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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, fettfreie oder extrem fettarme Snackprodukte, wie Kartof- felchips, Chips aus Topinambur oder aus anderen Gemüseknollen, aber auch aus Teig herzustel- len. Die Erfindung bezieht sich vornehmlich auf die Herstellung fettfreier Kartoffelchips, ist jedoch auch für die Herstellung anderer Snackprodukte anwendbar, teilweise unter Weglassung einzelner Produktionsschritte.
Die US 5,292,540 offenbart die Herstellung eines Erdäpfelchipproduktes durch Erhitzen und damit teilweises Trocknen während einiger Minuten bei hohen Temperaturen (bis 500 Fahrenheit, entsprechend 260 C) und anschliessendes Endtrocknen unter dem Einfluss von Mikrowellen für einige Minuten. In der Beschreibung (Spalte 3, Zeilen 28ff) ist auch angegeben, dass statt des Erhitzens (baking) ein Dämpfen (steaming) stattfinden kann. Für den Erhitzungsprozess ist in der Beschreibung auch angegeben, dass sein Ende den Anfang der Mikrowellenbehandlung alternie- rend überlappen kann, während für das Dämpfungsverfahren eine Zwischenstufe zwischen dem Ende des Dämpfens und dem Beginn der Mikrowellenbehandlung mit Konvektionserwärmung zur Abtrocknung der Erdäpfelscheiben vorgeschlagen wird.
Die US 5,718,935 A vom gleichen Erfinder beschreibt im Wesentlichen das gleiche Verfahren, aber nicht so detailliert, und spricht nur vom Erwärmen und anschliessendem Behandeln mit Mikro- welle.
Die EP 0 482 709 A1 betrifft die Herstellung eines Produktes aus Teig, bevorzugt Kartoffelteig, die Ausformung des Teiges in plättchenformige Form und das anschliessende "Kochen" mittels Heissluft oder überhitztem Dampf.
Die US 5,392,698 A beschreibt die Herstellung fettfreier Produkte aus Erdäpfeln, Gemüse und Ähnlichem, wobei das Verfahren Waschen, Schneiden, Vortrocknen, Bestrahlen mit hochenergeti- scher Mikrowelle, anschliessendes Würzen und schliessliches Endbehandeln mit niedrigenergeti- scher Mikrowellen umfasst. Auch bei diesem Verfahren wird, ähnlich wie bei dem zuerst genannten, das Produkt vorgetrocknet wodurch es beim anschliessenden Mikrowellenbehandeln dazu neigt, zäh und dürr zu werden und somit nicht den gewohnten und angestrebten Geschmack und Biss von Chips entspricht, die in heissem Fett hergestellt worden sind.
Die US 4,283,425 A schliesslich bringt auf Kartoffelchips Protein auf, um eine verbesserte Ober- flächenstruktur beim Angreifen und beim Beissen zu erreichen, auf diese Oberfläche kann nach der Beschreibung, muss nach den Ansprüchen, eine dünne Schichte Öl kommen und sodann wird die Scheibe unter dem Einfluss von Mikrowellenstrahlen fertiggestellt.
Aus dieser Übersicht betreffend den Stand der Technik geht hervor, dass alle Verfahren, die mehrstufig ablaufen, versuchen, durch ein Vortrocknen die Zeit der Anwendung der Mikrowellen- strahlung zu verkürzen. Eine Ursache dafür ist wohl der grosse Kostenunterschied der Energieauf- bringung mittels Heissluft einerseits und Mikrowelle andererseits und auch die Tatsache, dass bei reiner Anwendung der Mikrowellen die Ausbildung von sogenannten Hotspots mit Neigung zum Verbrennen bzw. Verkohlen des Produkts nicht auszuschliessen ist.
Es ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass bei fehlendem Wasser im Produkt die Mikrowelle die anderen im Produkt befindlichen dipolaren Moleküle zur Schwingung anregt und so die Energie direkt in das Gut überträgt, wodurch es zu diesen Überhitzungen kommt. Darüber hinaus wird, wie oben erwähnt, durch die Verfahrensführung in den vorgehaltenen Schriften das Poppen der einzelnen Zellen des Produktes immer unwahrscheinlicher bzw. seltener und damit das Produkt in organoleptischer Hinsicht immer schlechter.
