Способ, устройство и система изготовления пищевого продукта путем экструзии с использованием сверхкритической жидкотекучей среды

Способ, устройство и система изготовления пищевого продукта путем экструзии с использованием сверхкритической жидкотекучей среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу изготовления усовершенствованного воздушного закусочного продукта, более точно к способу изготовления воздушного экструдата, сохраняющего высокую питательную ценность исходных плодовых или овощных ингредиентов и имеющего новые формы и характеристики текстуры.

Описание уровня техники

Воздушные закусочные продукты являются популярными потребительскими товарами, на которые существует высокий спрос. Закусочные продукты также могут играть важную роль в рационе потребителей, при этом резко растет потребительский спрос на полезные для здоровья закусочные продукты.

Плоды и не содержащие крахмала овощи являются в целом хорошими источниками витаминов, минералов и других полезных соединений, таких как ингибиторы окисления. Различные плоды и овощи имеют высокое содержание различных питательных веществ, при этом Министерством сельского хозяйства США (USDA) рекомендовано потребление от 5 до 13 порций плодов и овощей в сутки в зависимости от конкретных индивидуальных потребностей. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов рацион с высоким содержанием растительной клетчатки позволяет снижать риск возникновения рака некоторых видов, диабета, расстройств пищеварения и сердечных заболеваний, а также помогает контролировать вес. Кроме того, витамины и минералы широко признаны как часть здорового рациона питания, а ингибиторы окисления могут снижать риск возникновения сердечных заболеваний и рака.

В идеале полезный для здоровья питательный закусочный продукт должен соответствовать нескольким критериям, которые включают предельное содержание жиров, в том числе насыщенных и трансжирных кислот, холестерина, натрия и добавленного сахара. Критерии предпочтительно также должны предусматривать включение в состав продуктов конкретных полезных для здоровья ингредиентов.

Хотя плоды и овощи могут употребляться в сыром или в свежеприготовленном виде, некоторые люди полагают, что употребление плодов и овощей в качестве закусочного продукта является непрактичным, неудобным и в целом нежелательным. Известные закусочные продукты из сушеных плодов и овощей в целом представляют собой дегидратированные ломтики цельных плодов или овощей. Эти дегидратированные ломтики обычно не имеют легкой, хрустящей текстуры, желаемой потребителями, и не сохраняют природные питательные вещества и вкусоароматические свойства исходных ингредиентов. Плодовые или овощные закусочные продукты других известных типов содержат незначительные или несущественные количества плодов или овощей и не отличаются от традиционных картофельных чипсов с точки зрения питательной ценности. Из уровня техники не известен закусочный продукт с легкой, хрустящей текстурой, способный обеспечивать высокое содержание плодов или овощей наряду с дополнительными отличительными признаками перечисленных питательных закусочных продуктов.

Известные готовые воздушные продукты, такие как закусочные продукты, производимые и предлагаемые на рынке под фирменным названием Cheetos®, обычно изготавливают путем экструзии кукурузной муки и/или других исходных материалов в условиях высокой температуры и давления через матрицу с небольшой выходной частью. Давление водяного пара в горячем экструдате заставляет его увеличиваться в объеме по мере выхода из небольшой выходной части. Как описано в патенте US 6607772, правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения, типичные ингредиенты исходного материала состоят из кукурузной муки и воды. Экструзия в условиях высокой температуры и давления не является идеальной в случае плодов и овощей по причинам, которые подробно описаны далее.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложен обладающий отличным вкусом, полезный для здоровья, экструдированный воздушный закусочный продукт с высоким содержанием термочувствительных ингредиентов, таких как сухое вещество плодов и овощей, и легкой, хрустящей текстурой. Сухое вещество плодов и овощей входит в состав воздушного закусочного продукта в качестве ингредиента в различных формах. Согласно одной из особенностей изобретения плодовые или овощные ингредиенты смешивают с желатинизированным крахмалом внутри экструдера и нагнетают в смесь сверхкритическую жидкотекучую среду под давлением. Сверхкритическая жидкотекучая среда выходит из экструдера, превращаясь в газ при атмосферном давлении и тем самым увеличивая экструдат в объеме.

