专利名称：低水分高脂含量加工食品的粒化方法及其再利用的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种低水分高脂含量加工食品的磨碎方法，用来在食品生产中再利用。
背景技术：
生产许多种食品时，在成批运行或其它生产运行后，有时会剩余一些未用过的加工食品部分，如切屑、碎片、余料、断片等等。并且，可能不符合期望的形状或构型的少量加工食品也会被淘汰而不能在商品中利用。理想地，在随后的食品加工中，将这些未使用的部分和/或小数量与较大数量的产品合并进行再加工。这通常需要加热、机械磨碎、粉碎或其它加工步骤来重整加工食品为更方便或稳定的形态，这会导致困难。
粉状(含有淀粉)食品经热处理或暴露于与传统磨碎或粉碎操作相关的热源会产生胶凝作用或其它显著的物理-化学转化。因商业原因，一些食品系统中粉状材料凝胶化的控制是重要的，因为它直接影响最终产品的质量，尤其是产品的结构。此外，在食品系统中粉状材料的凝胶化程度也对淀粉熔体/生面团或相似食品的加工流变学产生影响。这会影响食品的膨胀和起泡生长动力学。如果原始淀粉内容物变得过度降解，粉状食品材料不能在经济上和/或功能上用于进一步的加工食品生产中。
需要将干燥或低水分高脂含量的加工食品以高回收率改造成耐贮藏、食品级、功能形式以用于再利用的方法。本发明以有效和经济可行的方式解决了上述和其它需要。
发明内容
本发明提供了一种将高脂含量加工食品研磨成能再利用的食品级、功能性粒状的方法。该方法进行了短时间操作处理以基本上保持可用于进一步食品制造的加工食品所需要的功能特征。高脂加工食品不需要接触任何移动机械部件，就可以实现磨碎。基本上所有特定加工方法的高脂加工食品材料都可以掺入食品中。
一些实施方式中，可以通过单级处理重整的低水分高脂加工食品包括夹心食品，如一部分含有谷物基成分而另一部分填充含脂成分的食品。在一个实施方式中，通过此处加工可处理的加工食品的脂含量至少约15wt.％，尤其在约15wt.％至60wt.％之间。这种夹心食品可包括例如包裹(encapsulated)、三明治或共同挤压的形式的小吃、烘烤食品或烤焙食品。非限制性的实施例包括，例如风味冰淇淋夹心面团食品，奶酪夹心面团食品和花生酱夹心面团食品等。所述夹心食品包括夹心三明治面团食品，浸挂糖衣夹心面团食品，如夹心或浸挂的甜饼，小吃和/或饼干等等。针对本发明目的，“加工食品”包括最终加工的食品以及部分加工的原始食品材料如可可粒。
在一个特定的实施方式中，单级磨碎处理有效地粒化了含有粉状材料的低水分高脂的加工食品，而没有在脂或粉状物的含量上引发显著的或不可控制的转化。经过磨碎加工的低水分高脂食品的脂和淀粉含量基本保持不变，从而能够在随后的食品加工中再利用。它们也可以在进一步的食品生产线上以相对高的水平再利用。
在一些实施方式中，进行低水分高脂加工食品的单级磨碎处理，作为其中将压缩空气和低水分高脂加工食品分别引入包括截顶圆锥形部分的外壳中的研磨过程。引入后，压缩空气通常沿着向下的路径移动经由外壳，直到到达外壳下端。气流从外壳下端流动到外壳中部，直到通过排风管排出外壳。将所述低水分高脂加工食品分开引入外壳上端，食品被经过外壳向下流动的空气携带，直至到达外壳下端。
加工食品这种从外壳上端向其下端的移动过程中，加工食品至少在物理上得到了加工。该食品也能进一步脱水，通过使用外壳中产生的悬浮在动态空气流系统中的热压缩空气，至空气温度保持低于待加工食品脂内容物融化温度的程度。在同样单元的运转过程中，所述食品在非常短时间内就分解为小颗粒。大量引入的低水分高脂加工食品在到达外壳下端之前能被磨碎。因而，这种低水分高脂加工食品不需要使用带有移动机械部件的磨碎装置就可以磨损成为粒状。
因此，在这些实施方式中，包括磨碎食品在内的固体颗粒产品从外壳下端排出并回收，而空气和在该单元内加工过程中食品释放出的任何水蒸气通过排气管从系统中排出。在一个特定的实施方式中，外壳为两部分结构，包括上部圆柱形外壳，将压缩空气和低水分高脂加工食品分别引入其中，该圆柱状外壳与具有截顶圆锥状的下部外壳邻接并流动性相通，下部外壳包括下端的全部结构，加工食品材料从其中得到分配。
