专利名称：使坚果变白的产品和方法
技术领域：
本发明涉及从用于食品消费的种子中去除表皮或外壳的领域，如坚果和豆类、谷类、核果、Silques、瘦果等的种子及其它产品。
背景技术：
许多果实如豆类、谷类、Silques和核果的种子是由表皮或外壳层包裹着的种子肉组成的(在此处“种子”一词将意指包括种子的产品，如豆类、谷类、核果、Silques、瘦果和用作食品的其它类型的种子)。豆、玉米和咖啡豆分别是豆类、谷类和核果的例子。油菜籽是取自Silques种子的例子。向日葵籽和荞麦是取自称作瘦果一类果实的种子。
坚果是一种单籽果实、为本发明的目的，将称其为“种子”。坚果核是脱壳以后留下的坚果组分，它由带棕色的表皮包裹着的坚果仁组成。坚果核的去皮一般称其为“变白”。
种种理由要求这些种子除去表皮或外壳。例如发现咖啡豆，榛子，巴西胡桃等的表皮有令人讨厌的苦味。对如杏仁等其它种子，要求除皮是为防止表皮造成该种子制成的食物变色。要求小麦、玉米等谷物种子除表皮或外壳是为生产如面粉和润湿粉糊等各类产品。某些种子表皮或外壳可以用作人或其它动物的食用纤维，这也要求脱除表皮或外壳。
现已采用了各种方法进行种子的去表皮。这些方法已取得了一定的成功。但在很大程度上，现在的方法并不十分满意，因为它们若不磨损相当部分的种子肉，就不能完全地除掉表皮，或者因为它们涉及对种子的味道、外观或贮存寿命都会产生不利影响的温度或物质。
因为许多种子尺寸小，若不损失很多的肉就难磨掉种子的表皮。这些种子的机械磨损可以造成有价值的种子肉相当部分的损失。如榛子、巴西胡桃等坚果有一层紧紧粘着的表面，由于深深地埋入裂痕网而使其难以除去。这些复杂的表面和杏仁等其它坚果，使得它若不损失相当的坚果肉就难以使坚果磨损去表皮。这些坚果的机械磨损常造成约10％到20％的有价值坚果肉的损失。
用于去皮的某些现有方法包括用高压水射流或用沸水烫来去皮。可惜高水压也会侵蚀肉的表面并在种子的外表留下坑槽。也会造成破碎，这对于要以完整形状上市的产品是特别不希望的。再者，用这些方法处理的种子会吸附水，因此要进行干燥，干燥过程会减弱种子的香味。
玉米、红豆、蚕豆和豌豆等豆类常常被煮沸后来去表皮，因为煮沸使这些产品的表皮松驰。这种方法造成豆类吸水，因而限制了它用于要求干燥产品的地方。咖啡豆的外壳通常是用气体分离器去壳的，但分离器有时也不能全部除掉外壳，或用浸泡除外壳，这要求在浸泡后要花相当的干燥时间。
在从如坚果和某些种子除表皮的普通化学方法中，先将种子浸在一个碱性浴中，随后浸于一个酸性浴中，最后进行机械磨擦，可是酸残留于种子中有一种令人讨厌的苦味并会缩短它们的贮存寿命。此外，由于种子将碎屑带进溶剂中，使浸泡期间化学溶液的浓度变稀。变稀造成溶液的浓度很难调节并使得这些方法不可能用于大规模的去皮操作。
某些产品是用热苛性液浸泡去表皮的，在热苛性液浸泡中，产品浸于热(如约180°F)氢氧化钠溶液中，随后用机械磨损去皮。浸泡期间，热苛性液渗透到表皮之下，软化了表皮下的果肉。在机械去皮过程中磨损这种软化的果肉造成了有价值产品的损失。而且，使用通常称作碱液的这种苛性剂氢氧化钠，从环境保护理由讲其产生的毒性排出液很难处理。用碱液的方法有很强碱性并产生pH9以上的不稳定碱性溶液，在最后处理之前需要将它中和。
最后如榛子等某些种子产品用烘烤去皮，然后稍用机械磨损从种子中去表皮，虽然这种方法去表皮很满意，但它的产品有一种烘烤香味。
发明概述本发明的一个目的是提供一种用来从种子中除去表皮而不会对这些产品味道、外观或贮存寿命产生不良影响并不会磨损掉有价值种子肉的方法和装置。本发明的另一个目的是提供一种快速除去种子的表面而不会产生有毒性的挥发物、废液或残留物的方法。