Согласно другой особенности изобретения экструдат режут на куски и подвергают последующей конкретной обработке с целью изменения его структуры. В одном из вариантов осуществления цилиндрический экструдат подвергают вакуумной сушке, в результате которой в нем образуется осевое отверстие. В другом варианте осуществления экструдат подвергают струйной ударной сушке, в результате которой он дополнительно увеличивается в объеме. Эти, а также другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания.

Краткое описание чертежей

В прилагаемой формуле изобретения изложены предполагаемые элементы новизны, характеризующие изобретение. Тем не менее, само изобретение, а также предпочтительный способ его применения, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты из следующего далее подробного описания наглядных вариантов осуществления со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематически показано устройство, используемое для изготовления экструдированного закусочного продукта согласно настоящему изобретению,

на фиг. 2 показан вид в перспективе изготовленного согласно настоящему изобретению закусочного продукта с осевым отверстием,

на фиг. 3 показан вид в перспективе изготовленного согласно настоящему изобретению закусочного продукта в форме подушечки с внутренней частью низкой плотности,

на фиг. 4 показана диаграмма, иллюстрирующая определенный с помощью экспресс-анализатора вязкости (RVA) профиль вязкости различных крахмалов, испытанных в настоящем изобретении,

на фиг. 5 показан профиль распределения пустот по размерам у закусочного продукта согласно двум вариантам осуществления настоящего изобретения и у известного закусочного продукта.

Подробное описание

Экструдированным закусочным продуктом согласно настоящему изобретению является экструдированный закусочный продукт, сохраняющий значительную долю термочувствительных компонентов, содержащихся в исходных ингредиентах, таких как натуральные вкусоароматические и питательные вещества, и имеющий легкую, хрустящую текстуру. Неограничивающие примеры термочувствительных ингредиентов или ингредиентов, содержащих термочувствительные компоненты, включают ингредиенты на основе плодов и овощей, ингредиенты с высоким содержанием сахара, некоторые белки, такие как сывороточные белки, вкусоароматические соединения, выделенные из их природного источника (натуральные вкусоароматические соединения) или синтезированные (синтетические вкусоароматические соединения), и красители.

Термочувствительные компоненты сохраняются при обработке согласно настоящему изобретению за счет поддержания на протяжении всей обработки температуры экструдированных ингредиентов ниже температуры разложения термочувствительных компонентов. В наиболее общем варианте осуществления изобретения взорванные или воздушные экструдаты изготавливают при температурах ниже температуры кипения воды (около 100°C). Тем не менее, настоящее изобретение также применимо при еще более низких температурах, за счет чего дополнительно увеличивается число термочувствительных ингредиентов, которые сохраняются при обработке. В одном из вариантов осуществления поддерживают температуру ингредиентов на уровне ниже около 90°C; в одном из предпочтительных вариантов осуществления поддерживают температуру на уровне ниже около 85°C; в одном из наиболее предпочтительных вариантов осуществления поддерживают температуру на уровне ниже около 80°C.

Как описано ранее, известные воздушные продукты изготавливают путем нагрева ингредиентов внутри экструдера до температуры выше температуры кипения воды (или выше около 100°C) под высоким давлением, пропускают их через выходную часть матрицы и испаряют воду, которая превращается в пар, увеличивающий экструдат в объеме. Во многих известных технологиях также нагревают ингредиенты до температур значительно выше 100°C, чтобы желатинизировать любые крахмалы, содержащиеся в исходных ингредиентах. В настоящем изобретении исключен нагрев ингредиентов выше температуры кипения воды за счет использования с целью увеличения в объеме сверхкритической жидкотекучей среды, которая может нагнетаться в ингредиенты внутри экструдера в жидком или сверхкритическом состоянии при низкой температуре. Поскольку экструдер не имеет пропаривателя, в процессе экструзии сохраняются любые термочувствительные компоненты исходных ингредиентов, что не осуществлялось никогда ранее.

