气装置相连。真空装置46是一台用来作减压调整的设备，其上装有测量仪表50。
如图2所示，注压器32上装有双螺旋件装置52，(图中仅示出一个螺旋件)，它封装在箱体54内，箱体54在其下端56处被连接，并且与筒体30的孔腔58相连，部分冷却的可塑物质和挤压机螺旋件就在孔腔58内，这些物体在图中均未示出。
双螺旋件装置52固定在箱体54内，故在控制区28内快速蒸发的水汽可以通过箱体54逸出，并被抽到装置之外。旋转的双螺旋件装置将被夹带出的物质捕集在螺旋片60上，并把它们送回到控制区28中。
排气注压器在水分控制区28未处于减压情况而是在大气压情况下时仍然能有效地工作。
一般说来，当需要排除大量的水汽时，水分控制区28应优先采用在减压条件下工作，而在排除的水汽较少时，则在大气压力下工作就可以了。在蒸煮区压力逐渐提高，为此，可以通过含水量来调节压力。
控制含水量的能力，使得本发明所述设备可以在其最佳条件下进行蒸煮或成形操作，从而保证产品性能一致。例如蒸煮某种特定产品，其含水量可能要比成形操作需要的含水量要高。在这种情况下，本发明所述设备的控制能力对某种特定产品而言具有达到最佳条件所要求的灵活性，而又不会损害产品的质量。
对本发明来说，控制区28的操作是特别重要的，当产品在蒸煮区26中进行蒸煮时，产品中的淀粉需要的最低含水量约为33%。一般大约60%的干燥物质是淀粉。为此，所需的最低总含水量为20%。在含水量较低时，物质在蒸煮区内有较高的粘度，单位机械能输入也较高，因此淀粉分子的分解较多，特别是支链淀粉分子增多。淀粉分子的分解会引起最终产品性能的重要变化。当淀粉分子只发生小部分分解时，产品的溶解度及它的粘性也增加。
这就意味着，例如对小吃食品而言，用较低含水量制成的产品组织松散，并且在口中有发粘的感觉。
对早餐谷类食品而言，产品的溶解度高，就会降低它的整体性。当把这种产品放入水溶液或牛奶中时，它很快就散掉了。一般来说，用输入高机械能而挤压出来的产品，整体性差，易在牛奶或其它水溶液中溶解。对速溶食品而言，溶解度高，在发生水合作用期间，就会引起整个产品的不良的溶解。因此，如果一种产品具有一种或多种涉及它的组织、脆性、整体性、咀嚼性等鉴别特性的话，那么就必须小心从事，以便保护这些特性。
为了防止上述缺陷的产生，在蒸煮区内保持较高的含水量是必要的，以便阻止或推迟较多的淀粉的分解，在水分控制区28内，要排除蒸煮加工过程中的大量的水，于是它被设计成能够防止物质逸出的结构型式，由于控制区28具有把含水量调节到预定的含量的能力，从而就克服了上述的缺点。
控制区28内的操作，必需保持压力差，例如如果控制区28在真空状态下工作即绝对压力为100-1000毫巴，一般为700-800毫巴的条件下工作，就需要用真空泵装置对控制区28抽真空使其达到部分真空或负压状态。即使蒸煮区处于1-5巴压力之下，可塑物质也能形成一种有效的产品密封，从而使各个区内保持适当的压力。
在控制区28内，当水分快速蒸发逸出时，也同时存在产品的热焓损失，这样物质的温度就会降低。这种热量与温度的损失，带来一个很大的好处，即可以使其后的冷却34内的冷却适当缩短。这样在高粘度的情况下，机械能不必要的消耗减少了，烘烤后淀粉的机械破坏也进一步减少以至消除，从而保证了产品原有的特性。
然后把蒸煮后的产品强行通过一个模具36产品在模具中成形，该模具还有助于在控制区28中保持适当的压力条件。最后，成形的产品被输送到制片机38或辗压机、切块机等内，按照产品要求的形状，任意选择加工。
工作实例重力加料器每小时把68公斤的谷粉原料送进加工设备ZSK-57的第一个圆筒中，该设备由沃纳(werner)弗来德(pfleidere)工厂生产，设备的挤压机是共同旋转的及自动擦净的双螺旋挤压机，其长度与直径之比为30，该挤压机在长度方向上有10个圆筒，原料的固有含水量约为10%，水以每小时21.2公斤的速度加到2号筒内，螺旋件转速为每分钟200转。原料和水混合后形成一种可塑物质，它被送进蒸煮区和水分控制区，随后又被送入冷却区和模压区。