Andere bekannte Verfahren zur Herstellung von Snackprodukten sind Trocknungsverfahren wie Heisslufttrocknung, Mikrowellentrocknung, Strahlungstrocknung, Gefriertrocknung, Heissdampf- trocknung, etc., die eine Dehydrierung des Snackproduktes ohne oder unter dosierter Beigabe von Fett ermöglichen. Weiters bekannt sind diverse Frittierverfahren unter Verwendung von Fett oder Fettersatzstoffen.
Nachteil der bekannten Trocknungsverfahren, die ohne Verwendung von Fetten auskommen, ist der, dass die Durchtrocknung der einzelnen Stücke nicht gleichmässig erfolgt, sondern einzelne Bereiche bereits weitgehend dehydriert sind, während andere Bereiche noch einen höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, längere Garzeiten bei niedrigeren Temperaturen in Kauf zu nehmen, um eine gleichmässige Durchtrocknung ohne teilwei- se Überhitzung des Gargutes zu erzielen.
Weiterer Nachteil der bekannten Verfahren der Mikrowellentrocknung ist die Tatsache, dass
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das Endprodukt einen gewissen Geschmack nach rohen Kartoffeln aufweist. Ein weiterer Nachteil der reinen Mikrowellentrocknung ist es, dass gegen Ende der Trocknungsphase, wenn der Feuch- tegehalt des Trocknungsguts einen bestimmten Wert unterschreitet, insbesondere jedoch bei Erreichung der gewünschten Endfeuchte von etwa 3 Gew.-% Feuchtegehalt, das Trocknungsgut partiell überhitzt, während der erwünschte Puffungseffekt, der dem Produkt ein angenehmes Mundgefühl verleiht, teilweise noch nicht erfolgt ist, also entweder, bei Beendigung der Trock- nungsphase in der Mikrowelle bei höherem Feuchtegehalt, die erwünschte Konsistenz teilweise nicht erzielt wird, oder,
bei höherem Trocknungsgrad durch die partiell am Trocknungsgut auftre- tenden hohen Temperaturen (intensive Bräunung) die Bildung von Acrylamid, einem als extrem gesundheitsschädlich unter Verdacht stehenden Reaktionsprodukt stärke- bzw- kohlehydrathaltiger Stoffe, massiv begünstigt wird.
Nachteil der Frittierverfahren ist einerseits, dass das Endprodukt aufgrund der Fettaufnahme einen hohen Fettgehalt aufweist (ca. 20 Gew. -% bei Light-Chips oder darüber, bis hin zu etwa 50 Gew. -% bei diversen Sorten), andererseits die Frittiertemperatur aus Gründen der Prozessbe- herrschbarkeit nicht unter einen Wert gesenkt werden kann, der die Acrylamidbildung verhindert oder zumindest auf ein gesundheitlich unbedenkliches Mass reduziert.
Da nach dem heutigen Stand des Wissens die Acrylamidbildung direkt proportional zur Temperatur und Verweilzeit erfolgt und die beim Frittieren austretende Stärke ein Vielfaches der Frittierzeit einer einzelnen Charge im Frittierfett verbleibt, ist es naheliegend, dass eine Anreicherung von Acrylamid im Frittierfett erfolgt, welches über die Fettaufnahme des Frittierguts ebenfalls zu hohen Acrylamidwerten im Endprodukt führt, insbesondere gegen Ende der Verwendung ein und derselben Fettmenge.
Wirtschaftlicher Nachteil von Frittierverfahren ist es auch, dass das Frittierfett nach Benützung entsorgt werden muss, bzw. auch einen wirtschaftlich relevanten Anteil an den Produktionskosten ausmacht.
Aus der US 5,952,026 A aus 1999 ist es bekannt, fettfreie Kartoffelchips unter Verwendung von Mikrowellentrocknung mit anschliessender Nachtrocknung mit Heissluft oder Infrarot herzustellen.