На фиг. 1 схематически показан вид в поперечном разрезе экструдера с использованием сверхкритической жидкотекучей среды согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Экструдером 10 может являться одношнековый или многошнековый экструдер. В одном из предпочтительных вариантов осуществления экструдером является двухшнековый экструдер. В целом экструдер может представлять собой любое устройство для смешивания ингредиентов под давлением и продавливания смеси ингредиентов по меньшей мере через одну выходную часть матрицы с целью получения экструдата. В экструдер подают ингредиенты и необязательно воду.

В одном из вариантов осуществления ингредиенты предварительно обрабатывают водой до их подачи в экструдер. Для подачи предварительно обработанных ингредиентов в экструдер 10 может использоваться насос высокого давления (не показанный). Из источника 60 в экструдер 10 подают сверхкритическую жидкотекучую среду через отверстие 30, расположенное за входом 20. Источник сверхкритической жидкотекучей среды может содержать несколько баков, насосов, теплообменников, дозаторов и клапанов (не показанных) для подачи в экструдер жидкотекучей среды в сверхкритическом состоянии. В одном из предпочтительных вариантов осуществления сверхкритической жидкотекучей средой является двуокись углерода со сверхкритической температурой и давлением (около 31°C и 1087 фунтов на кв. дюйм), в результате чего она находится в сверхкритическом состоянии. Экструдер также может содержать одну или несколько рубашек 80 теплообменника. Через рубашки 80 может нагнетаться охлаждающая жидкость, такая как вода, для охлаждения цилиндра и ингредиентов внутри экструдера.

Сверхкритическая жидкотекучая среда смешивается с ингредиентами внутри экструдера 10 и растворяется в них, в результате чего образуется расплав или густая масса. Когда густая масса в виде экструдата выходит из экструдера 10 через выходную часть 70 на рабочую поверхность матрицы 40, сверхкритическая жидкотекучая среда превращается в газ и при изменении своего состояния увеличивает экструдат 50 в объеме. В результате на выходе экструдера получают экструдированный продукт, увеличившийся в объеме за счет образования небольших ячеек с воздухом одинакового размера там, где сверхкритическая жидкотекучая среда перешла из жидкого состояния в газообразное состояние. Отдельные ячейки поддерживаются окружающей структурой крахмала и других ингредиентов. В одном из вариантов осуществления впрыскивают сверхкритическую жидкотекучую среду в экструдер в количестве от около 0,1% до 3% по весу ингредиентов, подаваемых в экструдер. В одном из предпочтительных вариантов осуществления впрыскивают сверхкритическую жидкотекучую среду в количестве от около 0,5% до 2,5%, а в одном из наиболее предпочтительных вариантов осуществления от около 0,8% до 2,0%.

Небольшие пустоты, образующиеся при превращении сверхкритической жидкотекучей среды в газ, можно легко отличить от пустот, образующихся в готовых воздушных продуктах, изготавливаемых путем высокотемпературной экструзии. В целом пустоты имеют значительно более однородные размеры, сгруппированные ближе к нижней границе размерного ряда. В отличие от этого, распределение размеров пустот по размерному ряду в готовых воздушных экструдатах является более случайным. На фиг. 5 показана диаграмма, иллюстрирующая процент пустот, размер которых находится в пределах от около 0,005 мм до около 2 мм. Линиями 502 и 504 представлены два различных экструдата, полученных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, а линией 506 представлен готовый воздушный продукт, полученный путем высокотемпературной экструзии. Ячеистая структура экструдатов, полученных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, заметно отличается распределением ячеек по размерам от готового воздушного продукта, полученного путем высокотемпературной экструзии.

В одном из вариантов осуществления готовые продукты, изготавливаемые из экструдатов, полученных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, сохраняют одинаковый или сходный размер ячеек и их распределение по размерам на протяжении любого процесса после экструзии, такого как процесс сушки. Тем не менее, размер, структура и распределение ячеек по размерам также могут модифицироваться до или во время послеэкструзионной обработки. Например, из в целом сферических ячеек путем растягивания экструдата до или после резки на куски могут формироваться ячейки сфероидной, яйцевидной или эллипсоидной форм. Структура и текстура ячеек также может модифицироваться другими способами путем послеэкструзионной обработки, как подробно описано далее.

