用于可挤出的食物组合物的加工助剂的制作方法

1.用于可挤出的食物组合物的加工助剂包括至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂。


背景技术：

2.在由玉米粉形成并且通过旋转头挤出机生产的不规则苛奈(collet)产品的形成中，已经发现作物对生产具有影响，特别是挤出机的运行时长，在挤出机的钻子/定子上结硬壳(上釉)会减少挤出机的运行时长。例如，已经发现作物的季节以及作物的地点可以影响在硬壳变得足以要求工序停工以便可以清洁挤出机之前挤出机能够运行多长时间。希望提供一种解决该问题的加工助剂。


技术实现要素：

3.根据本公开的一个方面，一种用于可挤出的食物组合物的加工助剂包括至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂，主要由至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂组成，或者由至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂组成。在一些方面，加工助剂包括约1％至约40％的短链羧酸和约60％至约99％的可食用乳化剂。在其他方面，乳化剂与短链羧酸的比例可以在约2:1至约40:1的范围内。有利地，已经发现与加工不含有所述加工助剂的原材料的挤出机的运行时间相比，至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂的组合改善了加工含有所述加工助剂的原材料的挤出机的运行时间。
4.乳化剂可以选自以下项中的一种或多种：大米提取物、米糠提取物(例如来自ribus的以出售的产品)、卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、单甘油酯和双甘油酯、以及它们的混合物。
5.适合的短链羧酸是醋酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸以及它们的混合物。在一些例子中，醋酸可以以醋的形式提供，醋通常含有约4-5wt％的醋酸。
6.加工助剂可以与原材料和水分结合或添加到原材料和水分中，以形成可挤出的食物组合物。就此而言，加工助剂可以以约0.1％至约3％的量存在于可挤出的食物组合物中。
7.在另一个方面，可挤出的食物组合物包括原材料、水分、至少一种短链羧酸和可食用乳化剂，主要由原材料、水分、至少一种短链羧酸和可食用乳化剂组成，或者由原材料、水分、至少一种短链羧酸和可食用乳化剂组成。从这方面来说，可挤出的食物组合物可以包括约80％至约99％的原材料、约1％至约18％的添加的水分、约0.1％至约2.0％的乳化剂和约0.01％至约0.3％的短链羧酸。
8.虽然已经证明所述加工助剂在原材料是玉米粉时是有效的，但是认为原材料可以选自以下项中的一种或多种：玉米粉(corn meal或cornmeal)、全谷物玉米粉、大米、全谷物粉、米豌豆、糙米、小麦粉、全麦粉、豌豆粉、黑豆、斑豆粉、马铃薯粉以及其他谷物豆类或块茎，不论其为面粉、粉末或其他颗粒形式。
9.含有约1.0％至约18％的固有或内在水分的原材料通常可以用于形成所述可挤出
的组合物。则在将可挤出的组合物引入挤出机之前，可以对原材料进行预加湿或者预水化以达到所需的水分含量水平。在一个实施例中，原材料含有约11％至约12.5％的固有或内在水分含量。则可以对原材料进行预水化，即，添加水分，以使得所得的具有添加的水分的原材料含有约14.5wt％至约18wt％的水分。
10.在一个实施例中，可以对一种或多种原材料进行预混合，这可以包括将一种类型的原材料与水混合或者与其他原材料和水混合，以便加湿。如此，例如，不同的材料可以被加湿到同一近似的水分水平。
11.术语“可挤出的组合物”是指在组合物被挤出之前混合成均匀的组合物的组合物。
12.除非另外明确指出，否则本公开的所有百分率都为重量百分比。
具体实施方式
13.本技术中描述的加工助剂在加工使用旋转头挤出机制作的不规则苛奈(collet)产品期间可以提供特别的益处，其将在下文描述，以为创新型加工助剂提供额外的背景。
14.旋转头挤出机使用两个圆盘来烹制和糊化玉米粉。一个盘旋转而另一个盘静止，从而产生生成不规则苛奈所需的摩擦力。这些挤出机是高剪切、高压机器，其在相对较短的时长内以摩擦形式产生热。在旋转头挤出机中不使用筒加热，因为用来烹制挤出物的能量由机械能的粘性耗散生成。旋转头挤出机内不使用添加水、加热元件或者冷却元件来控制温度。相反，旋转头挤出机使用圆盘内(而不是在螺旋钻或者螺杆区内)产生的摩擦力来烹制挤出物。在旋转头挤出机的螺旋钻处，不存在混合并且仅有非常有限的压缩；具体地，仅足够在筒内的间隙区域中传送材料。
