CZ302056B6 - Zpusob výroby expandovaného potravinárského produktu - Google Patents

Abstract

Zpusob výroby expandovaného potravinárského produktu na bázi škrobu z urcitého množství sypného potravinového škrobu, pri nemž se vytvorí expanzní komora s vnitrním povrchem a urcitým objemem, do expanzní komory s urcitým vnitrním povrchem a objemem se uloží potravinárský škrob a tento škrob v komore volumetricky expanduje, pricemž expanze je omezena alespon v prvním smeru, kdežto alespon v jednom dalším smeru probíhá expanze neomezene. Soucást rešení tvorí zarízení k provádení uvedeného zpusobu a expandovaný výrobek, vyrobený uvedeným zpusobem.

Description

Způsob výroby expandovaného potravinářského produktu

Oblast techniky

Vynález se týká zlepšených potravinářských výrobků na bázi škrobu, vyrobených z obilovin a dalších potravin, obsahujících škrob a zpracovaných do různého tvaru. Zvláště se vynález týká výrobků, určených pro malé občerstvení a připravených z expandované rýže, výrobky mají zlepšené organoleptické vlastnosti, zejména jde o příjemnější strukturu i vzhled. Vynález se týká také způsobu výroby těchto potravinářských produktů.

Dosavadní stav techniky

V každé domácnosti je dlouhou dobu stále k dispozici rada potravinářských výrobků, které je možno použít jako malé občerstvení. V poslední době se však skladba takových výrobků mění vzhledem k tomu, Že je nyní zřejmé, zeje zapotřebí nahradit čokoládu, zmrzlinu, sladké tyčinky a další přírodně i uměle slazené výrobky a také příliš tučné bramborové lupínky a podobně, zdravějšími výrobky. Z toho důvodu je nyní dodávána na trh řada výrobků, označených tak, aby bylo zřejmé, že neobsahují tuk, obsahují malé množství tuku nebo jsou „lehké“. Řada spotřebitelů dává přednost expandovaným výrobkům, zejména z kukuřice a rýže, spotřeba těchto výrobků v poslední době stále stoupá.

Velmi úspěšnými výrobky z tohoto hlediska jsou výrobky, které mají v podstatě tvar koláčků a jsou vyrobeny z expandované kukuřice nebo rýže. Tyto produkty jsou obvykle dostatečně křehké, mají však často nepříjemnou strukturu, vzhledem k tomu, že obvykle v blízkosti středu koláčku dochází k lepivosti, takže výrobek lne k zubům. Tyto výrobky mají často tvar hokejového puku s rozměrem stejným ve všech třech směrech a při pohledu na tyto výrobky nevzniká dojem potraviny pro malé občerstvení. Rozměry těchto koláčků jsou často poměrně velké, jde například o kotouče s průměrem 7,5 až 10 cm. To znamená, že například pro děti je jednotlivá porce tohoto výrobku často příliš velká a dochází k plýtvání. Aby byl tento problém odstraněn, jsou nyní vyráběny malé koláčky s průměrem přibližně 5 cm. I v tomto případě však přetrvávají problémy, kteFé se týkají vzhledu a struktury uvedených výrobků.

Příklady způsobu výroby takových produktů z obilovin jsou popsány například v US 4888180 (Wu). Jde obvykle o výrobky z rýže a obilovin vzhledem k tomu, že zejména rýže velmi snadno expanduje za vzniku soudržných útvarů. Bylo prokázáno, že dostupnost a všestrannost rýžových výrobků Činí rýži jednou z hlavních surovin nejen z průmyslového hlediska, nýbrž i z hlediska spotřebitele. Roční produkce rýže od roku 1990 převyšuje 510 milionů tun, to znamená 30% vzestup ve srovnání s průměrem v letech 1979 až 1981. Rýže je Široce využívána k lidské výživě a tvoří hlavní potravinu pro přibližně 1/2 lidstva. Největším producentem rýže je Čína, která vyrábí od roku 1990 celkem 36 % celkové výroby na světě a také Indie s 22 % celkové výroby rýže. Spojené státy vyrábějí přibližně 7 milionů tun rýže ročně, zejména ve státech Arkansas, Kalifornie, Louisiana a Texas.

Expandování rýže a obecně obilovin je známým potravinářským postupem. Známé postupy jsou založeny v podstatě na obsahu vody v materiálu, který má být expandován. Obsah vody je možno měnit řadou postupů, jako je sušení, vaření, před vaře ní a temperování. Různá zlepšení při tomto způsobu zpracování byla popsána například v patentových spisech US 4281593 (Gevaert),

US 4328741 (Yoshikazu) a US 7667588 (Hayashi).