В одном из вариантов осуществления также корректируются исходные ингредиенты и содержание влаги с целью получения экструдата, который можно эффективно разрезать на рабочей поверхности матрицы на куски, сохраняющие увеличенный объем во время последующих операций сушки. Заявителями было обнаружено, что на описанном выше оборудовании могут обрабатываться желатинизированные крахмалы с конкретными характеристиками и профилями вязкости в сочетании с исходным содержанием влаги с целью получения экструдата, который с помощью вращающегося резака может разрезаться на отдельные куски на рабочей поверхности матрицы и затем подвергаться сушке различными методами с целью получения кусков закусочного продукта с воздушной структурой низкой плотности.

Предпочтительными крахмалами, используемыми в настоящем изобретении, являются желатинизированные крахмалы, имеющие определенный с помощью экспресс-анализатора вязкости (RVA) профиль вязкости, который является признаком других важных характеристик крахмалов, эффективно применимых в настоящем изобретении, включая гидратацию, разжижение при сдвиге, предельное статическое напряжение сдвига, пленкообразование и коэффициент диффузии. Крахмалы, используемые в составе ингредиентов в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, должны быть желатинизированы, поскольку в экструдере отсутствует пропариватель. Предпочтительными желатинизированными крахмалами, эффективно применимыми в настоящем изобретении, являются крахмал XPANDR612 производства А.Е. Staley Company (Декейтер, шт. Иллинойс, США) и желатинизированный экструдированный рисовый крахмал (менее эффективный, чем крахмал XPANDR612). Эти крахмалы были выбраны после экструзии крахмалов множества типов, включая природные крахмалы и декстринизированные крахмалы, множества различных производителей через экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды при различных содержаниях влаги.

На фиг. 4 проиллюстрировано несколько примеров профилей RVA у крахмалов, испытанных в описанном выше и показанном на фиг.1 экструдере с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Кривая 412 RVA отображает 412 крахмал XPANDR612, наиболее эффективный, применимый в настоящем изобретении.

На фиг.4 также показаны кривые 414, 416 и 418 RVA нескольких других крахмалов, испытанных в экструдере с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Интересно, что форма кривой RVA экструдированного желатинизированного рисового крахмала, который также применим в настоящем изобретении, имеет большое сходство с формой кривой 412 RVA крахмала XPANDR612. Анализ с использованием RVA осуществлялся в следующих условиях: образец выдерживали при температуре около 25°C в течение около 3 минут, повышали температуру до около 90°C в течение следующих приблизительно 7 минут, выдерживали при температуре около 90°C в течение следующих 4 минут, охлаждали до около 50°C в течение следующих 4 минут и выдерживали при температуре 50°C в течение одной минуты.

Описанный экспресс-анализ вязкости осуществляли с использованием модели RVA-4 экспресс-анализатора вязкости производства компании Newport Scientific. Для определения профиля вязкости каждого образца использовали следующую процедуру:

(1) определяли содержание влаги в образце (для сбора данных содержания влаги в этих испытаниях использовали анализатор влажности Mettler Toledo HR-83);

(2) определяли количество образца, добавляемого до 15% содержания сухого вещества;

(3) тарировали металлический контейнер для образцов на весах и добавляли заданное количество образца;

(4) добавляли деионизированную воду до показания весов 28 г;

(5) очищали дно контейнера для образцов стеклянной палочкой (без взбалтывания), чтобы обеспечить надлежащее перемешивание образца;

(6) помещали пластмассовую лопатку в контейнер для образца;

(7) помещали контейнер для образцов с лопаткой в RVA;

(8) выбирали температурный профиль, описанный выше и проиллюстрированный на фиг.4, и ожидали достижения установленной температуры в RVA;

(9) проталкивали контейнер для образцов в RVA;

(10) ожидали приблизительно 20 минут до завершения анализа. Описанная процедура именуется протоколом RVA.