Die Problematik der Überhitzung einzelner Bereiche, die bereits weitgehend dehydriert sind, ist hier durch eine zeitaufwendige Aufeinanderfolge von Erhitzungs- und Abkühlphasen gelöst, was das Verfahren unwirtschaftlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung fettfreier oder mit definiertem Fettgehalt versehener Snackprodukte zu schaffen, das besonders kurze und somit wirtschaftlich interessante Produktionszeiten in einem Durchlaufverfahren ermöglicht, ohne dabei durch die Auswirkungen hoher Trocknungstemperaturen oder Energiedichten partielle Überhitzun- gen des Gargutes zuzulassen. Insbesondere die Entstehung von Acrylamid, einer laut neuesten Untersuchungen der WHO besonders in Kartoffelchips bzw. allen, bei der Herstellung hohen Temperaturen (über ca. 160 C) ausgesetzten, stärke- oder kohlehydrathältigen Nahrungsmitteln vorkommenden neurotoxischen bzw. karzinogenen Substanz, soll durch einen Herstellungspro- zess, der im gesamten Verlauf bei Temperaturen unter 160 C, bevorzugt unter 130 C stattfindet, minimiert werden.
Des weiteren soll das Snackprodukt in Konsistenz und Geschmack frittierten Produkten möglichst ähnlich sein, die Herstellung soll ohne zusätzliche Beigabe von Fetten oder Fettersatzstoffen möglich sein, bzw. soll es möglich sein, einen definierten Fettgehalt beginnend beim Ausgangswert des Eigenfettgehaltes des Rohstoffs einzustellen und das Snackprodukt soll möglichst kalorienarm sein.
Dies wird dadurch erreicht, dass das Gargut in den Garraum eines Mikrowellenofens, bevor- zugt mit grosser Energiedichte, eingebracht wird, dass der Garraum gleichzeitig mit Heissdampf mit einer Temperatur zwischen 100 -160 C beaufschlagt wird, und dass anschliessend die gewünschte Restfeuchte des Gutes von ein bis fünf Prozent durch Trocknen mit Heissluft-, Infrarot- oder Vaku- umtrocknung erzielt wird.
Bei der Anwendung des Verfahrens auf anderes Gargut als Teig, beispielsweise auf rohe Kar- toffelscheiben von 0,5 bis 3mm Dicke, wird das Gargut zuerst für die Dauer von 30 sec. bis 4 min in kochendem Wasser gekocht (blanchiert) und anschliessend in den Garraum des Mikrowellen- ofens eingebracht.
Bei Knollengemüse, insbesondere Kartoffeln, bewirkt der Blanchiervorgang zu Beginn des Ver- fahrens, dass Stärke aus den Scheiben ausgeschwemmt und somit der Kaloriengehalt des Snack- produkts gesenkt wird. Des weiteren bewirkt ein reduzierter Stärkegehalt auch eine reduzierte
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Acrylamidbildung und schliesslich hat der Kochvorgang auch erwünschte geschmackliche Auswir- kungen auf das Endprodukt, er nimmt nämlich den Geschmack nach rohen Kartoffeln, der auftritt, wenn nur die übrigen Verfahrensschritte angewendet werden.
Das bekannte Prinzip der Mikrowellentrocknung basiert darauf, dass die einzelnen Moleküle dipolarer Medien, wie z. B. Wasser, durch ein elektrisches Wechselfeld ständig umgedreht werden und somit durch die dabei entstehende Reibung Wärme erzeugt wird, die den Wassergehalt von innen heraus verdampfen lässt. Das hat zur Folge, dass bei entsprechender Feldstärke innerhalb von Sekunden im Inneren der einzelnen Snackstücke Dampfblasen entstehen, die eine "Puffung" des Erzeugnisses bewirken, als wäre ein Treibmittel, wie beispielsweise Backpulver in einem Kuchen, vorhanden.
Im Falle von Kartoffel- und anderen Chips und auch vieler anderer Snackpro- dukte ist dies ein erwünschter Effekt, da er bewirkt, dass das Mundgefühl und das Aussehen dem herkömmlich frittierter Chips äquivalent ist, bzw. für die Erzielung eines luftigen Endproduktes keine Beigabe von Treibmittel erforderlich ist. Bei hohem Wassergehalt des Trocknungsgutes ist dessen Temperatur auf die Verdampfungstemperatur von Wasser beschränkt.