15.剪切反而在指部，如下文所描述的。虽然螺旋钻区帮助将材料运送到模具组件，但是它不能混合材料，并且它是对于混合的材料和某些成分(包括非常小的成分，例如粉末或面粉)的不良传送器。相反，已经发现旋转头挤出机通常受限于窄粒度范围内的细谷粉配方。任何其他物体通常会导致沿着单螺旋钻的流动不规则性，这在挤出机流动中变成阻塞，导致挤出机的故障和停工。另外，最大进料吞吐能力可被限制在约360lb./hr(磅/小时)至约540lb./hr。
16.在生产不规则苛奈产品期间，预加湿的玉米粉通过料斗进行重力给料并且送入挤出机中。旋转头挤出机包括两个使苛奈形成其扭曲的(“不规则的”)形状的主要工作部件：单螺杆或螺旋钻和旋转模具组件。螺旋钻容纳于圆柱形壳体或筒中，并且包括开口进料部分(玉米粉穿过其通行)。实际上，料斗从上方给料至开口进料部分。螺旋钻运送并压缩玉米粉，从而将玉米粉给料至旋转模具组件，在旋转模具组件处，玉米粉在下文进一步描述的玻璃化转变过程中被塑化为流化状态。
17.模具组件包括两个金属圆盘(例如黄铜合金)：定子(具有静止的盘)和转子(旋转的盘)。加湿的淀粉成分的糊化发生在这些金属盘之间的同心腔内。定子是包括定子头部和圆形静止黄铜盘的组件，圆形静止黄铜盘充当模具，糊化的溶体流过该模具。静止的盘具有凹槽，当定子与转子一起工作时，凹槽辅助玉米粉的压缩。转子是旋转的盘，其包括指部和鼻锥。鼻锥将玉米粉导向指部，并且帮助糊化的玉米粉穿过转子和定子之间的小间隙排出。指部的作用产生了必要的压力和热条件，以在约260
°
f.至约320
°
f.(127℃至160℃)下实现原材料的塑化。具体地，指部迫使玉米粉返回定子头部的凹槽中，从而在定子和转子之间的
空隙中产生玉米粉的摩擦和压缩。定子的表面也帮助产生热和压缩。因此，不规则挤出的特征在于由模具组件的金属与金属的相互作用带来的原材料的热-机械转变。
18.在不规则挤出过程中，模具组件内发生了几件事。第一，玉米粉经受高剪切速率和压力，高剪切速率和压力产生用于烹制玉米的大部分热。因此，与其他挤出机不同，大部分的烹制发生在旋转头挤出机的旋转模具组件中。如上文所述，不使用添加水或外部的热来控制该挤出机内的温度。第二，快速的压力损失导致玉米团中的过热水转变为蒸汽，从而使经烹制的玉米在其离开模具组件时发生膨化。第三，玉米粉在一个旋转的盘和一个静止的盘之间的流动使膨胀的玉米粉扭曲，从而使得其某部位扭转和折叠，从而导致有特色的产品形状。不规则苛奈在离开指部的中心的径向路径上从定子和转子之间的间隙沿圆周向外离开旋转头挤出机。然后，刀具组件中的刀具刀片切断由于定子-转子相互作用的膨胀过程而产生的苛奈。这一过程完全是独特的，提供了非系统化的、不规则形状的苛奈以及在其脆性方面独特的质地，从而产生了一些自制的(homemade)效果。
19.在加工玉米粉期间，已经发现玉米粉积累在转子、定子或者两者上，这通过这些表面上的釉展示出来。由于该积累，使得玉米粉离开挤出机变得越来越困难，从而导致苛奈生产的失败，这导致当清洁转子和定子时生产停止。不幸的是，在清洁期间，尽管充分谨慎，但通常形成了刻痕，这导致了后续加工期间玉米粉的堆积的成核位置，并且导致了与新的转子和定子相比缩短的生产运行时间。可以理解，如此进行循环，生产运行时间会变得越来越短，最终结果是替换转子和定子。
20.有利地，已经发现所描述的加工助剂组合物对于延长生产运行时间和减少原材料(例如，玉米粉)在转子和定子上的积累有效。根据一个方面，一种用于可挤出的食物组合物的加工助剂包括至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂，主要由至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂组成，或者由至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂组成。在一些方面，加工助剂包括约1％至约40％的短链羧酸和约60％至约99％的可食用乳化剂。在一些实施例中，加工助剂主要由约1％至约40％的短链羧酸和约60％至约99％的可食用乳化剂组成。在其他实施例中，加工助剂由约1％至约40％的短链羧酸和约60％至约99％的可食用乳化剂组成。
21.在一些实施例中，加工助剂包括以下项、主要由以下项组成或者由以下项组成：约5％至约30％或者约7％至约20％，或者约8％至约15％，或者约9％至约11％，或者约10％的至少一种短链羧酸。在这些实施例中，加工助剂还包括以下项、主要由以下项组成或者由以下项组成：约70％至约95％，或者约80％至约93％，或者约85％至约92％，或者约89％至约91％，或者约90％的可食用乳化剂。