Как показано на фиг. 4, кривые 414, 416 и 418 заметно отличаются от кривой 412. Кривая 412 вязкости достигает максимума 412А, составляющего около 600 единиц по экспресс-анализатору вязкости (RVU; 1 RVU = приблизительно 12 сП) примерно через 2 минуты, затем падает до минимума 412B около 42 RVU примерно через 15 минут и достигает конечной точки 412С около 64 RVU через 19 минут. Согласно константе Штарка кривая 414 (отображающая образец крахмала из рисовой муки) имеет два уровня увеличивающейся вязкости, кривая 416 (отображающая образец крахмала из тапиоки) имеет длительный отрезок, на котором вязкость не изменяется, после чего быстро достигается максимум, минимум и конечный максимум, а кривая 418 (отображающая образец желатинизированного кукурузного крахмала) имеет относительно плоский, постепенно возрастающий профиль вязкости.

Соответственно, крахмал, который может использоваться в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, имеет максимальную вязкость от около 500 до около 700 RVU в интервале около 1-6 минут, минимальную вязкость от около 20 до 60 RVU в интервале около 12-18 минут и конечную вязкость от около 45 до 85 RVU примерно через 19 минут при измерения с использованием протокола RVA.

Крахмал XPANDR612 имеет три других важных характеристики, очевидных из профиля вязкости. Во-первых, он быстро гидратируется при добавлении в воду в условиях сдвига и при низкой температуре и желатинизируется. Это отображено на участке кривой 412 профиля на фиг.4 между началом кривой и максимумом 412А вязкости. На этом участке гранулы крахмала набухают по мере поглощения воды. На остальных кривых вязкости крахмала набухание отсутствует или происходит очень поздно и только после значительного повышения температуры.

Во-вторых, положение максимума 412А вязкости и быстрый спад кривой профиля вязкости до минимума 412В вязкости после достижения максимума, а затем достижение конечной вязкости 412С говорит об идеальном характере изменения в условиях экструзии с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Крахмал не только быстро желатинизируется, но также имеет желательные пленкообразующие свойства. Вне связи с какой-либо теорией заявители полагают, что сверхкритическая жидкотекучая среда впрыскивается в смесь крахмала в момент, близкий к точке максимума 412А вязкости, что позволяет крахмальной матрице захватывать и стабилизировать сверхкритическую жидкотекучую среду. После впрыскивания сверхкритической жидкотекучей среды крахмал демонстрирует характеристики "разжижения при сдвиге", отображенные участком между максимумом 412А вязкости и минимумом 412В вязкости, что позволяет ему эффективно протекать через экструдер и выходную часть матрицы. Характеристики разжижения при сдвиге также сохраняются на протяжении определенного интервала температур и времени после максимума 412А вязкости.

В-третьих, в желатинизированном крахмале, применимом в настоящем изобретении, содержатся амилоза и амилопектин в желательном соотношении. При высоком содержании амилозы в крахмалах страдает кристалличность амилопектина, и из них не образуются такие же "липкие" гели, как из крахмалов с высоким содержанием амилопектина. Тем не менее, из крахмалов с высоким содержанием амилозы образуются более прочные гели и пленки. Вне связи с какой-либо теорией заявители полагают, что крахмал с высоким содержанием амилозы помогает стабилизировать и удерживать ячейки сверхкритической жидкотекучей среды внутри экструдата и сохраняет увеличенную в объеме структуру экструдата после послеэкструзионной обработки, включая операции сушки. Крахмал, используемый в настоящем изобретении, имеет низкий коэффициент диффузии сверхкритической двуокиси углерода, что препятствует утечке двуокиси углерода из ячеек при их увеличении в объеме. До желатинизации крахмал XPANDR612 имеет высокое содержание амилопектина, но в результате желатинизации часть амилопектина преобразуется в амилозу, в результате чего в крахмале увеличивается соотношение амилозы и амилопектина.

Желатинизированные крахмалы, используемые в настоящем изобретении, позволяют эффективно резать экструдат на отдельные куски на рабочей поверхности матрицы (что было невозможно при использовании крахмалов других типов) и обеспечивают получение конечного продукта с приемлемой легкой, воздушной, хрустящей структурой в отличие от более твердой и более плотной текстуры, придаваемой остальными крахмалами, которые были испытаны.

