Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт

Экструдированный с использованием сверхкритической текучей среды пищевой продукт

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка является частичным продолжением находящейся одновременно на рассмотрении патентной заявки US 13/306634 под названием "Supercritical Fluid Extrusion Method, Apparatus and System for Making a Food Product", которая подана 29 ноября 2011 г. и содержание которой во всей полноте включено в настоящую заявку в порядке ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее 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 существуют высокий спрос. Закусочные продукты также могут играть важную роль в рационе потребителей, при этом резко вырос 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 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 или раздуваться по мере выхода из небольшой выходной части. Как описано в патенте US 6607772, правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения, типичные ингредиенты исходного сырья состоят из кукурузной муки и воды. Экструзия в условиях высокой температуры и давления не является идеальной в случае плодов и овощей по причинам, которым 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 смешивают плодовые или овощные ингредиенты с желатинизированным крахмалом внутри экструдера, и нагнетают в смесь сверхкритическую жидкотекучую среду под давлением. Выходящая из экструдера сверхкритическая жидкотекучая среда превращается в газ после достижения атмосферного давления, в результате чего экструдат увеличивается в объеме.

В одном из вариантов осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала от 8,2×10^-12 до 6,9×10^-11 кв. м; при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет по меньшей мере одно из следующего: время до достижения пика RVA (RVA Time to Peak) менее 100 секунд по данным измерения согласно Протоколу RVA (RVA Protocol) при содержании сухого вещества 20%; вращательную вязкость при 80°C от 0,1 Па·с до 10 Па·с; или логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0 до 2,5.

В другом варианте осуществления желатинизированный крахмал имеет вращательную вязкость при 80°C от 0,1 Па·с до 10 Па·с. В еще одном варианте осуществления желатинизированный крахмал имеет логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0 до 2,5. В другом варианте осуществления желатинизированный крахмал имеет время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%.

Согласно другой особенности изобретения режут экструдат на куски и подвергают последующей конкретной обработке с целью изменения его структуры. В одном из вариантов осуществления подвергают цилиндрический экструдат вакуумной сушке, в результате которой в нем образуется осевое отверстие для формирования эктрудированного продукта. В другом варианте осуществления подвергают экструдат струйной ударной сушке, в результате которой он дополнительно увеличивается в объеме и раздувается. 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 изобретению 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 смысле 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 в качестве средства 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, параметры которой превышают ее сверхкритические параметры (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 обычно 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 корректируется содержание исходных ингредиентов и влаги с целью получения экструдата, который можно эффективно разрезать на рабочей поверхности матрицы на куски, сохраняющие увеличенный объем во время последующих операций сушки. Заявителем 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 эффективно 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: выдерживали образец при температуре около 25°C в течение около 3 минут, повышали температуру до около 90°C в течение следующих приблизительно 7 минут, поддерживали температуру около 90°C в течение следующих 4 минут, снижали до около 50°C в течение следующих 4 минут и поддерживали температуру 50°C в течение последней 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) определили содержание влаги в образце (для сбора данных содержания влаги в этих испытаниях использовали анализатор влажности Mettler Toledo HR-83);

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

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

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

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

(6) поместили пластмассовую лопатку в контейнер для образца;

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

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

(9) протолкнули 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 412 В 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 412 В 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 заявитель полагает, 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 412 В 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 достижения 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 заявитель полагает, 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 готового продукта с приемлемой легкой, воздушной, хрустящей структурой в отличие от более твердой и более плотной текстуры, придаваемой остальными крахмалами, которые были испытаны.

Когда для изготовления экструдированных с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевых продуктов используют желатинизированные крахмалы с описанными характеристиками, такие продукты можно отличить от продуктов, изготовленных с использованием других крахмалов несколькими различными способами. В первом эксперименте подвергли экструдаты, полученные с использованием сверхкритической жидкотекучей среды описанным выше способом с использованием различных крахмалов, испытанию на проницаемость для двуокиси углерода. Чтобы определить проницаемость, измерили поток двуокиси углерода через куски экструдата. Для изготовления экструдата использовали крахмал и воду (25% по весу) в качестве единственных исходных ингредиентов. Разрезали экструдат на куски на рабочей поверхности матрицы и поместили в жидкий азот, в результате чего пористая структура, образовавшаяся в результате экструзии, затвердела. Затем подвергли куски экструдата лиофилизации до содержания влаги около 4% по весу.

Определили проницаемость каждого куска с использованием цилиндрического сосуда под давлением с отверстием диаметром 5 мм одном конце. Разрезали кусок экструдата пополам в длину и с помощью эпоксидной смолы прикрепили к внутренней поверхности сосуда, полностью закрыв отверстие. Кусок экструдата находился непосредственно над отверстием, имитируя поток двуокиси углерода, направленный изнутри куска наружу через отверстие. Создали в сосуде избыточное манометрическое давление 1,7 атмосферы (приблизительно абсолютное давление 2,7 атмосферы) с помощью двуокиси углерода, и с помощью датчика давления определили падение давления с течением времени в цилиндрическом сосуде. В качестве датчика использовали масштабируемый бесшкальный манометр производства компании Emerson, модель №3051S1TG1A2E11A2A. В качестве регистратора данных использовали портативный ручной регистратор данных производства компании Omega, модель №OM-DAQPRO-5300. Определи падение давления с течением времени. Рассчитали проницаемость (к) согласно закону Дарси с использованием данных давления, собранных при манометрическом давлении 1 атмосфера (абсолютном давлении 2 атмосферы) и близком к нему давлении.