22.在其他方面，加工助剂中的乳化剂与短链羧酸的比例可以在约2:1至约40:1的范围内，或者约3:1至约20:1或者约4:1至约16:1，或者约8:1。
23.乳化剂可以选自以下项中的一种或多种：大米提取物、米糠提取物(例如来自ribus的以出售的产品)、卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、单甘油酯和双甘油酯、以及它们的混合物。
24.适合的短链羧酸是醋酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸以及它们的混合物。在一些例子中，醋酸可以以醋的形式提供。本领域技术人员将理解，醋具有约5wt％至约30wt％(包括6wt％、10wt％、12wt％和20wt％)的醋酸的不同醋酸强度。在一个方面，具有约12wt％的醋
酸的醋可以是有用的。
25.加工助剂可以与原材料和水分结合或添加到原材料和水分中，以形成可挤出的食物组合物。就此而言，加工助剂可以以约0.1wt％至约3wt％，或者约0.2wt％至约2wt％，或者约0.3wt％至约1wt％，或者约0.4wt％至约0.8wt％，以及在一些例子中约0.5wt％至约0.6wt％的量存在于可挤出的食物组合物中。
26.在另一个方面，可挤出的食物组合物包括原材料、水分、至少一种短链羧酸和可食用乳化剂，主要由原材料、水分、至少一种短链羧酸和可食用乳化剂组成，或者由原材料、水分、至少一种短链羧酸和可食用乳化剂组成。从这方面来说，可挤出的食物组合物可以包括约80％至约99％的原材料、约1％至约18％的添加的水分、约0.1％至约2.0％的乳化剂和约0.01％至约0.3％的短链羧酸。在一些实施例中，可挤出的食物组合物主要由约80％至约99％的原材料、约1％至约18％的添加的水分、约0.1％至约2.0％的乳化剂和约0.01％至约0.3％的短链羧酸组成。在其他实施例中，可挤出的食物组合物由约80％至约99％的原材料、约1％至约18％的添加的水分、约0.1％至约2.0％的乳化剂和约0.01％至约0.3％的短链羧酸组成。
27.虽然已经证明所述加工助剂组合物在原材料是玉米粉时是有效的，但是认为原材料可以选自以下项中的一种或多种：玉米粉(corn meal或cornmeal)、全谷物玉米粉、大米、全谷物粉、米豌豆、糙米、小麦粉、全麦粉、豌豆粉、黑豆、斑豆粉、马铃薯粉以及其他谷物豆类或块茎，不论其为面粉、粉末或其他颗粒形式。
28.含有约1.0％至约18％的固有或内在水分含量的原材料通常可以用于形成所述可挤出的组合物。就此而言，在将可挤出的组合物引入挤出机之前，可以对原材料进行预加湿或者预水化。在一个实施例中，原材料含有约10％至约15％，或者约11％至约14％，或者约12％至约14％的初始水分含量。可以对原材料进行预水化，以提供约14.5wt％至约18wt％的水分。
29.在一个实施例中，可以对一种或多种原材料进行预混合，其可以包括将一种类型的原材料与水混合或者与其他原材料和水混合，以便加湿。如此，例如，不同的材料可以被加湿到同一近似的水分水平。
30.在混合或者预混合原材料之后或者期间，或者在混合原材料(无论是否预混合)之后或者期间，可以添加加工助剂组合物并与原材料和水分混合，以形成上述可挤出的组合物。
31.与上述描述一致，设想了一种形成不规则苛奈的方法，其中所述方法包括将原材料膨胀为体积密度在约3.0lbs./cu ft.至约11lbs./cu ft.之间或者约3.0lbs./cu ft.至约6.5lbs./cu ft.之间的不规则苛奈产品的步骤。在一个实施例中，膨胀的和膨化的食品的体积密度在约4.5lbs./cu ft.至约5.0lbs./cu ft.之间。也可以使用切割步骤来将膨胀的和膨化的食品切割至所需的尺寸。
32.现在将参考以下实施例来进一步说明本发明，这些实施例应被理解为非限制性的。本领域普通技术人员应当理解，以下实施例中所披露的技术代表发明人发现的在本发明的实践中发挥良好作用的技术，因此构成了示例性的模式。本领域普通技术人员在查看本发明时应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在具体的实施方式中做出许多改变并同时仍然获得相似或类似的结果。
33.实施例1
34.将由约97％的生玉米粉(含有约11-14％固有水分的玉米粉)和约3％添加的水分制备的可挤出的组合物用作对照产品。示例性的可挤出的组合物是由约96.5％的生玉米粉、2.5％的添加的水分、0.5％的醋(含有约12％的醋酸)和0.5％的米糠提取物制备的。将每种组合物在上文描述的类型的旋转头挤出机中加工，并且计算性能指数。
35.性能指数由下式定义：
[0036][0037]