В качестве альтернативы, природные крахмалы могут желатинизироваться на стадии, предшествующей подаче в экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Чтобы такие желатинизированные крахмалы могли использоваться в настоящем изобретении, они должны обладать характеристиками, сходными с характеристиками описанного выше крахмала XPANDR612. Характеристики природных крахмалов, подвергнутых желатинизации на стадии, предшествующей экструзии, могут регулироваться путем выбора исходных ингредиентов, температуры, времени, содержания влаги и степени сдвига, прилагаемого во время желатинизации. Эти переменные величины могут быть определены специалистом в данной области техники с целью достижения соответствующих характеристик крахмала без излишнего экспериментирования после ознакомления с настоящим описанием. Кроме того, желатинизированные крахмалы должны охлаждаться до смешивания в бункере, питающем экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды, или внутри самого экструдера с какими-либо термочувствительными компонентами, которые в конечном итоге экструдируют через экструдер с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. В одном из вариантов осуществления смесь желатинизированного крахмала охлаждают до температуры ниже около 90°C, а в одном из предпочтительных вариантов осуществления до температуры ниже около 80°C.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения исходные ингредиенты также включают по меньшей мере ингредиенты на основе плодов или ингредиенты на основе овощей. Термин плоды используется в кулинарном смысле и означает сладкие и мясистые плоды растений. Примеры плодов включают без ограничения яблоко, клубнику, чернику, клюкву, сливу, персик, манго, банан, грушу, виноград и апельсин. Термин овощи используется в кулинарном смысле и означает пряные, острые и пикантные плоды растений. Примеры овощей включают без ограничения картофель, сладкий картофель, сахарную кукурузу, ямс, таро, банан овощной, зеленый горошек и чечевицу, тыкву, томат, лук, морковь, сладкий перец, свекла, огурец, брокколи и плоды тыквенных растений. Каждый из различных плодов и овощей, используемых в настоящем изобретении, имеет высокое содержание различных питательных веществ и обладает питательной ценностью, отличающейся от содержащих крахмал зерен, таких как зерна кукурузы, риса и пшеницы.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления в порции готового закусочного продукта согласно настоящему изобретению весом 1 унция содержится по меньшей мере 1 порция плодов или овощей.

В другом предпочтительном варианте осуществления в порции закусочного продукта согласно настоящему изобретению весом 1 унция содержится по меньшей мере 1,5 порции плодов или овощей. В еще одном предпочтительном варианте осуществления в порции закусочного продукта согласно настоящему изобретению весом 1 унция содержится по меньшей 2 порции плодов или овощей.

Согласно рекомендациям министерства сельского хозяйства США (USDA) порция овощей составляет 1/2 чашки измельченных овощей. Например, согласно рекомендациям USDA 1 порция тыквы равна 1/2 чашки сырой тыквы, нарезанной кубиками размером 1 дюйм, а 1 порция томатов равна 1/2 чашки измельченных или нарезанных ломтиками томатов. Подразумевается, что порция овощей имеет определенное содержание влаги и сухого вещества. Сухое вещество овощей и сухое вещество плодов означает не содержащие воды компоненты овощей и плодов, соответственно. Так, порция овощей имеет определенное содержание овощей в пересчете на сухое вещество, а порция плодов имеет определенное содержание плодов пересчете на сухое вещество. В национальной справочной базе данных питательных веществ USDA установлен вес порции овощей, содержащейся в 1/2 чашки, и среднее содержание влаги и, соответственно, сухого вещества в порции овощей. Например, в Таблице 1 представлен профиль питательных веществ, содержащихся в 1 чашке или в 180 граммах красных, спелых, сырых круглогодично выращиваемых средних томатов по оценке http://4vvvw.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/.

