超临界流体挤出食品的制作方法
【专利说明】
[oow] 发明背景
[0002] 对巧关申请的香叉引用
[0003] 本申请为于2011年11月29日提交的序列号为13/306, 634、标题为"用于制造食 品的超临界流体挤出方法、装置和系统"的共同待决美国专利申请的部分继续申请，该申请 的技术披露内容通过引用整体纳入本文中。
技术领域
[0004] 本发明设及一种用W制作改进膨胀快餐食品的方法，更具体而言，设及一种用W 制作膨胀或膨化的挤压食物的方法，该挤压食品具有水果或蔬菜输入成分的较高营养存留 量、新的形状和质地特征。 阳00引 巧关巧术说巧
[0006] 膨化食品是有巨大需求的广受欢迎的消费品。快餐食品也可在膳食消费中担当重 要角色，对健康快餐食品的消费需求已有显著提高。
[0007] 水果和非淀粉类蔬菜通常是维生素、矿物质和其他诸如抗氧化物等健康成分的良 好来源。不同的水果和蔬菜富含不同的营养成分，美国农业部扣SDA)建议根据个人的需求 每天摄入5到13次多种水果和蔬菜。据美国食品和药品管理局（FDA)称，富含纤维素的膳 食可降低人罹患某些癌症、糖尿病、消化失调和屯、脏病的风险，并可协助进行体重管理。此 夕F，维生素和矿物质组作为健康膳食的组成部分被广为认可，而抗氧化剂可能会降低发生 屯、脏病和癌症的风险。
[0008] 健康、有营养的快餐应理想地满足若干标准，包括对包含饱和和反式脂肪酸在内 的脂肪、胆固醇、钢和添加糖的限制。优选情况下，该标准中还应包括已被配置成在健康或 保健方面具备特定好处的制品。
[0009] 尽管水果和蔬菜可WW其自然形态生吃或烹制，有些人还是发现将整个水果和蔬 菜作为快餐食用有些不实际、不方便，且通常并不理想。采用现有技术脱水的水果和蔬菜快 餐食品通常采用将整个水果或蔬菜脱水切片的形式。运些采用现有技术的脱水切片通常没 有消费者所希望有的轻且脆的质地，也无法保留原始成分中存在的营养素和风味。现有技 术中其他类型的水果或蔬菜快餐食品已包括了少量或非显著量的水果或蔬菜，因此它们与 传统的马铃馨片并无营养上的差异。现有技术中的任何快餐食品均无法在轻且脆的快餐制 品中提供高水准的水果或蔬菜，W及上文所列举的营养的快餐食品的额外标志。
[0010] 现有技术的直接膨胀的制品，例如WCheetos⑥（奇多）品牌生产和销售的快餐食 品，其加工方式通常是在较高的溫度和压力下将玉米粉和/或其他原材料通过一个其上有 小孔的型模挤出。热挤出物中的水蒸气压力会使其在从小孔中被挤出时发生膨胀，或称膨 化。如同样转让给本发明的受让人的6, 607, 772号美国专利中所披露的，起始原材料的典 型成分由玉米粉和水组成。由于下文详述的原因，高溫/高压挤出对于水果和蔬菜成分并 不理想。
[0011] 发明概述
[0012]本发明可提供具有出色口味且健康的挤出式膨化快餐食品块，其具备较高含量的 诸如水果或蔬菜固形物等热敏感成分及轻且脆的质地。通过将各种形式的水果内含物作为 一种成分纳入其中，将水果或蔬菜固形物包含到膨化食品中。在本发明的一方面，水果或蔬 菜成分在挤出机内与预胶凝淀粉结合，超临界流体在挤出机内的压力条件下被注入混合物 中。超临界流体在其从挤出机内引出时因达到大气压力而转变为气体，由此使挤出物发生 膨胀。
[001引在一种实施方式中，超临界流体挤出式食品包含渗透率在8. 2x10ly至 6.9x10ly之间的预胶凝淀粉基质；其中预胶凝淀粉在挤出之前至少具备W下条件之一： RVA达到峰值时间小于100秒，其测量是在20%固形物条件下WRVA协议进行；80°C下的文 氏黏度在0.IPa-s至10化-S之间；或者，在W化为单位测量的剪切应力的对数值在0至 2. 5之间的条件下，W化为单位测量的剪切储能模量的对数值在1. 25至2. 25之间。
[0014] 在另一种实施方式中，预胶凝淀粉在80°C下的文氏黏度在0.1 Pa-s至10化-S之 间。在又另一种实施方式中，预胶凝淀粉在W化为单位测量的剪切应力的对数值在0至 2. 5之间的条件下，W化为单位测量的剪切储能模量的对数值在1. 25至2. 25之间。在另 一种实施方式中，当在20%固形物条件下W RVA协议进行测量时，预胶凝淀粉的RVA达到峰 值时间小于100秒。