Проницаемость кусков экструдата, которые были изготовлены из желатинизированных крахмалов и имели желательную легкую, воздушную, хрустящую структуру, составляла от 8,2×10^-12 до 6,9×10^-11 кв. м. Все нежелательные куски экструдата, которые были изготовлены с использованием другого желатинизированного крахмала, имели проницаемость вне этого интервала, или их можно было отличить на основании одной из описанных далее характеристик. Когда указывается, что экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды продукт содержит матрицу из желатинизированного крахмала с проницаемостью от 8,2×10^-12 до 6,9×10^-11 кв. м., предполагается, что измерение выполнено согласно описанной выше процедуре, которая может быть названа протоколом измерении проницаемости крахмальной матрицы.

Во втором эксперименте проанализировали кривые RVA для разнообразных крахмалов, использованных для получения кусков экструдата, согласно описанному выше протоколу RVA за исключением того, что использовали при анализе содержание сухого вещества 20%. Наиболее применимым показателем RVA, который помогал отличать желатинизированные крахмалы, из которых получали желательные экструдаты, от крахмалов, из которых получали нежелательные экструдаты, являлось время, которое потребовалось для достижения максимума вязкости (называемое в описании временем до достижения пика RVA). Время до достижения пика RVA у желатинизированных крахмалов, из которых получали желательные экструдаты с желательной легкой, воздушной, хрустящей структурой и проницаемостью с желательном интервале, составляло менее 100 секунд.

В третьем эксперименте определили вращательную вязкость для разнообразных крахмалов, использованных для получения кусков экструдата. Для определения профиля вращательной вязкости использовали реометр серии Physica MCR 301 производства компании Anton Paar с лопастной насадкой (ST22-4V-16 19159). Довели температуру от 25°C до 100°C со скоростью 2°C в минуту, и определили вязкость. Использовали следующую процедуру для определения вращательной вязкости каждого образца: (1) определили количество крахмала, добавляемого до содержания сухого вещества 20%; (2) смешали образец с водой, чтобы получить однородный гель; (3) загрузили образец в чашу реометра производства компании Anton Paar (номер детали 19039 СС27); (4) определили вязкость по мере повышения температуры. Вращательная вязкость желатинизированных крахмалов, использованных для получения экструдатов с использованием сверхкритической жидкотекучей среды с желательной легкой, воздушной, хрустящей структурой и проницаемостью в желательном интервале, составляла от 0,1 Па·с до 10 Па·с при 80°C. Описанный способ определения вращательной вязкости именуется в описании протоколом определения вращательной вязкости.

Также использовали реометр серии Physica MCR 301 производства компании Anton Paar для сбора данных другого типа данных крахмала, использованного для получения экструдатов с использованием сверхкритической жидкотекучей среды. Определили модуль накопления при сдвиге (С) с использованием 50-мм пластинчатой насадки (PP50/S 18796). Использовали следующую процедуру для определения модуля накопления при сдвиге каждого образца: (1) определили количество крахмала, добавляемого до содержания сухого вещества 20%; (2) смешали образец с водой, чтобы получить однородный гель; (3) поместили гель на пластину; (4) опустили верхнюю пластину до достижения 1-мм зазора; (5) удалили избыток геля путем обрезки по бокам от верхней пластины; (6) осуществили изменение амплитуды в следующих условиях: частота колебаний образца составляла 1 герц, деформация диска при осцилляции составляла 0,01-1,000% с наклоном 6 пунктов на десятичное значение при 25°C. (7) Определили модули накопления при сдвиге и вязкости, и построили график зависимости модуля накопления при сдвиге и напряжения сдвига в двойном логарифмическом масштабе. При логарифме напряжения сдвига от 0% до 2,5% логарифм G′ (в паскалях) экструдата, полученного из желатинизированных крахмалов, с желательной легкой, воздушной, хрустящей структурой и проницаемостью в желательном интервале, составлял от 1,25 до 2,25. Описанный выше способ определения G′ именуется в описании протоколом определения модуля накопления при сдвиге.

Соответственно, в одном из вариантов осуществления изобретения экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала от 8,2×10^-12 до 6,9×10^-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%. В другом варианте осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала 8,2×10^-12 до 6,9×10^-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет вращательную вязкость от 0,1 Па·с до 10 Па·с при 80°C. В еще одном варианте осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала 8,2×10^-12 до 6,9×10^-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0% до 2,5%. В одном из предпочтительных вариантов осуществления экструдированный с использованием сверхкритической жидкотекучей среды пищевой продукт имеет проницаемость матрицы из желатинизированного крахмала 8,2×10^-12 до 6,9×10^-11 кв. м, при этом до экструзии желатинизированный крахмал имеет по меньшей мере одно из следующего: время до достижения пика RVA менее 100 секунд по данным измерения согласно протоколу RVA при содержании сухого вещества 20%; вращательную вязкость от 0,1 Па·с до 10 Па·с при 80°C; или логарифм модуля накопления при сдвиге, измеренный в паскалях, от 1,25 до 2,25 при логарифме напряжения сдвига, измеренном в паскалях, от 0% до 2,5%.

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 в отличие от сладких плодов 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, свеклу, 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 плодо