Используемый термин порция плодов или порция овощей означает количество сухого вещества плодов или сухого вещества овощей, эквивалентное 1/2 чашки (118 куб. см) измельченных плодов или овощей в пересчете на сухое вещество в соответствии с Национальной справочной базой данных питательных веществ USDA, выпуск 19, 2006 г., которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку. Согласно Таблице 1 одна чашка красных, спелых, сырых круглогодично выращиваемых средних томатов весит 180 грамм, имеет содержание воды 94,5% по весу и содержание сухого вещества овощей 5,5%. Одна порция сырых томатов (1/2 чашки) имеет общий вес 90 грамм. Следовательно, 4,95 грамма (5,5% сухого вещества ×90 грамм общего веса) сухого вещества томатов в готовом продукте эквивалентно одной порции овощей. (Как известно специалистам в данной области техники, овощные порошки обычно имеют собственное содержание влаги, например, томатный порошок может содержать менее около 4% влаги по весу. Следовательно, требуемое количество томатного порошка в одной порции овощей может точно не совпадать с требуемым количеством сухого вещества томата в одной порции овощей.) Соответственно, в закусочном продукте, содержащем одну треть порции овощей, содержится приблизительно 4,95 грамма сухого вещества томатов на порцию весом 1 унция. Следовательно, в одном из вариантов осуществления сухое вещество овощей может добавляться в количестве, достаточном для обеспечения по меньшей мере 0,5 порции овощей или по меньшей мере 1 порцию овощей, в одном из предпочтительных вариантов осуществления в количестве, достаточном для обеспечения 1,5 порций овощей, а в другом предпочтительном варианте осуществления в количестве, достаточном для обеспечения 2 или 2,5 порций овощей. Следует отметить, что закусочный продукт, содержащий 2 порции овощей, также содержит 1 порцию овощей и 1,5 порции овощей. Соответственно, эти показатели понимаются как минимальные значения, включающие все более высокие показатели содержания порций овощей. Используемый термин одна порция плодов или одна порция овощей означает количество сухого вещества плодов и овощей, эквивалентное 1/2 чашки (118 куб. см) измельченных плодов или овощей в пересчете на сухое вещество в соответствии с Национальной справочной базой данных питательных веществ USDA, выпуск 19, 2006 г., которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения в качестве ингредиента закусочного продукта согласно настоящему изобретению используется овощной порошок. Используемый термин овощной порошок означает частично дегидратированные хлопья сухого вещества овощей. Обычно овощной порошок имеет содержание влаги от около 1% до около 4%. В овощном порошке также могут содержаться такие ингредиенты, как рисовая мука и/или лецитин в качестве технологических добавок. В одном из вариантов осуществления овощной порошок представляет собой смесь различных овощных порошков. Неограничивающие примеры овощных порошков, которые могут использоваться в настоящем изобретении, включают порошки, полученные из томата, моркови, зеленого перца, тыквы, плодов тыквенных растений, огурца, шпината, брокколи, свеклы, столовой свеклы, петрушки и лука.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве ингредиента закусочного продукта согласно настоящему изобретению используется плодовый порошок. Используемый термин плодовый порошок означает частично дегидратированные хлопья сухого вещества плодов. Обычно плодовый порошок имеет содержание влаги от около 1% до около 4%. В плодовом порошке также могут содержаться такие ингредиенты, как рисовая мука и/или лецитин в качестве технологических добавок. В одном из вариантов осуществления плодовый порошок представляет собой смесь различных плодовых порошков. Неограничивающие примеры плодовых порошков, которые могут использоваться в настоящем изобретении, включают порошки, полученные из ягод, клубники, черники, малины, манго, банана, яблока, ананаса, апельсина и клюквы.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения в исходные ингредиенты могут включаться другие термочувствительные ингредиенты. Сывороточные белки подвержены разрушению в процессе тепловой обработки. При нагреве до температур выше около 60°C-70°C может происходить денатурация белков или потеря ими большей части формы/структуры, а также частичный гидролиз. Сывороточные белки также имеют реакционные центры, участвующие в реакции Майяра с сахарами и декстринами, содержащимися в крахмалах, при нагреве сывороточного белка и крахмала. Сывороточные белки могут включаться в состав ингредиентов согласно настоящему изобретению и выдерживать экструзию без денатурации и участия в реакции Майяра.