[0015]在本发明的另一方面，挤出物被切块，并接受用W改变挤出物块结构的特定后期 处理操作。在一种实施方式中，圆柱形挤出物块接受真空干燥，运将使挤出制品上生成一个 轴向的孔。在另一种实施方式中，挤出物块接受射流冲击干燥，运将使块进一步膨胀和膨 化。运些方面W及本发明的更多特征和优势将通过W下书面说明变得更加明显。
[0016] 附图简要说明
[0017] 被视为本发明特性的新特征在所附权利要求中加W规定。然而，参照W下对示例 实施方式的详细说明并结合附图，可对本发明本身W及其优选使用模式、更多目标及优势 有最充分的理解，在附图中：
[001引图1为用W制作本发明的挤出式快餐食品的装置的示意图。
[0019]图2为根据本发明制作的包括轴向孔的快餐食品块的透视图。
[0020] 图3为根据本发明制作的形似枕头、内部密度较低的食品块的透视图。
[0021]图4为使用本发明进行测试的各种淀粉的快速黏度分析仪（RapidVisco Analyzer,RVA)曲线图。
[0022] 图5所示为采用本发明的快餐食品的两种实施方式和一种采用现有技术的快餐 食品的孔隙尺寸分布曲线。 阳〇2引详细说明
[0024] 本发明的挤出式快餐食品块是保留有原始成分中较高比例的热敏感成分（例如 自然风味化合物和营养素）并具备轻、脆质地的挤出式快餐食品。热敏感成分或具有热敏 感组分的成分的非限定性实例包括基于水果和基于蔬菜的成分，糖分高的成分，某些蛋白 质（例如乳清蛋白），已与其原始来源（自然调味化合物）或合成物（合成调味化合物）隔 离的调味化合物，W及着色剂。
[00巧]该热敏感组分在本发明的工艺中得W存留的方式是，在整个过程中，将挤出成分 的溫度保持在热敏感组分发生分解的溫度W下。在本发明的最广泛意义上，膨化或膨胀的 挤出物是在低于水沸点（约l〇〇°C)的溫度下制成。然而，本发明同样适用于更低的溫度， 较低的溫度还会进一步拓展经历此工艺后可存留的热敏感成分的数量。在一种实施方式 中，原料成分的溫度被保持在低于约90°c;在一种优选实施方式中，该溫度被保持在约85°C W下；在一种最优选的实施方式中，溫度被保持在约80°CW下。
[00%] 如前文所述，现有技术生产膨胀食品的方式是，在挤出机内将原料成分在高压下 加热至高于水沸点（或者说，高于约l〇〇°C)的溫度，让其通过一个型模孔，使水闪蒸为蒸 汽，由此使挤出物发生膨胀或膨化。许多采用现有技术的工艺还将原料成分加热至高出 l〇(TC很多的溫度，W使原始成分中的所有淀粉发生胶凝。本发明可避免将原料成分加热至 水沸点W上，方法是采用一种超临界流体作为膨胀剂，其可在较低溫度下W液体或超临界 状态注入挤出机内的原料成分中。由于挤出机不包含烹制部分，原始原料成分的任何溫度 敏感组分均可在挤出过程之后得W留存，运是在此前的技术中从未实现的成果。
[0027] 图1示出了根据本发明的一种实施方式的一种超临界流体挤出机的示意截面图。 挤出机10可W是单螺旋或多螺旋挤出机。在一种优选实施方式中，挤出机为双螺旋挤出 机。更一般而言，该挤出机可包含在压力下将原料成分混合在一起并压迫该原料成分混合 物通过至少一个模孔形成挤出物的任何设备。该原料成分和可选的水被送至挤出机10。在 一种实施方式中，该原料成分与水进行预处理，随后再被送入挤出机。可使用高压累（未示 出）将经过预处理的原料成分送入挤出机10内。超临界流体从超临界流体源60、在位于入 口 20下游的端口 30处被送入挤出机10内。超临界流体源可包括多个箱体、累、热交换器、 仪表和阀（未示出），它们在一起工作，将处于超临界状态的流体送入挤出机内。在一种优 选实施方式中，超临界流体为处于超出其超临界点条件（约3rC和1087psi)的二氧化碳， W使其处于超临界状态。挤出机还可包含一个或多个热交换器护套80。水等冷却液可W通 过护套80被累送，W降低筒溫，并对挤出机内的原料成分进行冷却。
[0028] 超临界流体与挤出机10内的成分进行混合