与处理低水分高脂加工食品的传统方案相比，根据本发明实施方式的磨碎低水分高脂加工食品具有许多优势。举例来说，减少或消除了与食品传输和处理相关的成本。磨碎处理使得在相对低温和短时间的过程中，从低水分高脂加工食品生产粒状食品成为可能。磨碎处理优选可以经单级操作完成，不损害食品原料需要的功能特性，不需要在不同的设备中进行不同的操作。此外，该方法可以连续方式操作，因为携带的食品向下经外壳到达其下端之后，压缩空气从系统中连续排出，磨碎食品材料可从外壳的下端提取出。即便相对少量的食品残余物留在操作装置内壁，如果有的话，也容易清洁并利于在该装置内加工成不同类型的加工食品的转换。这些优点减少了加工的复杂性，生产时间以及生产和劳动成本。
参考附图从以下本发明优选实施方式的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得清楚，其中图1为根据本发明一个实施方式的加工和再利用低水分高脂加工食品的方法流程图。
图2为根据本发明一个实施方式的用于加工低水分高脂加工食品系统的示意图。
图3为用于图2中描述的加工系统的旋风分离器单元的横截面图。
图4为根据本发明另一个实施方式的用于低水分高脂加工食品系统的示意图。
附图中的特征描述不必按规定比例画出。除非另外指出，不同图中相似标号的元件代表相似的组成部分。
如下特别参照高脂加工食品尤其是低水分高脂含量加工食品的独特加工来描述本发明的优选实施方式。为了在此的目的，用来描述食品材料的术语“低水分”是指含有低于约14wt.％总水含量的食品原料，包括液态、冷冻和/或水蒸气。用来描述食品材料的术语“高脂”是指含有不少于约15wt.％总脂含量的食品材料。如前所述，“加工食品”包括已加工完的食品以及部分加工的原始食品材料，如可可粒。
一般地，在一个单元操作进行磨碎加工时，低水分高脂加工食品会在短时间内磨碎成小粒尺寸。通常，磨碎加工在气旋型系统中进行，该系统中低水分高脂加工食品可以以有益的方式被物理作用的方式操作。磨碎食品以粒状形式获得(如，固体精细微粒)。
为了在此的目的，“磨碎”颗粒意指压碎、磨碎、磨损、损耗或摩擦颗粒，以使其破裂成更小的颗粒和/或释放出更小的颗粒，包括涉及移动颗粒之间，和/或移动颗粒和静止表面之间接触的机理；“干燥”意指脱水，也即减少含水量。
参阅附图1，在该非限制性描述的实施方式中，低水分高脂加工食品在加工中或从已完成的食品中收集(步骤1)，任意地急冷(步骤2)和/或将加工空气急冷(步骤3)，然后该食品经磨碎处理(步骤4)，从其或“再加工”得到的粒状食品可作为食品成分供再利用(步骤5)。
在任选的步骤中(步骤2)，在引入到此处所述的气旋加工单元之前，已加工的食品可以预先急冷，以进一步阻止加工食品脂内容物的融化发生。将加工食品急冷到足以冷却该食品脂内容物到低于脂融化温度的温度，尤其存在的脂具有最低融化温度时。这有助于保护脂类部分的完整性，并阻止了在磨碎加工过程中食品材料凝结或粘附于加工单元的内壁上。如果环境空气温度条件低于加工食品的脂内容物熔点，可以减少或消除急冷空气或食品的需要。在一个实施方式中，用于粒化加工的高脂加工进料材料(步骤2)和/或加工空气(步骤3)的温度，在引入气旋加工单元之前冷却到约70或更低，下文将进一步详细描述。
完成步骤4时，得到适合用于食用的粒状食品。例如，经磨碎处理得到的粒状食品充分保持其风味和功能特征。例如，当低水分高脂食品是含面粉的食品时，经根据本发明的磨碎处理，进行任何预先的烹饪或其它热处理后剩余的低水分高脂食品的残余淀粉含量保持不变，从而功能上可被再利用。它也能在进一步的食品生产线上以相对高的水平被再利用。
也能稳定保存粒状食品直至随后食品生产中再利用。粒状食品可作为一种食品成分，用于相同类型的加工食品生产线，其中作为未使用的加工材料收集，或用于不同类型的加工食品生产线，其中它的风味或功能特征可以是所需要的或有用的。
现在参照附图2和3，示例设备安装的详细内容和为进行图1步骤4中的低水分高脂加工食品磨碎而操作该设备的方法将在下文中讨论。在本发明方法中引入到气旋系统处理的低水分高脂加工食品可以来自商业食品制造或其它低水分高脂加工食品材料来源。该低水分高脂加工食品可以是最初制造的不连续的整块的形式，或者部分，局部，碎片，碎屑，碎片等形式。