Gegen Ende der Trocknungsphase besteht jedoch auf Grund unvermeidlich inhomogener Ma- terialkonsistenz und der endlichen Stückgrösse, somit Mitten- und Randzonen mit unterschiedlichen Trocknungszeiten, die Gefahr regionaler Überhitzung, die zu einer partiellen Verbrennung des Trocknungsgutes führen kann, während andere Bereiche am selben Stück noch zu hohen Feuch- tigkeitsgehalt aufweisen. Um diesem Effekt entgegenzuwirken und die Oberfläche des Trock- nungsgutes auf einer gleichmässigen, definierten Temperatur zu halten, wird in den Garraum Heiss- dampf mit Temperaturen zwischen 100 C und 160 C eingeleitet, der in diesem Fall zur Kühlung der Oberfläche verwendet wird. Dadurch ergibt sich eine sehr gleichmässige hohe Durchtrocknung ohne die Gefahr regionaler Überhitzungen unter Ausnützung der intensiven und schnellen Mikro- wellentrocknung.
Auch die Bräunung des Produktes kann über die geeignete Wahl der Temperatur des Heissdampfes gleichmässig eingestellt werden.
Im Sinne einer möglichst reduzierten Acrylamidbildung ist jedoch auch ein möglichst geringer Bräunungsgrad anzustreben, was bei dieser Methode durch eine geeignete Wahl der Temperatur des eingeblasenen Heissdampfs bis hinunter zu 100 C erzielt werden kann, ohne die Gefahr des Verlustes der Prozessbeherrschbarkeit, trotzdem erfolgt eine sehr weitreichende und gleichmässige Durchtrocknung mit maximalem und ebenfalls gleichmässigem Puffungseffekt. Aus einer Untersu- chung durch die NAFU, Berlin hat sich ergeben, dass, ohne den Produktionsprozess in Hinsicht Acrylamidbildung optimiert zu haben, bei Anwendung dieses Verfahrens Werte von knapp über 200 Mikrogramm/kg Acrylamid vorliegen, im Gegensatz zu bis zu 3000 Mikrogramm/kg beim Frittieren.
Ausserdem wurde ein Fettgehalt von ca. 0,3 g/100 g und ein Kaloriengehalt von 350 kcal/100 g bei durch das gegenständliche Verfahren hergestellten Kartoffelchips festgestellt. Das Verfahren beinhaltet im Gegensatz zu Frittierverfahren noch die Möglichkeit, die Acrylamidbildung nahezu gänzlich zu vermeiden, da die Prozessparameter ohne Verlust der Prozessbeherrschbarkeit im Rahmen der angegebenen Variationsbreite adaptiert werden können.
Nach der kombinierten Heissdampf-Mikrowellentrocknung kann das Produkt, falls erforderlich, noch einer Endtrocknung auf die gewünschte Restfeuchte unterzogen werden, beispielsweise mittels Heissluft-, Kaltluft-, Infrarot- oder Vakuum-Trocknung.
Als besonders vorteilhaft insbesondere in Bezug auf geringe Acrylamidbelastung sind Kaltluft- und Vakuumtrocknung, weil beide Verfahrensschritte keine weitere Entstehung von Acrylamid zulassen, wobei im ersteren Fall ein gewisser Nachteil in den längeren Trocknungszeiten zu sehen ist. Die Vakuumtrocknung bedingt zwar einen höheren Aufwand an Anlagenkosten, reduziert aber drastisch die Trocknungszeiten. Die Trocknung kann in diesem Fall unterstützt werden durch Heizung des Trocknungsgut mittels beheizter Auflageflächen, Infrarot oder mittels Mikrowellen- strahlung deutlich niedrigerer Energiedichte, als bei der Haupttrocknung. Die erzielten Temperatu- ren des Trocknungsguts sollten dabei deutlich unter 100 C bleiben, bevorzugt bei 50 C. Dies ergibt eine rasche Endtrocknung ohne weitere Bildung von Acrylamid.