Existují dvě obecně prováděné metody pro expandování obilovin: (1) zahřívání zrn obilovin na hodnotu, při níž se škrob stává amorfním nebo tekutým a zrna mohou expandovat, v tomto okamžiku dovoluje další zahřívání odpařování vody a také výstup některých menších množství dal- 1 CZ 302056 B6 ších plynů, přítomných v obilovinách, čímž dochází k expanzi amorfního škrobu, (2) zahřívání obilovin na polotuhý stav za atmosférického tlaku s následným náhlým snížením tlaku na Částečné vakuum, čímž opět dochází ke zvýšenému odpařování a výstupu plynů za expandování amorfního škrobu, dalším možným postupem je (3) zahřívání obilovin do polotuhého stavu v komoře, v níž se tlak zvyšuje, načež se tlak náhle sníží na atmosférický tlak tak, aby mohlo dojít ke zvýšenému odpařování výstupu plynů, čímž opět dochází k expandování amorfního škrobu.

Uvedený postup se obvykle užívá pro výrobu menších i větších rýžových koláčků. K výrobě se užívá běžné zařízení, které obsahuje komoru, definovanou vyhřívanými stěnami. Expandovaný io materiál ve tvaru zrn se uloží do komory, komora se těsně uzavře. Škrob se zahřívá stykem s vyhřívanými stěnami komory. Tím dochází k tomu, že materiál uvnitř komory vyplní komoru ve všech třech rozměrech a nabývá tvaru, který odpovídá tvaru komory.

Určitým problémem pri běžné expanzi rýže je skutečnost, že při vyplnění celého objemu komory v průběhu expanze může dojít k omezení rozměru vytvářených bublin nebo k úplné expanzi škrobu. Tím současně může dojít k tomu, že vyrobený produkt je méně křehký a lepivý, jak tomu bývá zejména v případě rýžových koláčků. Nezáleží přitom na tom, zda výrobek má kruhový nebo pravoúhelníkový obvod.

2o Dalším problémem, který existuje pri expandování rýže, je upravit dobu pobytu produktu v komoře tak, aby došlo k pokud možno plné expanzi škrobu a současně byla zkrácena doba pobytu v komoře na co nejmenší míru tak, aby bylo dosaženo vysoké výkonnosti zařízení. Až dosud vedly pokusy k dosažení této rovnováhy k výrobě rýžových koláčků se svrchu popsanou kvalitou.

Jak je známo, je stupeň expanze ovlivněn celou řadou faktorů, například typem zrn, typem předběžného zpracování, kterým může být například mletí, stavem zrn, například obsahem vody v zrnech a také typem škrobu. Škrob, určený k expandování, je s výhodou předběžně zpracován na mouku a pak vytlačováním na požadovaný tvar a rozměr. Tyto vytlačené útvary se zchladí, suší na požadovaný obsah vody a na požadovanou tvrdost pro delší skladování. Pak se tyto produkty expandují, až dosud byl tento postup omezen na smažení nebo zpracovávání v troubě. Výsledné produkty jsou však poměrně homogenní v celém útvaru a jejích struktura je stejná v celém útvaru. Produkty se stejnou strukturou je také možno připravit obvyklejším způsobem vytlačováním za současné expanze.

Až dosud nebyl popsán výrobek typu koláčků, získaný použitím peletizovaného materiálu jako výchozího materiálu. Nebylo ani doporučováno použití takového výrobku ve svrchu popsaném zařízení a postupu.

Je tedy možno uzavřít, že přes řadu zlepšení v oblasti expandovaných výrobků ze škrobu, zvláště z rýžových zm, nebyla dosud věnována dostatečná pozornost zlepšení vzhledu a fyzikální struktury produktů, například jeho křehkosti. Vynález si klade za úkol vyřešit tyto problémy a zajistit výhodnější výrobky ve svrchu uvedeném směru.

Podstata vynálezu

Podstatu vynálezu tvoří způsob výroby expandovaného produktu na bázi škrobu. Postup spočívá v tom, že se do expanzní komory s určitým vnitrním povrchem a objemem uloží potravinářský škrob a tento škrob v komoře expanduje, přičemž expanze je omezena alespoň v prvním směru, kdežto alespoň v jednom dalším směru probíhá expanze neomezeně.

Obecně je získaným produktem chips, koláček, suchar a podobně z potravinového škrobu. S výhodou se tento škrob nachází ve formě jednotlivých zm nebo pelet z obilovin, například z

-2 CZ 302056 B6 rýže, kukuřice, pšenice, žita, ovsa, prosa, čiroku, ječmene, pohanky nebo ze směsi těchto Škrobů. Může také jít o směs různých škrobů nebo o malé příměsi odlišného škrobu k hlavnímu podílu škrobu, výhodným přídavkem je například bramborový škrob. Výsledná směs expanduje způsobem, při němž vzniká výrobek s dostatečnou křehkostí a dobrou strukturou, to znamená príjem5 nou chutí a dobrým vzhledem.