本发明包括用两步法润湿种子；首先用一种碱性溶液，然后用一种过氧化物溶液。然后该两种物质在表皮之下反应释放出气体。该气体的气泡使表皮或壳爆开，造成表皮变松散。过氧化物溶液也可防止由碱液造成的种子变色问题。
使用一种机械装置从种子肉中分离出爆开的表皮。
图1是一张表示按照本发明的方法一种能用于除去豆类、谷类、核果等种子表皮的去皮装置。
发明详述为了这里讨论目的，“表皮”一词将用来表示种子和壳两者。“种子”一词将用来表示从壳中取出的种子，若种子是一外壳中的单一种子(如杏仁或榛子)；或用来表示从它生长的果实、荚、球花或其它结构中取出的种子。
本发明的方法一般包括用一种碱性溶液润湿种子、用一种过氧化物溶液润湿种子和用机械方法从种子中去表皮。作为适用于坚果的一种这类方法已在美国专利5,391,721中叙述并要求专利保护，本申请是该专利的部分继续申请，在此引入该专利作参考。
本方法的第一步优选地包括用一种碱性溶液润湿种子，众所周知碱性溶液会部分地使将纤维素表皮粘附于种子肉的键削弱。优选的方法采用食品级碳酸钠，但已表明如碳酸氢钠、硅酸钠、磷酸钠和硼酸钠等其它碱性剂有良好作用。锂、钾、镁和钙的碱性盐将有满意作用，但使用成本较高。
一般认为，在进行本方法第一步时，约40°F到200°F温度的0.1％到饱和的碱性溶液(例如0.1％-10％碳酸氢钠或0.1％-15％碳酸钠)是有利的，特别是当润湿种子时间为5秒到300分钟时。
碱性溶液优选的浓度在约1-3％范围，优选的温度范围是约80°F-150°F，从而种子可很快去皮而不会被蒸热或受潮湿。同样道理，碱性步骤优选的润湿时间是约30秒到10分钟。
坚果去表皮(常称“变白”的一种方法)优选的是用约5℃到49℃(40°F到120°F)温度的1％到饱和的碱性溶液，特别当润湿坚果时间在20秒到20分钟之间时。对使坚果变白的优选方法中，用35℃(95°F)10％Na2CO3将坚果润湿2～3分钟。如若温度降到21℃(70°F)润湿时间可延长到10分钟。虽然延长润湿时间和/或用高于50℃(122°F)温度也会成功变白，但这样条件会使坚果更脆并也可能缩短贮存寿命，因此最好应避免使用。
下一步最好将种子在环境温度下沥干。虽然成功的去皮并不要求沥干，但它让碱性物质浸泡入表皮中以使表皮完全润湿。重要的是因为它有利于在表皮和坚果肉之间发生碱性溶液和第二步使用的过氧化物溶液之间的反应。对某些种子，在环境温度下沥干也可能是有利的，它能使种子冷却并从而降低了腐臭，破碎和降低贮存寿命的可能性。在环境温度干燥可以延长到30分钟而不会产生明显的有害后果。
沥干以后，用过氧化物润湿种子。从经济理由讲，优选的是用过氧化氢，同时也因为它能除去由碱性溶液造成种子肉的变色。其它优选的溶液是过氧化钠、过碳酸盐、过硼酸盐和过硫酸盐。但是，这些化合物是较贵的化学品，因此用于本方法中成本上较高。
一般认为在本方法中当用约8°F到180°F温度，润湿种子时间为1/2分到300分钟之间时，过氧化物浓度为2-35％(优选为8-25％)作用特别好。过氧化步骤优选的润湿时间和温度范围约为30秒到12分钟和120°F到160°F。
对坚果，当以约10℃到79℃(50°F到175°F)温度，润湿坚果时间为1/2分到20分钟之间时，用10-40％的过氧化物浓度作用特别好。虽然当用高于80℃(176°F)的过氧化物溶液处理坚果或如果将它们暴露于77℃(170°F)或更高温度过氧化物溶液中长于200秒，变白将会成功，但最好应避免这样的条件以防止坚果蒸热，腐臭和破碎。按经济理由，坚果最好用65℃(149°F)温度下的15％过氧化氢溶液处理150秒钟。
一旦将种子暴露于过氧化氢中，过氧化氢和碳酸钠则产生化学反应释放出气体。因为碱性溶液已被渗透到表皮里，种子表皮和种子肉之间产生气泡会造成表皮的爆开和疏松。采用一种恰当的机械方法，如轻轻刷、磨擦和辗转以移开疏松的表皮，并再让种子进行干燥。