В состав экструдированного продукта согласно настоящему изобретению также могут включать термостойкие крахмалы. Термостойкими крахмалами являются крахмалы, которые могут подвергаться воздействию высоких температур без изменения структуры крахмала или желатинизации. Тем не менее, когда термостойкие крахмалы используются в известных технологиях экструзии при высоких температурах/усилиях сдвига вместе с нетермостойкими крахмалами, происходит разложение термостойких крахмалов. В отличие от этого, термостойкие крахмалы могут использоваться в способе и устройстве согласно настоящему изобретению, что позволяет увеличивать содержание клетчатки в готовом продукте.

Заявителями также было установлено, что исходное содержание влаги в исходных ингредиентах предпочтительно должно составлять от около 25% до 35% по весу. Минимальное содержание влаги, которое использовалось заявителями для получения приемлемого продукта, в некоторых случаях составляет 16% по весу (в большинстве случаев более эффективным является минимальное содержание влаги 20%), а максимальное исходное содержание влаги составляет 40% по весу. Количество добавленной воды, необходимой для достижения предпочтительного содержания влаги, варьирует в зависимости от содержания влаги в исходных ингредиентах. Если плодовые или овощные ингредиенты представляют собой плодовые или овощные порошки, может требоваться больше воды, а при использовании в качестве исходных ингредиентов плодовых или овощных соков или пюре может добавляться меньше воды.

Экструдаты, получаемые при исходном содержании влаги более 40%, являются слишком мягкими для того, чтобы их можно было разрезать на отдельные куски на рабочей поверхности матрицы, поскольку их структура оседает вскоре после выхода с рабочей поверхности матрицы и для получения приемлемого готового продукта требуется чрезмерная послеэкструзионная сушка. При исходном содержании влаги менее 15% смесь может быть неспособна образовывать связную густую массу или плавиться, растворяться и захватывать сверхкритическую жидкотекучую среду и может нагреваться внутри экструдера вследствие трения и достигать температур значительно выше 100°C. Например, заявители наблюдали, что смеси ингредиентов с содержанием влаги менее 15% издавали "хлопающий" звук на выходе из экструдера, что является признаком того, что сверхкритическая жидкотекучая среда улетучивается из экструдата и в достаточной степени не способствует увеличению продукта в объеме. Хлопки также являются результатом мгновенного испарения водяного пара из экструдата. Соответственно, показатель 15% не является теоретическим минимумом содержания влаги в гидратированной смеси ингредиентов. Содержание влаги в заданной смеси ингредиентов может снижаться до тех пор, пока из нее не начнет выделяться пар при выходе из матрицы экструдера.

При использовании ненадлежащим образом гидратированной смеси ингредиентов экструдат не обладает желаемой воздушной текстурой. В отличие от этого, когда содержание влаги находится в пределах от 15% до 40%, процесс экструзии протекает сравнительно бесшумно, а воздушная структура экструдата сохраняется и увеличивается в объеме во время послеэкструзионной обработки. В одном из предпочтительных вариантов осуществления содержание влаги в смеси внутри экструдера составляет от 20% до 40% по весу.

В составе конкретного продукта согласно настоящему изобретению должно содержаться по меньшей мере 30% описанного желатинизированного крахмала в пересчете на сухое вещество, а при использовании круглой матрицы также может содержаться до 50% плодового или овощного порошка (или их смеси) в пересчете на сухое вещество с сохранением воздушной, хрустящей текстуры продукта, желательной для потребителей. При использовании в настоящем изобретении плоской матрицы для изготовления листового экструдата могут использоваться даже еще большие количества плодового и овощного порошков, до 60% по весу в пересчете на сухое вещество. Кроме того, в составы согласно настоящему изобретению может включаться до 10% по весу в пересчете на сухое вещество природных (не желатинизированных) крахмалов с получением продукта с желаемой структурой и текстурой.

Таким образом, при сочетании ингредиентов, содержащих термочувствительные компоненты, с описанными желатинизированными крахмалами и при условии содержания влаги в предпочтительном интервале получают экструдат, который может разрезаться на рабочей поверхности матрицы с использованием известного вращающегося резака. Накапливающиеся вблизи выхода матрицы куски экструдата надлежащим образом сохраняют форму и структуру. Такие куски экструдата