Podle jednoho z možných provedení vynálezu je expandovaný výrobek tvořen útvarem s obecně vymezeným obvodem a horním a spodním protilehlým povrchem. Alespoň jeden z těchto povrchů má v podstatě zvlněný tvar tak, aby byl napodoben tvar zm, vzájemně spojených. S výhodou to je zvlněný povrch tvořen řadou vyvýšenin a vyhloubení.

Ve výhodném provedení je expandovaný výrobek tvořen převážně rýžovým škrobem, může však dále obsahovat expandovaný rýžový škrob, pšeničný škrob, bramborový škrob a podobně.

V dalším výhodném provedení může být expandovaný výrobek tvořen převážně expandovaným kukuřičným škrobem, pšeničným škrobem nebo bramborovým škrobem nebo směsí těchto druhů škrobu. Výrobek má obecně okrouhlý tvar. V dalších provedeních mohou mít výrobky tvar trojúhelníku, čtverce, pravoúhelníku nebo jakéhokoliv jiného geometrického tvaru, který je přijatelný pro spotřebitele nebo poskytuje výhody při zpracování nebo balení.

Podle dalšího provedení vynálezu je výrobek tvořen potravinovým škrobem ve formě ob i lov i nových zm, které se spékají v průběhu expanze. Alespoň Část těchto zm tvoří rýžová zrna, pšeničná zrna nebo směs těchto zm, mimo to je možno přidávat kukuřičnou drť.

Podle dalšího provedení vynálezu je výrobek tvořen potravinovým škrobem ve formě pelet, vytvořených z mouky a spečených v průběhu expanze. Tyto pelety jsou s výhodou vyrobeny z rýžové, pšeničné, kukuřičné nebo bramborové mouky a mohou mimo to obsahovat kukuřičnou drť. Je nutno uložit do komory dostatečné množství těchto pelet tak, aby každá z pelet byla ve styku s alespoň jednou další peletou po zahřátí na amorfní formu.

Podle dalšího provedení vynálezu má expanzní komora vnitřní povrch a určitý objem. Do komory se uloží určité množství potravinového škrobu. Pak se toto množství nechá expandovat. Expanze škrobu je omezena alespoň v jednom směru, kdežto alespoň v jednom dalším směru probíhá expanze škrobu neomezeně.

Omezení expanze může zahrnovat kromě omezení v jednom směru ještě omezení v dalším směru. Tímto způsobem je možno získat výrobek, který je omezen v prvním směru nebo v prvním a třetím směru. Podle jednoho specifického provedení je toto omezení uskutečněno pomocí vnitrního povrchu expanzní komory. Pro některé výrobky je neomezeným druhým rozměrem zejména výška výrobku.

Podle dalšího provedení se předem stanoví množství potravinového škrobu, které má být uloženo do komory. Je nutno do komory uložit dostatečné množství zm nebo kukuřičné drti tak, aby po dosažení amorfního stavu bylo každé zrno ve styku s alespoň jedním dalším zrnem nebo s částicí drti.

V případě použití pelet může postup zahrnovat také tvorbu pelet, které mají obvykle tvar i rozměr podobný obilním zrnům, například zrnům rýže, pšenice, ječmene, ovsa, žita nebo kukuřice.

Podle dalšího provedení vynálezu se expandovaný škrob stává amorfní aje zpracován na výsledný produkt tak, že se nejprve Škrob zpracuje na mouku a pak se předem gelatinizuje ve vytlačovacím zařízení při určité teplotě a tlaku. Pak se škrob vytlačuje a řeže na pelety. Peletizovaný škrob se pak uloží do expanzní komory, v níž se zvýší tlak i teplota, čímž se peletizovaný škrob

-3CZ 302056 B6 stává amorfním. Následným rychlým snížením tlaku v komoře pak dochází k expanzi pelet amorfního škrobu.

Pelety jsou pravděpodobně vhodnějším materiálem pro expanzi, než celá zrna, zejména pri určité teplotě. Výhody spočívají v tom, že (t) pelety jsou předem gelatinizovány a dodávaná tepelná energie v daném časovém cyklu se tedy spotřebovává na odpařování vody a tvorbu bublinek a nikoliv na změny fáze, jako tomu je v případě zm, (2) peletizovaná rýže je předem mletá, takže mechanické a fyzikální vazby buněčné struktury již byly rozrušeny, takže je možno dosáhnout rovnoměrné expanze při použití menšího množství tepelné energie a (3) pri homogenní struktuře io pelet dochází také k rovnoměrné distribuci škrobu i vody a výsledný výrobek je křehčí.