Falls aus Gründen der Optik des Endprodukts oder auch aus geschmacklichen Gründen doch eine gewisse Bräunung erwünscht ist, so ist es vorteilhaft, diese durch eine wenige Sekunden dauernde intensive Infrarotbestrahlung als letztem Produktionsschritt zu erzielen, da in diesem Fall wegen der geringen Dauer und der nur oberflächlichen Erhitzung die geringst mögliche weitere
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Acrylamidbildung in Kauf genommen werden muss.
Im Falle der Herstellung des Sackprodukts Kartoffelchips oder Topinamburchips erfolgt die Würzung einerseits im anfänglichen Kochbad durch eine Vorwürzung mit wasserlöslichen Würzmit- teln und vor dem Mikrowellen-Trocknungsvorgang mit nicht löslichen Bestandteilen der Würzung, die oberflächlich weitestgehend haften bleiben sollen.
Ebenso kann entweder bereits im Kochbad oder vor oder nach dem Mikrowellen- Trocknungsvorgang eine definierte Menge an Fett zugesetzt werden, das einerseits als Ge- schmacksträger fungiert und andererseits auch ermöglicht, als letzten Produktionsschritt nochmals eine Würzung mit Würzmitteln dauerhaft auf das Produkt aufzubringen, die keiner Temperaturbe- lastung ohne Geschmacksverlust ausgesetzt werden dürfen. Ohne einen Haftvermittler, wie es das Fett in diesem Fall darstellt, würde sonst keine weitere nicht flüssige Würzung mehr haften bleiben.
Die Menge der für die Haftvermittlung erforderlichen, rein oberflächlich aufgebrachten Sub- stanzen beträgt jedoch nur wenige Prozent bis Bruchteile von Prozenten der Gesamtmasse, in Abhängigkeit von der Korngrösse und den physikalischen Eigenschaften dieser Substanzen.
Dieser Hafteffekt für die Aufbringung von Gewürzen nach dem temperaturbelastenden Trock- nungsvorgang kann auch durch die Würzung mit fetthaltigen Gewürzen nach dem Blanchiervor- gang und vor der Mikrowellen/Heissdampftrocknung erzielt werden, da aus fetthaltigen Gewürzen dieses bei der erzielten Prozesstemperatur austritt und sich auch oberflächlich in der Nähe der Gewürzkörner ausbreitet. An diesem hauchdünnen oberflächlichen Fettfilm bleiben dann andere Gewürze entsprechend geringer Korngrösse haften.
Somit können durch dieses erfindungsgemässe Verfahren eine Reihe von Snack- oder Back- produkten, insbesondere Kartoffelchips, Chips aus Topinambur, Stapelchips und andere, auch aus Teigen hergestellte Snackprodukte erzeugt werden, die den gewohnten Anforderungen an Ge- schmack und Konsistenz zur Gänze genügen und trotzdem einen bis hinunter zu Null über den Eigenfettanteil der Rohprodukte hinausgehenden Fettanteil besitzen, sowie die durch Back- und Frittierverfahren stärke- und kohlehydrathaltiger Lebensmittel üblicherweise auftretende Belastung mit Acrylamid in einem wesentlich geringeren Ausmass als bisher, bis hinunter zu keiner Belastung, aufweisen.
Besonders im Falle von Kartoffelchips stellt dieses Verfahren insbesondere durch die Kombina- tion aus einem Blanchiervorgang, einer durch die Einleitung von Heissdampf thermisch kontrollier- ten Mikrowellentrocknung und einer anschliessenden Endtrocknung auf die gewünschte Restfeuch- te ein bei vielen Parametern einstellbares Verfahren dar, das ein geschmacklich überzeugendes, dem mit herkömmlichen Verfahren hergestellten sehr ähnliches Endprodukt liefert, das jedoch in seinen gesundheitlichen Aspekten marktübliche Kartoffelchips bei weitem übertrifft, insbesondere im Hinblick auf Fettgehalt, damit Brennwert und Acrylamidbelastung.