实例下列是本方法用于豆类种子(特别是大豆)、谷类种子(特别是玉米)和核果种子(特别是咖啡豆)期间得到的试验数据。这些数据用于例举而并不对本权利要求构成限制。
A.大豆按照本发明的方法采用50g大豆。在试验中使用淡红色菜豆(Palepink kidney beans)，虽然认为本方法对各种类大豆，包括利马豆、斑豆、埃及豆和黑豆都有效，特别是当用新鲜大豆时。将50g大豆用125°F温度的20％碳酸钠水合溶液润湿3分钟使弄湿整个表皮。所用的溶液量是10g，刚好足以完全弄湿表皮仅稍有过量。
将大豆沥干，然后用约155°F温度的约10ml 20％过氧化氢溶液润湿约3分钟，润湿表皮的过氧化氢溶液量足以湿润表皮仅稍有过量。到3分钟后，将大豆表皮吹气并从大豆核中分离出来。通过温和的机械作用如刷、磨擦和/或辗转等能容易地除去表皮。
虽然给出的本发明实例是有关大豆的，但应明白按照本发明的方法可成功地从各种豆类的种子中除表皮、包括但不限于斑豆、埃及豆、黑豆、利马豆和豌豆等。
B.玉米按本发明的方法对玉米进行了三个试验，第一个是新鲜玉米粒，用140°F的8％NaHCO3溶液润湿2分钟，然后让其在环境温度下沥干2分钟。再用160°F的15％H2O2溶液将玉米粒润湿2分钟。过氧化氢处理后、玉米皮变松散了并能机械地除去，但还稍有困难。第三步将玉米粒浸泡于100°F的水中有助于表皮清除。
第二个是新鲜玉米粒用180°F的8％NaHCO3溶液润湿2分钟，然后让其在环境温度沥干2分钟。再用140°F的15％H2O2溶液将玉米粒润湿2分钟。过氧化氢处理后，玉米粒皮基本上已松散、可容易地用轻微机械作用除去或用手指从玉米粒中扒掉皮。
最后，第三个是玉米粒用180°F的8％NaHCO3润湿1分40秒，然后让其在环境温度下沥干2分钟。在过氧化物处理这步玉米粒用140°F的10％H2O2溶液润湿1分40秒，玉米粒皮基本上已松散并容易除去。
玉米仅仅是谷物类种子可用本发明方法的一实例。相信本方法可用于其它许多谷类的除壳、包括小麦、稻、燕麦和大麦。
C.咖啡豆按照本发明的方法对生的咖啡豆也进行了三个试验。如对大豆和玉米一样，用碱性和过氧化物溶液将咖啡豆润湿而不是浸泡，其条件和结果如下
试验1第一步-8％NaHCO3溶液、180°F，20秒钟，然后在环境温度下沥干1分钟。
第二步-10％H2O2溶液、140°F、20秒钟，结果整个表皮容易除去。
试验2第一步-8％NaHCO3、180°F，15秒钟，然后在环境温度下沥干1分钟。
第二步-10％H2O2、140°F、15秒钟，结果-整个表皮容易除去。
试验3第一步-8％NaHCO3、180°F，15秒钟，然后在环境温度下沥干1分钟。
第二步-10％H2O2、120°F、15秒钟，结果-整个表皮容易除去。
为了比较，将生咖啡豆在180°F水中浸泡2分钟，结果仅有部分表皮能不太难地除去。
应当理解到本发明的方法可以用于除咖啡豆之外的核果类种子。例如，已知道本发明的方法可以用于脱壳的杏仁和胡桃等核果类种子。在用本发明的方法处理脱壳的杏仁试验时，先用160°F 4％的NaHCO3溶液润湿30秒钟，然后用160°F 15％的H2O2润湿60秒钟，结果借助于轻微的机械手段则可容易地除去杏仁的表皮。
除咖啡豆、杏仁和胡桃之外，确信本发明的方法也可用于薄壳山核桃、槚如树坚果、阿月浑子。确信本方法对于从桃和杏等其它核果中除去表皮也有效。
D.坚果在另一试验中，按照本发明的方法在下列条件下用于榛子。
第一步-4％NaHCO3、160°F，30秒，然后沥干，第二步-15％H2O2、160°F、90秒，结果-皮可除去。