Podle dalšího provedení vynálezu je možno vytlačené pelety potravinového škrobu pomalu chladit řízeným způsobem ke snížení napětí v peletách na co nejmenší míru. Tímto způsobem je možno snížit množství energie, jehož je zapotřebí pro spojování zm v expanzní komoře. Pomalé sušení by také mělo vést k malému praskání pelet v průběhu dalšího zpracování. Vytlačené pelety by měly být dostatečně usušeny k zajištění delší doby skladování bez slepování pelet v průběhu tohoto skladování.

Je také možno po předběžné gelatinizaci pelety zchladit tak, aby bylo sníženo překrystalování škrobu. Tento postup může také napomáhat expandování, takže při fixovaném množství přívodu energie se tato energie nevyplýtvá pri spojování pelet v expanzní komoře. Toto chlazení je však možno nahradit pomalým chlazením pro snížení napětí. V případě, že má být zvolen pouze jeden typ chlazení, je patrně výhodnější pomalé chlazení pro snížení napětí v peletách.

Podle dalšího provedení je možno postupovat tak, že se nejprve vytvoří expandovaný prekurzor, přičemž tento prekurzor volně expanduje v prvním směru, kdežto ve druhém směru je jeho expanze omezena. Omezení je možno uskutečnit také ve druhém a třetím směru.

V jednom z možných provedení se prekurzor podrobí působení zvýšené teploty a tlaku. Pak se tlak sníží, čímž prekurzor expanduje tak, že expanze je neomezená v prvním směru a naopak je omezena ve druhém a popřípadě také ve třetím směru. Zvýšená teplota a tlak v tomto provedení vynálezu nemají pevnou hodnotu, avšak při rychlém snížení tlaku prekurzor expanduje, takže expanze je vyvolána změnou tlaku. Tato změna tlaku může být také změna atmosférického tlaku na podtlak.

Součást podstaty vynálezu tvoří také zařízení pro výrobu produktu z expandovaného škrobu, toto zařízení obsahuje expanzní komoru pro expanzi prekurzoru za vzniku výsledného produktu, prostředky pro vyhřívání expanzní komory a řídicí systém pro snížení tlaku v expanzní komoře tak, aby prekurzor mohl expandovat v prvním směru, avšak jeho expanze by byla omezena ve druhém směru. Například v případě, že expanzní komora je řízena počítačem, mohou být řídicí prostředky tvořeny softwarovým programem, který provede sled postupů, zejména zahřátí komory s uloženým prekurzorem, zvýšení tlaku v expanzní komoře odděleně nebo spolu se zvýšením teploty a pak snížení tlaku k vyvolání expanze prekurzoru a tvorbě výsledného produktu.

Typické zařízení je opatřeno expanzní komorou, tvořenou homí stěnou, dolní stěnou a postranními stěnami. Homí a spodní stěna jsou vzájemně pohyblivé a rozměrem, v němž prekurzor může expandovat, to znamená tak zvaným prvním rozměrem, je výška komory. Řídicí prostředky mohou pohybovat homí a dolní stěnou směrem od sebe tak, aby mohlo dojít k volné expanzi prekurzoru v prvním rozměru, ve druhém rozměru je expanze omezena postranními stěnami, toto omezení probíhá obvykle ve druhém a třetím rozměru všemi postranními stěnami expanzní komory.

Vynález bude dále podrobněji popsán v souvislosti s přiloženými výkresy.

-4CZ 302056 B6

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je v řezu při pohledu ze strany znázorněno zařízení podle vynálezu ve zcela otevřeném stavu.

Na obr. 2 je znázorněn pohled na zařízení z obr. 1 s uloženým škrobem ve dvou komorách.

Na obr. 3 je znázorněn pohled na zařízení z obr. 1 s uzavřenými komorami.

io Na obr. 4 je znázorněn pohled na zařízení z obr. I s expandovaným výrobkem.

Na obr. 5 je znázorněn podobný pohled na zařízení z obr. 1 se zdviženou homí stěnou komory.

Na obr. 6 je znázorněn pohled na zařízení z obr. 1 při vyjímání výrobku z komory.

Na obr. 7 je znázorněn pohled shora na plnící desku pro zařízení podle vynálezu.

Na obr. 8 je v perspektivním pohledu znázorněn expandovaný výrobek ze škrobu, získaný podle jednoho z provedení vynálezu.

Na obr. 9 je znázorněn pohled shora na expandovaný výrobek podle obr. 8.

Na obr. 1 Oje znázorněn pohled na spodní stranu výrobku z obr. 8.

Na obr. 11 je znázorněn pohled z jedné strany na expandovaný výrobek z obr. 8.

Na obr. 12 je znázorněn pohled z druhé strany na expandovaný výrobek z obr. 8.

Na obr. 13 je znázorněn pohled z třetí strany na expandovaný výrobek z obr. 8.