其中爆米花(popcorn)事件被定义为当挤出机需要脱产以进行检查和/或清洁时所发出的声音。在一些例子中，原材料在转子和定子上的堆积和/或原材料在转子和定子上的上釉导致“爆米花”声音，“爆米花”声音提供了应该停工以便能够清洁转子和定子的可听指示。
[0038]
发现对照样本展示出16.5的性能指数，而含有如本技术描述的加工助剂的示例性组合物展示出36.0的性能指数。该超出两倍的性能指数说明与加工不含所述加工助剂的可挤出的组合物的挤出机相比，加工含有所述加工助剂的可挤出的组合物的挤出机在要求任何清洁之前可以运行长得多的时段。
[0039]
虽然本公开的构思易于具有各种修改和替换形式，但是已经通过举例说明的方式在附图中示出本公开的具体示例性实施方式。然而，应当理解，不具有将本公开的构思限制于特定的公开的形式的意图；意图是覆盖所有落入如由权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同和替换。
[0040]
还应当理解，可以单独地实施和/或提供和/或使用在本发明的任何方面中描述和限定的各个特征的特定组合。
[0041]
概括地说，一种用于可挤出的食物组合物的加工助剂包括至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂，主要由至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂组成，或者由至少一种短链羧酸和至少一种可食用乳化剂组成。在一些方面，加工助剂包括约1％至约40％的短链羧酸和约60％至约99％的可食用乳化剂。在其他方面，乳化剂与短链羧酸的比例可以在约2:1至约40:1的范围内。
[0042]
用于可挤出的组合物的加工助剂的各个方面还在以下组的编号的条款中阐述。
[0043]
1、一种可挤出的食物组合物的加工助剂，包括约60wt％至约99wt％的至少一种可食用乳化剂和约1wt％至约40wt％的短链羧酸。
[0044]
2、如条款1所述的可挤出的食物组合物的加工助剂，其中，乳化剂与短链羧酸的比例可以在约2:1至约40:1的范围内。
[0045]
3、如条款1或2所述的可挤出的食物组合物的加工助剂，其中，可食用乳化剂选自大米提取物、米糠提取物、卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、单甘油酯、双甘油酯及其混合物。
[0046]
4、如前述条款中任一项所述的可挤出的食物组合物的加工助剂，其中，短链羧酸选自醋酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸及其混合物。
[0047]
5、如前述条款中任一项所述的可挤出的食物组合物的加工助剂，其中，醋酸以醋的形式提供。
[0048]
6、如条款5所述的可挤出的食物组合物的加工助剂，其中，所述加工助剂包括
50wt％的醋和50wt％的可食用乳化剂。
[0049]
7、如前述条款中任一项所述的可挤出的食物组合物的加工助剂，其中，可食用乳化剂是米糠或米糠提取物。
[0050]
8、一种可挤出的食物组合物，包括：
[0051]
约80wt％至约99wt％的原材料；
[0052]
约1wt％至约18wt％的添加的水分；
[0053]
约0.1％至约3％的加工助剂，其中所述加工助剂包括至少一种可食用乳化剂和至少一种短链羧酸。
[0054]
9、如条款8所述的可挤出的食物组合物，其中，原材料选自玉米粉、全谷物玉米粉、大米、全谷物粉、米豌豆、糙米、小麦粉、全麦粉、豌豆粉、黑豆、斑豆粉、马铃薯粉及其混合物中的一种或多种。
[0055]
10、如条款8或9中任一项所述的可挤出的食物组合物，其中，加工助剂包括约60wt％至约99wt％的至少一种可食用乳化剂和约1wt％至约40wt％的短链羧酸。
[0056]
11、如条款8、9或10中任一项所述的可挤出的食物组合物，其中，可食用乳化剂选自大米提取物、米糠提取物、卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、单甘油酯、双甘油酯及其混合物。
[0057]
12、如条款8、9、10或11中任一项所述的可挤出的食物组合物，其中，短链羧酸选自醋酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸及其混合物。
[0058]
13、如条款12所述的可挤出的食物组合物，其中，醋酸以醋的形式提供。
[0059]
14、如条款8、9、10、11、12或13中任一项所述的可挤出的食物组合物，其中，加工助剂包括50wt％的醋和50wt％的可食用乳化剂。
[0060]
15、如条款8、9、10、11、12、13或14中任一项所述的可挤出的食物组合物，其中，可食用乳化剂是米糠或米糠提取物。