虽然该试验是用榛子完成的，但应理解本方法可用于其它坚果，包括巴西坚果、山核桃果、栗子。
图1是说明可用来实施本发明的装置流程图。该装置一般包括一双旋转喷雾转筒10和12，用它们将碳酸钠和过氧化氢溶液喷洒到种子上；除皮装置14，在本方法结束时用它机械地除去皮；及空气分离器(图上未画出)，它将除去的皮从种子中分离出来。如上所述，因为温度、浓度、暴露时间都必须维持在特定的范围内，所以该装置最好应设计成要能确保喷洒到种子上的溶液维持在预定的温度和浓度值。
通过标准的传送机18将种子送到第一个喷雾转筒10中。该喷雾转筒10稍微向下角度安置并包括有一标准的螺杆推进器(未画出)以便将种子推进通过整个喷雾转筒。喷雾转筒构造的各种参数取决于要将种子暴露的时间。喷雾转筒10内安装有两列20和22非旋转的喷咀24，经喷咀将碳酸钠溶液喷洒到在喷雾转筒内旋转的种子上。喷雾转筒的旋转速度和属于喷雾轨迹27内的喷雾转筒内表面26的面积这两个变量决定着转筒每转一圈种子暴露于溶液中的时间长短。另两个变量是喷雾转筒的角度和螺杆推进器将种子推出转筒的速度，它们决定着种子在转筒内的时间长短并因而决定了种子通过喷雾轨迹27多少次数。因此，必须要根据要求将种子在溶液中暴露时间长短来选取这四个变量。可变速度的喷雾转筒最好要能调节暴露时间。
喷咀24最好在喷雾转筒10内排成平行的两列20和22。第1列喷咀20是与新鲜的碳酸钠溶液源(未画出)相连通，而第2列喷咀22从位于喷雾转筒出口40的循环槽28中接收碳酸钠。没有必要通过喷咀输送高压液流到种子上，因为没有打算用液压来机械去皮。由于通过第二列喷咀输送循环溶液，所以最好用较大喷咀以防被碎屑阻塞。这将自然地造成一种十分令人满意的低压喷雾。
该装置最好构成为将喷雾期间和以后从种子中流出的碳酸钠通过第二列喷咀22循环返回到种子中。该流出液可能会夹带种子的碎屑和其它物质，因而溶液会变稀。但是使用于处理种子的溶液浓度保持在预定的水平是很重要的，以便预选的浓度对温度和暴露时间相关值适合于种子的成功变白。如下面将要叙述的，最好的装置循环流出液并保持喷于种子上的整个碳酸钠溶液的浓度。
位于喷雾转筒10底部的循环槽28收集从喷雾转筒流出的流出液，所收集的这些溶液通过一闭式筛网30，一台泵31将溶液送到喷咀24的第2列22而喷雾到种子上。循环槽28中安装有一台监测器32，用它测定流出液的浓度和当需要调节浓度时向浓度调节器34发出信号。浓度调节器34是位于向喷咀24的第一列20输送新鲜溶液的液源处。如监测器32测出循环槽28中的溶液浓度低于预定的用于处理种子的浓度，则增加输入的新鲜溶液浓度，因此使喷于种子上的新鲜和循环溶液混合浓度保持在预定的水平值。
溶液的温度也应保持在预定水平。新鲜的碳酸钠用通常加热方法(未画出)加热到所要求的温度。位于循环槽中的一台恒温调节器监测着流出液的温度和进行流出液温度的必要调节。
用来将种子输送到贮料斗38的运输机36位于喷雾转筒10的出口40附近。在沥干和干燥期间，把种子贮存在贮料斗中。沥干和干燥之后，用一台提升机42将种子从贮料斗中输送到加料运输机44上，运输机将种子转送到第二个喷雾转筒12用过氧化物进行喷洒。
第二个喷雾转筒12的操作与第一个转筒一样，要进行的浓度和温度监测和调节如上述。
一台运输机58将种子从第二转筒12送到一台如旋转园筒刷的去皮装置14上，它将由于如上述的碳酸钠和过氧化氢反应而已松散的皮分离。园筒形刷是最佳的，因为它不会磨损种子，而且通过拨弄和拉扯使已经松散的皮与种子分开。然而，其它去皮装置(包括气体分离器、磨擦和/或辗转装置)可能更适用，这取决于要处理种子的大小和脆性。