Na obr. 14 je znázorněn pohled ze čtvrté strany na expandovaný výrobek z obr. 8.

Na obr. 15 je znázorněn perspektivní pohled na jiný expandovaný výrobek ze škrobu, získaný způsobem podle vynálezu.

Na obr. 16 je znázorněn perspektivní pohled na jiný expandovaný výrobek ze škrobu, získaný způsobem podle vynálezu.

Na obr. 17 je znázorněn perspektivní pohled na jiný expandovaný výrobek ze škrobu, získaný 40 způsobem podle vynálezu.

Na obr. 18 je schematicky znázorněno jedno z možných provedení způsobu výroby expandovaného produktu ze škrobu.

Na obr. 19 je schematicky znázorněna výroba expandovaného výrobku při použití peletizovaného potravinového škrobu.

Na obr. 20 je schematicky znázorněno řízení chodu zařízení podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude dále popsán podrobněji na základě svých výhodných provedení, která však nemají sloužit k omezení rozsahu vynálezu.

-5CZ 302056 B6

Produkt

Expandované výrobky z potravinového škrobu podle vynálezu mají řadu výhod ve srovnání se známými expandovanými výrobky tvaru koláčků nebo sucharu. Výrobky jsou lehčí, křehčí a mají zlepšenou strukturu i lepší vzhled. V některých případech mají výrobky podle vynálezu zlepšený vzhled tak, že napodobují přírodní, strojně nezpracované výrobky, jak je zřejmé z obr. 8 až 17.

Zejména vlnitý povrch je velmi příznivě hodnocen spotřebitelem, protože jeho vzhled je podobnější bramborovým lupínkům nebo kukuřičným chipsům než dříve vyráběné kruhové koláčky. io Výrobek může být ochucen již v průběhu výroby, například přidáním koření, kyselé smetany, síra, česneku a cibule nebo jinou další běžnou příchutí. Vysoce strukturovaný povrch dlouho udrží i krystalické povlaky různých příchutí. Vzhledem k tomu, že plocha homí a spodní stěny těchto útvarů je větší než plochý povrch koláčků, je možno nanášet větší množství chuťové látky.

Tím se zvýší i celková chuť výrobku, která je obvykle podmínkou úspěchu.

Výrobky podle vynálezu mohou mít formu koláčků, sucharů nebo chipsů. Mohou být vyrobeny z jednotlivých zrn podle jednotlivých provedení vynálezu nebo z pelet a vytlačovaného škrobového materiálu podle jiných provedení vynálezu. Zejména jde o produkty z obi lov i nových zrn, například z rýže, kukuřice, pšenice, žita, ovsa, prosa, čiroku, ječmene, pohanky nebo směsí těch20 to materiálů. Určité množství zrn se expanduje způsobem, pri němž vzniká výrobek se zlepšenou lehkostí a křehkostí ve srovnání se známými výrobky.

K expanzi dochází k náhlým rozpětím vodních par vody, obsažené ve škrobu ve formě granulí. Částice jsou fixovány v expandovaném stavu dehydratací, k níž dochází rychlou difusí vodní páry ze škrobových zrn. Obsah vody je proto důležitým faktorem v materiálu, který má být expandován. Před expanzí má obsahovat zrno nebo peleta s výhodou alespoň 3 % hmotnostní vody tak, aby bylo možno dosáhnout požadovaného stupně expanze a křehkosti výsledného výrobku. Ve výhodném provedení se obsah vody pohybuje v rozmezí 8 až 18 % hmotnostních a zvláště 8 až 13 % hmotnostních, nejvýhodnější obsah vody je 10 až 12 hmotnostních. Při obsahu vody vně rozmezí 8 až 18 % může dojít na jedné straně ke snížení expanze a na druhé straně ke kolapsu již expandovaného výrobku.

Rýže je z mnoha důvodů výhodným materiálem pro expandované výrobky, například vzhledem ke své snadné expanzi na samonosné výrobky typu koláčků. Na obr. 8 až 14 jsou znázorněna různá provedení výrobku podle vynálezu. Tento výrobek je tvořen tělem j0 z expandovaného škrobu, s pravidelným obvodem a homí stěnou 12 a dolní stěnou 14. Tvar těla 10 je kruhový. Je však možno dodat výrobkům i jiné tvaty, zejména geometrické tvary, jako tvar trojúhelníkový, čtvercový, pravoúhelníkový a řadu dalších tvarů, které mohou poskytovat v některých případech určité výhody. Na obr. 15 až 17 jsou znázorněny výrobky z potravinového škrobu odlišnými tvary.

Na obr. 8 až 14 má homí povrch 12 a spodní povrch 14 obvykle vlnovitý tvar a takový vzhled, který dovoluje od sebe vizuálně odlišit jednotlivá zrna 16, vzájemně spojená. S výhodou je vlnitý povrch těla 10 tvořen vyvýšeninami 17 a vyhloubeními 18, rozkládajícími se nepravidelným způ45 sobem po povrchu výrobku.