参照附图2，显示了根据本发明方法实施方式中进行低水分高脂加工食品磨碎的示例性系统100。旋风分离器101是包括两个流动连通部分的结构外壳界定了室104的上端圆柱形外壳103；界定了空腔106的下端截顶圆锥形外壳105。上端和下端外壳都是环状结构，其中固体壁或壳包围形成内部空间。在该图示中，上端外壳103具有通常一致的横截面直径，而下端外壳105的尖锥形向下朝向下端112。在非限制性的实施方式中，下外壳105的尖锥角α可在约66度到约70度之间(参见图3)。为该目的，术语“外壳”表示由多于一边包围的室，空腔或空间的结构。
将压缩空气116和低水分高脂加工食品102分别引入到位于上端外壳103的旋风分离器101中。已加工的低水分高脂加工食品以固体微粒113的形式从旋风分离器101的下端112中排出。显示了任选的阀机械装置111，如回转阀或旋转气塞，该装置可提取来自旋风分离器的干燥的，磨碎食品而不中断系统的连续操作，并最小化从旋风分离器101中引入空气的泄漏。或者，中空的圆柱状延伸杆(未示出)可任选地安装在旋风分离器101的下端112，用来帮助指引粒状产品进入到位于旋风分离器下部的接收器或类似物中。在没有旋风分离器101下端112的阀装置时，引入到旋风分离器中的加压空气还将通过位于旋风分离器下端112的开口111从旋风分离器101中逸出。这种额外的空气泄漏可能需要在入口以空气进料速率补偿，以使旋风分离器内保持所需要的气压条件，如通过增加速率以充分弥补发生在旋风分离器底部以及排出的气流114的空气损失。
空气和在旋风分离器101的处理过程中从低水分高脂食品中可能释放的一些少量水蒸汽，作为废气114从旋风分离器中经套管107和排气管109排出。在旋风分离器的加工过程中，一些极小数量的轻碎屑也会从食品中释放，并与废气流114一起排出。在废气流排放到大气中之前，废气流114可以任选地经颗粒过滤和/或洗擦脱去挥发性化合物或其它化合物，如使用分离的洗涤器模件，如填充床型洗涤器(如，参见附图4，特征1141)。筛分装置115在下文中更详细地描述。
为了将压缩空气116引入旋风分离器101中，空气加压机械装置121，如鼓风机或空气压缩机，产生高容量高速率压缩空气流，该气流经通风管125通过冷却单元123传导，气流再从那里引入到旋风分离器101的上端外壳103中。术语“压缩空气”是指压缩到高于大气压力的空气，如高于14.7psia(lb/inch2绝对)。对于此处的实施方式，在引入旋风分离器101之前加热压缩空气通常并不是所需要的或必需的，尽管在特定情况中，如下文所述，该步骤是有用的。加热压缩空气通常是不需要的，因为可能会导致旋风分离器内正在加工的加工食品材料的任何热敏感部分融化。在一个实施方式中，引入到旋风分离器101之前，将压缩空气冷却到低于可食食品材料热敏感部分的玻璃转化温度的温度。在一个特定的实施方式中，空气被冷却到约35至约75，尤其为约40至约70，更特别为约60至约70。在另一实施方式中，空气可以以环境温度而无需将空气加热到低于被加工食品的脂部分的熔融温度的程度下将空气引入旋风分离器中。也即，如果从压缩器121释放出的空气的气温低于被加工食品脂成分的融化温度，在空气进料到旋风分离器中之前，就不必将空气穿过操作模式中的空气冷却器123的空气进行压缩。优选在不使用空气冷却器运转空气之前监控与压缩相关的环境气温和任何气温的改变。空气冷却器123是热交换装置。空气冷却器123可以是商业或工业上的热交换单元，或冷藏单元或其它适合的冷却装置，例如能降低连续流动压缩空气温度至冷却剂温度在约10(约6℃)之内的冷却单元。
压缩空气116以基本上正切于上端外壳103的内壁108被引入到室104中。该步骤可通过例如引导空气流116到多孔120中(如2至8个孔)实现，所述孔圆周分布并由上端外壳103的壁108提供，通过所述孔空气流被引入。偏转板122安装在上端外壳103的内壁108上，为了使进入的空气流偏转到根据上文所述装置的基本上正切于内壁108的方向，例如，美国专利
发明者M·夏, N·雷米利, K·尼尔, G·科普 申请人:卡夫食品集团公司