最后的运输机16再将种子从园筒形刷或其它去皮装置14上输送到空气分离器(未画出)。在这里，种子与经去皮装置去皮的一部分皮混合在一起。空气分离器利用空气流从重量较轻的皮中分离出相对较重的种子。
虽然在此已经说明了本发明一些详细情况，但显然，可以作出属于下述权利要求范围内的许多改进。例如虽已列出特定例子，在这些例子中本发明的方法应用于特定类型果实的种子(谷类、核果和豆类)，但应清楚本发明可用于其它种子，包括未给出试验结果的那些种子(如松果、菜籽、向日葵籽、红花籽、芝麻和其它许多种子)。
权利要求
1.一种用于从种子中去皮的方法，该方法包括如下步骤(a)提供碱性化合物的第一溶液和能与第一化学溶液反应产生气体的过氧化合物的第二溶液；(b)用第一溶液润湿种子；(c)用第二溶液润湿种子，在种子与种子的皮之间产生气体使皮疏松；(d)从种子中除去皮。
2.如权利要求1的方法，其中(a)步提供碳酸钠溶液作为第一溶液和过氧化氢溶液作为第二溶液。
3.一种用于从核果种子中去皮的方法，该方法包括如下步骤(a)提供碱性化合物的第一溶液和能与第一化学溶液反应产生气体的过氧化合物的第二溶液；(b)用第一溶液润湿核果种子；(c)用第二溶液润湿核果种子，在种子与种子的皮之间产生气体使皮疏松；(d)从种子中除去皮。
4.如权利要求3的方法，其中(a)步提供碳酸钠作第一溶液和过氧化氢作第二溶液。
5.如权利要求3的方法，其中种子是咖啡豆。
6.如权利要求3的方法，其中种子是杏仁。
7.一种用于从谷类种子中去皮方法，该方法包括如下步骤(a)提供碱性化合物的第一溶液和能与第一化学溶液反应产生气体的过氧化合物的第二溶液；(b)用第一溶液润湿谷物种子；(c)用第二溶液润湿谷物种子，在种子与种子的皮之间产生气体使皮疏松；(d)从种子中除去皮。
8.如权利要求7的方法，其中种子是玉米粒。
9.一种用于从豆类种子中去皮的方法，该方法包括如下步骤(a)提供碱性化合物的第一溶液和能与第一化学溶液反应产生气体的过氧化合物的第二溶液；(b)用第一溶液润湿豆类种子；(c)用第二溶液润湿豆类种子，在种子与种子的皮之间产生气体使皮疏松；(d)从种子中除去皮。
10.如权利要求9的方法，其中种子是大豆。
11.一种用于从坚果中去皮的方法，该方法包括如下步骤(a)提供碱性化合物的第一溶液，第一溶液具有约1％到饱和的浓度，和能与第一化学溶液反应产生气体的过氧化合物的第二溶液，第二溶液约有10-40％的浓度；(b)用第一溶液润湿坚果；(c)用第二溶液润湿坚果，在坚果与坚果皮之间产生气体使皮疏松；(d)从坚果上除去皮。
12.一种用于从种子中去皮的方法，该方法包括如下步骤(a)提供碱性化合物的第一溶液和能与第一化学溶液反应产生气体的过氧化合物的第二溶液；(b)用第一溶液润湿种子；(c)除去种子中的过量液体；(d)用第二溶液润湿种子，在种子与种子的皮之间产生气体使皮疏松；(e)从种子上除去皮。
13.如权利要求12的方法，其中(a)步提供碳酸钠溶液作第一溶液和过氧化氢溶液作第二溶液。
全文摘要
一种用于从坚果和其它种子,包括豆类、谷类、核果、Silque、瘦果等除去表皮或外壳的方法和装置、它包括先用一种碱性溶剂润湿种子,然后用过氧化合物溶剂润湿种子。这两种物质在表皮下反应而于种子肉和表皮之间释放出气体,该气体使表皮爆开而使它变得松散,稍用机械作用将爆开的表皮从种子肉中除去。
文档编号A23L1/36GK1190334SQ95197823
公开日1998年8月12日 申请日期1995年2月21日 优先权日1995年2月21日
发明者杜威P·乔治, 罗纳德·詹姆斯·里格, 德尔伯特L·威廉斯, 罗伯特E·凯泽, 小刘易斯M·卡特 申请人:杜威P·乔治, 罗纳德·詹姆斯·里格, 德尔伯特L·威廉斯, 罗纳德E·凯泽, 小刘易斯M·卡特