Ve výhodném provedení je tělo j0 tvořeno především rýží, může však dále obsahovat kukuřici, pšenici, brambory, oves, žito, ječmen, pohanku nebo jakoukoliv kombinaci těchto nebo jiných zdrojů expandovatelného potravinového škrobu. Použitým materiálem mohou být zrna, semena a podobně, z nichž se připraví škrob nebo která se užijí v expanzní komoře jako taková. Tam, kde je to proveditelné, měly by materiály mít formu mouky, celých zrn nebo pelet. Je také možno použít směs těchto materiálů ve formě mouky, směsi zrn nebo směsi pelet s různým výsledkem.

-6CZ 302056 B6

Pokud jde o mouku a celá zrna, je možno použít směs těchto materiálů pro výrobu přijatelného výsledného produktu. Rýže je výhodným zdrojem škrobu pro tělo 10 výrobku, může však být použita ve směsi s dalšími materiály. Taková směs bude s výhodou obsahovat rýžovou mouku v množství 51 až 100 % hmotnostních. Podobně směs na bázi kukuřičné mouky by měla obsahovat alespoň 51 % hmotnostních kukuřičné mouky. Zbývající podíl až do 49% hmotnostních může být tvořen jakoukoliv jinou moukou nebo směsí těchto materiálů. To stejně platí také pro směs převážně na bázi rýžových zrn nebo převážně na bázi kukuřičné drti. Je nutno uvést, že obsah vody v těchto složkách se udává v procentech hmotnostních.

Pelety jsou variabilnějším materiálem než mouka nebo celá zrna. Pelety mohou být vytvořeny ze směsi materiálů typu mouky a jejich složení může být různé, je také možno užít pro výrobu jednoho produktu pelety s různým složením. Například pelety A mohou být tvořeny směsí 75 % hmotnostních rýžové mouky a 25 % hmotnostních kukuřičné mouky, kdežto pelety B mohou být tvořeny 60 % hmotnostními rýžové mouky a 40 % hmotnostními bramborové mouky. Výrobek je možno vytvořit například při použití 50 % hmotnostních pelet A a 50 % hmotnostních pelet B nebo je možno použít například 90 % hmotnostních pelet A a pouze 10 % hmotnostních pelet B. Je zřejmé, že množství kombinací je téměř nekonečné.

Ze tří typů použitých materiálů jsou výhodnou formou pelety. Při použití pelet je možno dosáhnout velmi dobrých strukturních vlastností, například křehkosti, tvaru a podobně a získat vysoce kvalitní expandovaný výrobek při přesném řízení obsahu vody. Výhodným výchozím materiálem pro pelety podle vynálezu je rýže, je však možno použít také kukuřici, pšenici nebo bramborový škrob, možné jsou také kombinace těchto materiálů.

Povrchový tvar výsledného produktu je zčásti určován složením škrobu. Výrobky z různých materiálů budou mít různou expandovatelnost, která bude zčásti záviset na obsahu vody a zčásti na různých vlastnostech škrobů, směsí škrobů nebo v závislosti na předběžném zpracování, například na předběžné gelatinizaci škrobu. Při použití sypného potravinového škrobu, například převážně rýže ve formě mouky, celých zrn nebo pelet ve směsi například s kukuřičnou drtí, bude mít expandovaný produkt přirozený povrch a variace struktury v důsledku různé expanze. Aby byl tento efekt usnadněn, je výhodné do směsi přidávat kukuřičnou drť, která podstatně méně expanduje než rýžová zrna nebo rýžové pelety.

Produkty z obr. 8 až 14 mají nezávisle na materiálu, který byl použit k jejich výrobě, obvykle předem definovaný obvod. Obvykle jde o tvar, přijatelný pro spotřebitele a vhodný pro použití v běžném zařízení na výrobu chipsů a podobných výrobků. Kruhový tvar obvykle splňuje všechny požadavky. Může také být příčinou výhodných strukturních vlastností.

Při výrobě výhodných typů výsledných produktů by mělo být použito dostatečné množství celých zrn, pelet nebo drti tak, aby každé zrno nebo peleta byly po dosažení amorfního tvaru ve styku s nejméně jedním dalším celým zrnem, peletou nebo částicí drti. Jinak řečeno, potravinový škrob by se měl spojit do jednotné tekuté hmoty. To znamená, že celkové množství použitého sypného potravinového škrobu je důležitou vlastností způsobu podle vynálezu, jak bude dále uvedeno.