在整个加工过程中，温度随区域不同而变化如下圆筒号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10温度(℃)20 80 120 120 140 140 140 90 50 5010号圆筒后面的模压板上有18个孔，孔的直径为4.8毫米。
8号筒与水分控制区对应，这温度为141℃时，蒸煮区的7号圆筒中的压力为20巴。模压板上的压力为9巴。模压成形操作在79℃下进行。水分控制区28(8号筒)中有一个双螺旋加料注压机，该区在200-300毫巴的减压条件下工作。制成的半成品的含水量为17%，加工停留时间为2分钟。
上述说明和实例对本发明是解说性的而不是限制性的，对于那些在本技术领域：
内技术熟练的人来说，他们完全可以提出不超出本发明的精神和范围的其它实施例。
权利要求
1.一种用于生产不膨胀的、预蒸煮的成形产品的单工序加工方法，该产品具有适合最后加工的含水量，并由含有某些原料的淀粉制成，该加工方法包括下列内容把原料加进混合区；把液体注入混合区；在混合区中把原料和液体相混合，形成一种物质；把上述物质送入预蒸煮区中，可得到一种预蒸煮物质；把经过预蒸煮的物质送入含水量控制区，可得到一种具有预期含水量的预蒸煮物质。
2.根据权利要求
1所述的加工方法，其特征在于水分控制区在小于一个大气压的条件下工作。
3.根据权利要求
1所述的加工方法，其特征在于本发明方法还包括调节水分控制区的工作条件，以便于通过控制该区的压力，来调节预冷物质的含水量。
4.根据权利要求
1所述的加工方法，其特征在于所述液体是水或含有某种物质的水溶液，该种物质是从盐、乳糖、麦芽糖、单糖和/或双糖物质等一类物质中选择出来的一种物质。
5.根据权利要求
4所述的加工方法，其特征在于所述液体还可以含有乳化剂和/或单甘油脂或双甘油脂。
6.根据权利要求
1所述的加工方法，其特征在于水分控制区在大气压力条件下工作。
7.根据权利要求
1所述的加工方法，其特征在于水分控制区在高于大气压力条件下工作。
8.一种在单工序加工中，用来生产不膨胀的、预蒸煮的、成形产品的设备，该产品具有适合于最后加工的含水量，并由含有某些原料的淀粉制成，该设备由以下几部分组成用于容纳原料和液体的混合区，可塑物质在该区制成;把可塑物质从混合区移入预蒸煮区的装置，可塑物质在这里进行预蒸煮;把预蒸煮物质移入水分控制区的装置;调节水分控制区工作状态;以便调节所述预蒸煮物质在该区的含水量的装置;防止物质从水分控制区逸出的装置。
9.根据权利要求
8所述的设备，其特征在于防止所述物质从水分控制区逸出的装置是一个可排气的柱塞式注压机或一个真空钟形顶盖。
10.根据权利要求
8所述的设备，其特征在于把预蒸煮物质移入水分控制区的装置是螺旋件，螺旋件所具有的例如反向螺旋片这样的限流件或其它限流装置，正好装在一个或多个排气口的前面，这些限流装置可以限定原料流过包括筒体阀门装置在内的螺旋通道。
11.根据权利要求
9所述的设备，其特征在于排气注压机是一种双螺旋件排气注压机。
专利摘要
一种用于生产不膨胀的、预蒸煮的成型产品的单工序加工方法和设备，该产品具有适合进一步加工的含水量，并由含有某些原料的淀粉制成。该加工方法包括把原料和液体相混合以形成一种可塑物质，蒸煮该可塑物质，部分地除去该物质中的水分并且预冷、冷却、成型、挤压该物质，从而形成一种适合于最后加工的产品。
文档编号A23P1/12GK87104118SQ87104118
公开日1988年2月3日 申请日期1987年6月9日
发明者亚当·德莱布拉特, 埃德蒙德W·舒勒尔, 伯恩哈德·万·棱格里奇 申请人:维尔讷和普法雷德尔公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan