Гранулированный пищевой продукт и способ его получения - RU2264135C2

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гранулированному пищевому продукту и к способу получения гранулированного пищевого продукта.

Уровень техники

В пищевой промышленности в течение длительного периода применяется агломерирование, для того чтобы получать агломераты с улучшенной диспергируемостью мелких порошков. Известное использование воды в качестве агломерирующего агента обычно ограничивается агломерированием частиц, растворимых в воде, которые после смачивания слипаются вместе, образуя жидкостные мостики. В процессе сушки эти жидкостные мостики превращаются в стабильные твердые мостики.

Кроме того, переработка гигроскопических порошков пищевых продуктов с использованием воды в качестве распыляющего агента часто приводит к потере флюидизации в результате переувлажнения.

В патенте США №4557938 (Сандера и др.) описан способ улучшения дисперсии растительной смолы в воде, который включает сухое смешивание мелких частиц носителя и частиц растительной смолы, флюидизацию смеси потоком воздуха, периодическое распыление воды на флюидизированный слой, так чтобы поверхность частиц стала влажной и клейкой, что приводит к слипанию частиц между собой, и сушку воздухом в те интервалы времени, в течение которых вода не распыляется, в результате чего частицы становятся связанными между собой, причем периоды распыления и сушки продолжаются до тех пор, пока не образуются агломерированные частицы.

Сущность изобретения

Первой целью настоящего изобретения является предоставление механически стабильного, свободно текучего гранулированного пищевого продукта, который обладает улучшенной смачиваемостью водой и диспергируемостью в горячей среде, так чтобы его можно было диспергировать простым высыпанием в горячую воду.

Второй целью настоящего изобретения является предоставление способа получения механически стабильного, свободно текучего гранулированного пищевого продукта, который обладает улучшенной смачиваемостью водой и диспергируемостью в горячей среде, так чтобы его можно было диспергировать простым высыпанием в горячую воду.

Установлено, что первая цель настоящего изобретения может быть достигнута гранулированным пищевым продуктом, который имеет средний диаметр частиц от 600 до 1200 мкм, причем меньше, чем 3% объема частиц имеют диаметр меньше, чем 200 мкм, который содержит, в весовых %, от 2 до 10% жира с высокой температурой плавления, от 2 до 8% связующего агента и до 92% наполнителя, и который имеет содержание влаги от 1 до 6%, предпочтительно от 3 до 4,5%.

Установлено, что вторая цель настоящего изобретения может быть достигнута способом получения гранулированного пищевого продукта, который заключается в приготовлении предварительной смеси (премикс) порошковых компонентов, содержащих в % от суммарного веса премикса и связующего агента, от 2 до 10% жира с высокой температурой плавления и до 92% наполнителя, формовании премикса в гранулы или агломерата путем распыления 10-30%-ного водного раствора связующего агента на флюидизированный слой премикса до тех пор, пока не будет распылено суммарное количество связующего агента от 2 до 8%, и сушке гранул до остаточного содержания влаги от 1 до 6%, предпочтительно от 3 до 4,5%.

Во всем описании настоящего изобретения выражение "механически стабильный" следует понимать как означающее, например, "который является стойким к измельчению при заполнении и хранении в упаковке, особенно в индивидуальной упаковке".

Средний диаметр определяется как 50%-й предел (D50) в распределении частиц, в силу чего 50% объема частиц имеют диаметр меньше 50%-го предела, а 50% объема частиц имеют диаметр больше 50%-го предела.

Превосходные свойства гранулированного пищевого продукта настоящего изобретения, поскольку он является свободно текучим и легко диспергируется в горячей воде, могут быть проверены и определены с помощью анализа размера частиц и испытания смачиваемости, как, например, описано ниже.

В дополнение к возможности получения гранулированного пищевого продукта, имеющего такие превосходные свойства, способ настоящего изобретения дает возможность получить его даже из гигроскопических порошкообразных пищевых материалов, таких как бульонная масса, экстракты, ароматизаторы, фруктовые порошки, или из инертных порошкообразных пищевых материалов, таких как мука, крахмал, или смеси специй, которые не становятся клейкими будучи увлажненными и которые после агломерации с водой измельчаются и восстанавливают свою исходную порошкообразную форму после сушки.

Таким образом, гранулированный пищевой продукт настоящего изобретения имеет средний диаметр частиц от 600 до 1200 мкм, причем меньше, чем 3% объема частиц имеют диаметр меньше, чем 200 мкм.

Предпочтительно, меньше, чем 10% объема частиц имеют диаметр меньше, чем 300 мкм, меньше, чем 10% объема частиц имеют диаметр больше, чем 1900 мкм и частицы имеют диапазон распределения диаметра от 1,0 до 2,0.

Этот диапазон определяется как ширина распределения частиц между пределом 10% (D10) и пределом 90% (D90), отнесенная к среднему диаметру частиц (D50), в силу чего 10% объема частиц имеют диаметр меньше 10%-ного предела, а 10% объема частиц имеют диаметр больше 90%-ного предела.

Гранулированный пищевой продукт настоящего изобретения содержит, в весовых %, от 2 до 10% жира с высокой температурой плавления, от 2 до 8% связующего агента и до 92% наполнителя, причем он имеет содержание влаги от 1 до 6%, предпочтительно от 3 до 4,5%.

Выражение "жир с высокой температурой плавления" означает жир, имеющий температуру плавления выше температуры окружающей среды.

Предпочтительно, жир с высокой температурой плавления имеет температуру плавления от 45 до 60°С и может быть растительным или животным жиром, таким как пальмовое масло, говяжий жир или куриный жир.

Связующим агентом может быть сахар и/или полисахарид, особенно растительная смола, такая как, например, аравийская камедь, гуаровая смола и/или смола каррагенана.

Наполнителем может быть любой порошкообразный пищевой материал, особенно пищевой материал, содержащий набухающие частицы, и/или порошкообразный пищевой материал, средний диаметр частиц которого меньше, чем приблизительно 300 мкм. Конкретным наполнителем может быть, например, мука, особенно пшеничная, кукурузная и/или соевая, крахмал, особенно картофельный, пшеничный и/или кукурузный, специи, особенно смеси специй, порошковое молоко, сахар, соль, бульонная масса, экстракт, особенно овощной, мясной, дрожжевой и/или экстракт специй, ароматизаторы и/или фруктовые порошки.

Как указано выше, способ настоящего изобретения для получения гранулированного пищевого продукта заключается в приготовлении премикса порошковых компонентов, содержащих, в % от суммарного веса премикса и связующего агента, от 2 до 10% жира с высокой температурой плавления и до 92% наполнителя, формовании премикса в гранулы или агломераты путем распыления 10-30%-ного водного раствора связующего агента на флюидизированный слой премикса до тех пор, пока не будет распылено суммарное количество связующего агента от 2 до 8%, и сушке гранул до остаточного содержания влаги от 1 до 6%, предпочтительно от 3 до 4,5%.

Жир с высокой температурой плавления может быть нагрет до температуры, превышающей его температуру плавления, для того чтобы он находился в виде жидкости.

Приготовление премикса может быть осуществлено с помощью любого подходящего традиционного смесителя порошков, такого как горизонтальный смеситель со стругообразной головкой, расположенной, например, на горизонтальном валу или на ленточном смесителе.

Формование премикса в гранулы или агломераты путем распыления раствора связующего агента на флюидизированный слой премикса может быть осуществлено на любом оборудовании пищевой промышленности для агломерации в флюидизированном слое периодического действия.

Обычно такое оборудование состоит из колонны, в нижней части которой флюидизируется продукт, подлежащий агломерации под действием потока газа, подаваемого через один или несколько вводов газа, предусмотренных внизу или вблизи дна колонны.

В средней части колоны раствор связующего агента может быть распылен на флюидизированный слой через соответствующую форсунку, такую как, например, бинарная форсунка. В верхней части колонны газ, используемый для флюидизации и/или нагревания, или охлаждения продукта, фильтруется до выброса через одну или несколько выхлопных труб, предусмотренных вверху или вблизи верха колонны.

Было установлено, что способ согласно изобретению позволяет сформовать порошкообразные компоненты премикса в гранулы или агломераты, которые имеют относительно большой средний диаметр и относительно узкий диапазон распределения по диаметру, делая частицы порошкообразных компонентов скорее клейкими, чем влажными, до того как они начнут сталкиваться между собой, чтобы фактически склеиться и оставаться склеенными друг с другом после столкновения.

В связи с этим особенно хорошие результаты могут быть получены путем распыления капель водного раствора связующего агента таким образом, чтобы они поступали на частицы в почти сухом состоянии, а именно в очень густом и связанном состоянии, с тем чтобы эти частицы сразу же стали очень клейкими.

Таким образом, если премикс формуется в гранулы или агломераты путем распыления водного раствора, содержащего меньше, чем 10% связующего агента, существует риск того, что предварительная смесь порошкообразных компонентов станет слишком влажной и недостаточно клейкой.

Если премикс формуется в гранулы или агломераты путем распыления водного раствора, содержащего больше, чем 30% связующего агента, существует риск потери эффективности из-за слишком высокой вязкости раствора.

Предпочтительно, способ настоящего изобретения включает флюидизацию премикса в восходящем потоке воздуха, который имеет относительно высокую температуру, например от 80 до 120°С.

Предпочтительно, способ настоящего изобретения включает распыление водного раствора связующего агента в виде капель, имеющих относительно большой средний диаметр частиц, например от 40 до 120 мкм. Особенно удобно это можно осуществить путем распыления водного раствора связующего агента через бинарную форсунку при относительно низком давлении, например, начиная от 0,5 до 1,0 бар (50-100 кПа), особенно от 70 до 90 кПа.

Предпочтительно, температура продукта в ходе агломерации составляет от 50 до 65°С.

Если температура продукта в ходе агломерации меньше, чем 50°С, существует риск того, что предварительная смесь порошкообразных компонентов станет слишком влажной и недостаточно клейкой.

Если температура продукта в ходе агломерации больше, чем 65°С, существует риск того, что предварительная смесь порошкообразных компонентов высохнет до того, как она агломерируется.

Процесс агломерации может быть осуществлен в относительно короткое время, это означает, что водный раствор может быть распылен, например, в течение приблизительно от 5 до 25 минут, и гранулы могут быть высушены приблизительно в течение от 1 до 10 минут.

Затем гранулы могут быть охлаждены в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру, например, от 10 до 30°С.

В следующих примерах иллюстрируются варианты воплощения гранулированного пищевого продукта и способ его получения согласно настоящему изобретению, в которых проценты являются весовыми, если не указано иное.

Этим примерам предшествует краткое описание методов, которые используются для определения некоторых свойств гранулированного пищевого продукта, полученного таким образом.

Метод 1. Анализ размера частиц

Размер частиц гранулированного продукта определяют с помощью лазерно-дифракционного классификатора частиц (фирма Mastersizer S, Malvem Instruments Ltd., г. Малверн/Великобритания) в сочетании с полностью автоматизированным устройством подачи сухого порошка (GMP ultra), с регулированием подачи сжатым воздухом.

Результатом этого анализа является относительное распределение объема частиц в интервале класса размеров. Из этих основных результатов получают накопительные кривые размеров ниже номинального и следующие ниже параметры распределения размера частиц.

D50: предел 50% равен среднему диаметру частиц (50% объема частиц имеют диаметр меньше D50 и 50% объема частиц имеют диаметр больше D50). D03: предел 3% (3% объема частиц имеют диаметр меньше D03). D10: предел 10% (10% объема частиц имеют диаметр меньше D10). D90: предел 90% (10% объема частиц имеют диаметр больше D90). Диапазон распределения: (D90-D10)/D50.

Метод 2. Испытание смачиваемости

Смачиваемость гранул или агломератов, а именно способность жидкости проникать внутрь пористой структуры гранул или агломератов вследствие капиллярных сил, представляет собой ключевой параметр при общем восстановлении влагосодержания мгновенных супов и соусов.

Смачиваемость оценивают, определяя величину "критической высоты сыпучего материала" для полного смачивания гранулированного пищевого продукта настоящего изобретения. С этой целью гранулированный продукт загружают в плоскую цилиндрическую ячейку погружения, дно которой представляет собой грубую сетку с размером отверстий 0, 2 мм. С помощью конической вставки, имеющей угол α, равный 14°, продукт распределяется внутри этой ячейки как слой у отверстия. Ячейку погружают в горячую воду с температурой 75° С. Величину критической высоты сыпучего материала определяют как высоту продукта со стороны круговой смоченной центральной части продукта, распределенного внутри этой ячейки как слой у отверстия. Критическую высоту сыпучего материала рассчитывают как произведение тангенса угла альфа на радиус смоченной окружности: tgα·r.

Сопоставление гранулированных продуктов, имеющих различную смачиваемость и поэтому различную величину критической высоты сыпучего материала, дает возможность составить приведенную ниже табл. 1. На основе интерпретации результатов этих измерений можно сказать, что гранулированный продукт, особенно гранулированный пищевой продукт настоящего изобретения, обладает хорошей смачиваемостью, если величина критической высоты этого сыпучего материала, которую определяют в указанном выше испытании, больше, чем 4,3 мм.

Пример 1

Гранулированный пищевой продукт в виде грибного супа быстрого приготовления, диспергируемого в горячей среде, получают с использованием оборудования, включающего стандартный агломератор AEROMATIC-FIELDER (типа AES 5.5) периодического действия с флюидизированным слоем, распыляющая форсунка которого представляет собой форсунку SCHLICK типа 942-7 с двумя текучими средами (бинарная), которая имеет центральное выходное отверстием диаметром 1,8 мм.

С этой целью в горизонтальном смесителе со стругообразной головкой, расположенной на горизонтальном валу, готовят предварительную смесь порошкообразных компонентов, которая имеет следующий состав, в процентах от общего веса премикса, плюс связующего агента:

порошкообразный ароматизирующий агент

Загрузку этого премикса, 6 кг, флюидизируют в аппарате с восходящим потоком воздуха, имеющим температуру на входе 103°С.

Водный раствор аравийской камеди (2400 г, 20%) распыляют при давлении распыления 90 кПа в течение 8 мин на флюидизированный премикс, температура которого составляет 52°С.

Температура воздуха, выходящего сверху аппарата, составляет 49°С.

Затем агломерированный пищевой продукт сушат в течение 1,5 мин в восходящем потоке воздуха, который еще имеет температуру на входе 103°С.

Затем агломерированный пищевой продукт охлаждают в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру на входе 27°С.

Гранулированный пищевой продукт, а именно полученный таким образом грибной суп быстрого приготовления, диспергируемый в горячей воде, содержит 7,2% аравийской камеди и имеет остаточное содержание влаги 4,4%. Его упаковывают в индивидуальные пакеты или мешочки из металлизированного поли(этилентерефталата)/полиэтилена(ПЭТФ/ПЭ).

Этот грибной суп быстрого приготовления можно высыпать из только что открытого пакета в горячую воду при 85°С, в которой он диспергируется в течение 7 секунд, причем не остается никакого остатка или осадка.

Этот гранулированный пищевой продукт имеет свойства, указанные в табл.2 ниже.

Таблица 2 иллюстрирует тот факт, что размер частиц гранулированного пищевого продукта настоящего изобретения, полученного в примере 1, значительно больше, а диапазон распределения частиц этого продукта значительно меньше, чем те же параметры для водно-агломерированного продукта сравнительного примера 1, полученного, как описано ниже, в сравнительном примере 1, так что и диспергируемость продукта примера 1 значительно лучше, что подтверждается его относительно большой величиной критической высоты сыпучего материала.

Сравнительный пример 1

Процесс агломерирования проводят таким образом, как описано в примере 1, за исключением того, что премикс флюидизируют в аппарате с восходящим потоком воздуха, имеющим температуру на входе 50°С.

Воду (2000 г) распыляют при давлении распыления 400 кПа (через бинарную форсунку, имеющую центральное выходное отверстие диаметром 1,5 мм) в течение 10 мин на флюидизированный премикс, температура которого постепенно снижается от 35 до 27°С; температура воздуха, выходящего сверху аппарата, составляет 36°С; агломерированный пищевой продукт сушат в течение 24 мин в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру на входе 85°С, и затем водно-агломерированный пищевой продукт охлаждают в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру на входе 27°С.

Полученный таким образом водно-агломерированный пищевой продукт упаковывают в индивидуальные пакеты или мешочки из металлизированного ПЭТФ/ПЭ.

При высыпании водно-агломерированного пищевого продукта из только что открытого пакета в горячую воду при 65°С он не диспергируется в ней даже в течение более 60 секунд, причем там остается значительный остаток или осадок.

Этот водно-агломерированный пищевой продукт имеет свойства, указанные выше в табл. 2.

Пример 2

Гранулированный пищевой продукт в виде говяжьего супа быстрого приготовления, диспергируемого в горячей среде, получают с использованием оборудования, включающего стандартный агломератор AEROMATIC-FIELDER (типа AES 5.5) периодического действия с флюидизированным слоем, распыляющая форсунка которого представляет собой форсунку SCHLICK типа 942-7 с двумя текучими средами (бинарная), которая имеет центральное выходное отверстием диаметром 1,8 мм.

С этой целью в горизонтальном смесителе со стругообразной головкой, расположенной на горизонтальном валу, готовят предварительную смесь порошкообразных компонентов, которая имеет следующий состав, в процентах от общего веса премикса, плюс связующего агента:

порошкообразные ароматизирующие агенты на основе гидролизата белка

Загрузку этого премикса, 6 кг, флюидизируют в аппарате с восходящим потоком воздуха, имеющим температуру на входе 118°С.

Водный раствор аравийской камеди (1000 г, 20%) распыляют при давлении распыления 80 кПа в течение 8 мин на флюидизированный премикс, температура которого составляет 50°С.

Температура воздуха, выходящего сверху аппарата, составляет 49°С.

Затем агломерированный пищевой продукт сушат в течение 2,0 мин в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру на входе 114°С.

Затем агломерированный пищевой продукт охлаждают в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру на входе 26° С.

Гранулированный пищевой продукт, а именно полученный таким образом говяжий бульон быстрого приготовления, диспергируемый в горячей воде, содержит 3,3% аравийской камеди и имеет остаточное содержание влаги 3,8%. Его упаковывают в индивидуальные пакеты или мешочки из металлизированного ПЭТФ/ПЭ.

Этот говяжий бульон быстрого приготовления можно высыпать из только что открытого пакета в горячую воду при 85°С, в которой он диспергируется в течение 6,5 секунд, причем не остается никакого остатка или осадка.

Этот гранулированный пищевой продукт имеет свойства, указанные в табл.3 ниже.

Таблица 3 иллюстрирует тот факт, что размер частиц гранулированного пищевого продукта настоящего изобретения, полученного в примере 2, значительно больше, а диапазон распределения частиц этого продукта значительно меньше, чем те же параметры для водно-агломерированного продукта сравнительного примера 2, полученного, как описано ниже, в сравнительном примере 1, так что и диспергируемость продукта примера 2 значительно лучше, что подтверждается его относительно большой величиной критической высоты сыпучего материала.

Сравнительный пример 2

Процесс агломерирования проводят таким образом, как описано в примере 2, за исключением того, что премикс флюидизируют в аппарате с восходящим потоком воздуха, имеющим температуру на входе 27° С. Воду (350 г) распыляют при давлении распыления 300 кПа (через бинарную форсунку, имеющую центральное выходное отверстие диаметром 1,5 мм) в течение 4 мин на флюидизированный премикс, температура которого постепенно снижается от 27 до 24°С; температура воздуха, выходящего сверху аппарата, составляет 28°С; агломерированный пищевой продукт сушат в течение 11 мин в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру на входе 103°С, и затем водно-агломерированный пищевой продукт охлаждают в восходящем потоке воздуха, который имеет температуру на входе 24°С.

Полученный таким образом водно-агломерированный пищевой продукт упаковывают в индивидуальные пакеты или мешочки из металлизированного ПЭТФ/ПЭ.

При высыпании водно-агломерированного пищевого продукта из только что открытого пакета в горячую воду при 75°С он не диспергируется в ней даже в течение более 60 секунд, причем там остается значительный остаток или осадок.

Этот водно-агломерированный пищевой продукт имеет свойства, указанные выше в табл. 3.

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности и касается гранулированного пищевого продукта. Гранулированный пищевой продукт имеет средний диаметр частиц от 600 до 1200 мкм. Менее чем 3% объема частиц имеют диаметр меньше чем 200 мкм. Продукт содержит 2-10 вес.% (мас.%) жира с высокой температурой плавления, 2-8 вес.% (мас.%) связующего агента, до 92 вес.% (мас.%) наполнителя. Это позволяет улучшить смачиваемость водой продукта и его диспергируемость в горячей среде. 2 н. и 10 з.п. ф-лы., 3 табл.

Формула