Oblast styku mezi dvěma nebo větším počtem zrn nebo pelet vytváří spojovací hranici po vzniku tekuté formy. Tato hranice je místem spojení mezi zrny nebo peletami, Výsledný expandovaný výrobek se nejsnadněji láme na těchto hranicích, obtížnější je dosáhnout lomu přímo v expandovaném zrnu nebo peletě. Tímto způsobem vzniká velmi estetický vzhled výsledného výrobku. Známé výrobky mají typicky nezřetelné hranice mezi expandovanými zrny a lámou se podél méně viditelných čar.

Další odlišnost výrobku podle vynálezu ve srovnání se známými výrobky spočívá v tloušťce výrobku. Výhodný výrobek je typicky tvořen jedinou vrstvou s tloušťkou, která přibližně odpovídá tloušťce jednoho zrna. Tímto způsobem je také možno zajistit styk mezi jednotlivými zrny,

-7CZ 302056 B6 peletami a drtí, k němuž dochází nejvýš ve dvou rozměrech, protože se zma dostávají do styku na svých postranních stěnách. Tímto způsobem je možno dosáhnout požadované struktury tak, aby se struktura jednotlivých zrn nebo pelet jevila na povrchu každého výrobku. Známé výrobky mají obvykle tloušťku, odpovídající tloušťce několika zrn a dochází v nich ke styku zrn ve třech rozměrech, to znamená v bočním směru a také shora a zdola. Při tomto trojrozměrném styku dochází k tomu, že výrobek ztrácí výhodnou strukturu i požadovanou křehkost Tento jev je opět spojen s množstvím potravinového škrobu, uloženého do expanzní komory v závislosti na jejím objemu.

io Postupy

V průběhu známých postupů se potravinový škrob ve formě celých zrn uloží do expanzní komory tak, že po expanzi Škrob vyplní celou komoru. Výsledkem je expandovaný výrobek, který přesně odpovídá rozměru a tvaru expanzní komory a má obvykle tvar kotouče. Jde teď o tvar, velmi odlišný od tvaru, který je možno získat způsobem podle vynálezu.

Při výrobě expandovaného produktu z potravinového škrobu podle vynálezu, který je znázorněn na obr. 18, se užije určité množství dříve popsaného potravinového škrobu. Postup spočívá v tom, že se nejprve vytvoří expanzní komora s určitým vnitřním povrchem a objemem a do této komory se pak uloží určené množství sypného potravinového škrobu. Obecně uvedeno, toto množství potravinového škrobu expanduje volumetricky, obvykle na několikanásobek svého původního rozměru.

Zařízení pro výrobu expandovaných produktů, obvykle s větším počtem expanzních komor, jsou známa. Vhodné zařízení tohoto typu dodává například Reál Foods PTY, LTD. of St. Peters NSW, Australia. Na obr. 1 až 6 je znázorněno zařízení s expanzní komorou 20 s otvorem 21 na prstencové formě 22, komora 20 má horní vložku 24, spojenou s horní deskou 25 a spodní vložku 26, spojenou s bází 27. Každý z těchto prvků je kluzně pohyblivý při použití vodících kolíčků 28 oblastí prstencové formy 22. Horní vložka 24 a spodní vložka 26 jsou uváděny do pohybu hydraulicky, pneumaticky nebo jakýmkoliv jiným způsobem. Jak je zřejmé z obr. 2 a 3, vstupují horní vložka 24 a spodní vložka 26 do otvoru 21 a tvoří tak vnitřní povrchy expanzní komory,

Výhodný postup vyžaduje omezení expanze potravinového škrobu alespoň v prvním směru za současné úplné expanze v nejméně dalším směru. Jinak vyjádřeno, potravinový škrob může expandovat na svůj úplný volumetrický potenciál v závislosti na svém obsahu vody, na teplotě komory a podobně a současně se brání jeho expanzi v jednom směru, který se volí z výšky, Šířky nebo hloubky. Například v případě, že by byla omezena výška výrobku, zvětšila by se šířka a hloubka expandovaného výrobku odpovídajícím způsobem. V případě, že se expanze omezí ve dvou směrech, dochází ve třetím směru ke kompenzaci tak, aby celkem bylo dosaženo úplné expanze. Celková volumetrická expanze není v žádném okamžiku omezena celkovým vnitřním objemem expanzní komory, pouze jejími jednotlivými rozměry. Tyto skutečnosti předem určují správné množství sypného potravinového škrobu, které má být uloženo do expanzní komory vzhledem k jejímu celkovému objemu. Při známých postupech docházelo k úplnému vyplnění komory po expanzi škrobu.

Použití expanzní komory pro omezení expanze v některém směru je možno dosáhnout tak, že se definuje obecný tvar výsledného produktu v prvním rozměru nebo jak v prvním, tak ve třetím rozměru. K omezení tvaruje možno využít vnitrní povrchy expanzní komory.