Beispiel für eine kontinuierliche Produktion von fettfreien Kartoffelchips:
Kartoffel entsprechender Sorte werden in bekannter Art und Weise gewaschen und anschlie- #end geschält, oder auch ungeschält belassen, sodann einer oder mehreren Schneideeinrichtun- gen zugeführt, wo sie in Scheiben von 0,5 bis 3 mm Dicke geschnitten werden. Sofort nach dem Schneiden werden die Kartoffelscheiben einzeln auf ein Fliessband, beispielsweise bestehend aus einem Teflongitter, aufgebracht und durch ein Bad mit kochendem Wasser, eventuell versetzt mit Gewürzen, geführt, vorzugsweise durch Fixierung zwischen zwei Gitterbahnen. Danach wird beispielsweise in einem Luftstrom die Oberfläche vorgetrocknet, anschliessend, je nach Ge- schmacksrichtung, kann noch eine Würzung erfolgen, die an der noch leicht feuchten Oberfläche der Chips haften bleibt.
Danach wird das (werden die) Transportband/bänder durch einen Tunnel mit intensiver Mikrowellenstrahlung unter Einblasen von überhitztem Dampf geführt. Die danach bereits weitgehend getrockneten und gepufften Kartoffelscheiben kleben nun nicht mehr und werden vom kontinuierlichen Fliessband an einen Batchbetrieb übergeben, wo sie wesentlich dich- ter geschüttet einer Vakuumtrocknungskammer zugeführt werden, um ohne weitere Temperaturbe- lastung die erwünschte Endfeuchte zu erzielen. Noch vor oder auch nach der Endtrocknung kann, je nach Geschmacksrichtung, noch eine Würzung in einer Würztrommel mit Gewürzen vorgenom- men werden, die keiner Temperaturbelastung ausgesetzt werden sollen. Danach kommen die Chips zur Endkontrolle und Verpackung.
In einer anderen vorteilhaften Variante wird die Endtrocknung anstelle der Vakuumtrocknung durch Weiterführung der Transportbänder durch einen Heissluftofen erzielt, wo durch geeignete
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Wahl der Verweildauer und Temperatur auch ein Bräunungseffekt erzielt werden kann, sollte dieser gewünscht sein.
In einer weiteren Variante kann eine Endtrocknung und Bräunung auch durch das kontinuierli- che Weiterführen der Transportbänder durch einen Bereich mit Strahlungshitze erzielt werden.
Bei einer Produktion von Snackprodukten aus Teigen entfällt der Bereich bis nach dem Koch- bad, der gewürzte, ev. in Teilen seiner Bestandteile vorgegarte Teig wird portionsweise auf geeig- nete Transportbänder aufgebracht und dem kombinierten Mikrowellen/Heissdampfofen zugeführt.
Je nach gewünschter Endfeuchte des fertigen Snackprodukts kann auch hier eine Vakuum- Heiss- luft- oder Strahlungstrocknung angeschlossen werden.
Die Bezeichnung "fettfrei" wird in der Beschreibung und den Ansprüchen dahingehend ver- standen, dass dem Snackprodukt im Zuge seiner Herstellung: fakultatives Blanchieren, Trocknen im Mikrowellenofen mit Heissdampf und gegebenenfalls Nachtrocknen, kein Fett zugesetzt wird, sodass das Endprodukt nur bereits vor dem Verfahren in ihm enthaltenes Fett enthält. Gleicher- weise ist der Begriff "fettarm" bzw. "geringer Fettanteil" bzw. "definierter Fettanteil" zu verstehen: Die Menge des aus den oben genannten Gründen im Zuge des erfindungsgemässen Verfahrens bewusst zugegebenen Fettes ist eben "definiert" bzw. "gering".
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von fettfreien, oder mit einem geringen Fettanteil versehenen
Snackprodukten wie Kartoffelchips, Gemüsechips, Stapelchips und anderen Snackproduk- ten aus Teigen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gar- und Trocknungsvorgang in ei- nem Mikrowellenofen unter Einbringung von Heissdampf mit Temperaturen von 100 C bis
160 C erfolgt.