Tato vyváženost mezi volumetrickou expanzí a výsledným tvarem výrobku vede k získání obecně odpovídajících výrobků z každé expanzní komory. Z tohoto důvodu je nutno předem stanovit celkové množství potravinového škrobu pro uložení do expanzní komory tak, aby do komory bylo uloženo dostatečné množství celých zrn, pelet nebo kukuřičné drti k tomu, aby

-8CZ 302056 B6 každé zrno, peleta nebo částice drti byla po dosažení amorfního stavu ve styku s alespoň jedním dalším zrnem, peletou nebo částicí drti.

Přesný mechanismus, kterým jsou částice potravinového škrobu schopné se vzájemně vázat v expanzní komoře, není ještě zcela vysvětlen. V závislosti na schématu, které je znázorněno na obr. 20, je možno se domnívat, že dochází k roztavení nebo alespoň ke změkčení nebo ge latin izaci potravinového škrobu. Ve výhodném provedení vynálezu se postupuje tak, že se expanzní komora 20 zahřeje na teplotu přibližně 246 °C. Vzhledem k tomu, že celé zařízení i jednotlivé expanzní komory se mohou od sebe lišit, je možno pro teplotu expanzní komory uvést rozmezí io 177 až 288 °C včetně jakýkoliv kombinací v tomto rozmezí. Po těsném uzavření komory a zahřátí potravinového škrobu se vnitřní tlak v expanzní komoře 20 zvýší, přestože konečný tlak nebyl měřen. Nevykonává se žádný přídatný tlak podle výhodného provedení, v případě potřeby je však možno jej použít.

is Na obr. 7 je znázorněna plnicí deska 30. Plnicí deska 30 má 7 otvorů 32, počet otvorů 32 však může být nižší nebo vyšší podle specifické potřeby. Otvory mají obvykle průměr 14 mm a hloubku přibližně 15 mm, celkový objem je tedy přibližně 2,3 cm³ tak, aby bylo do komory uloženo dostatečné množství potravinového škrobu k vytvoření výrobku s průměrem přibližně 5 cm, všechny rozměry však mohou být změněny pro výrobu většího nebo menšího produktu. Objem otvoru 32 určuje množství potravinového škrobu, které bude uloženo do každé expanzní komory 20. Každý otvor 32 odpovídá jedné expanzní komoře 20 celého zařízení. Plnicí deska 30 se pohybuje přes prstencovou formu 22. přičemž se ukládá předem určené množství sypného materiálu do expanzní komory 20 na spodní vložku 26. Pak se plnicí deska 30 opět odstraní.

Expanzní komora 20 se uzavře způsobem, který je znázorněn na obr. 2 až 5 a škrob se zahřeje do amorfního nebo expandovatelného stavu. Po zahřívacích cyklech, které trvají 5,25 až 6,75 sekundy, se horní vložka 24 zdvihne, čímž dojde k uvolnění tlaku v expanzní komoře 20, jak je znázorněno na obr. 4. Pak se horní vložka 24 úplně zdvihne a spodní vložka 26 se pohybuje směrem vzhůru až do úrovně horního povrchu prstencové formy 22, jak je znázorněno na obr. 6.

Nakonec se opět vrací plnicí deska 30 pro další naplnění komory a současně odsunutí výsledných produktů výstupem ze zařízení.

Množství potravinového škrobu, užité v průběhu způsobu podle vynálezu, je menší než množství, užité v průběhu známých postupů. Existuje vztah mezi hmotností použitého potravinového škrobu a jeho expandováním na výsledný výrobek, v úvahu je zapotřebí brát také objem komory, který je přibližně 8 cm³, dobu zahřívacího cyklu a teplotu expanzní komory 20. Zásadně by expanze potravinového škrobu neměla být omezena objemem expanzní komory 20, jak již bylo svrchu uvedeno. V případě, že vrstva potravinového škrobu je příliš velká, bude expanze snížena. Tenké vrstvy potravinového škrobu expandují úplně.

V případě, že se při provádění způsobu podle vynálezu užijí pelety, připravují se tyto pelety obvyklým způsobem, a jsou také běžně dodávány, například rýžové pelety je možno získat od J. R. Short Company, Chicago Illinois. Jak je znázorněno na obr. 19, vychází se z potravinového škrobu ve formě mouky, škrob se gelatinizuje ve vytlačovacím zařízení za zvýšeného tlaku a při vyšší teplotě. Po vytlačení se potravinový škrob rozřeže na jednotlivé pelety. Tyto pelety mají ve výhodném provedení obecně tvar a rozměr celých zrn materiálu pro výrobu škrobu. Velikost může tedy odpovídat zrnům rýže, pšenice, ječmene, ovsa, žita, kukuřice a podobně. Hotové pelety je možno pomalu zchladit ke snížení napětí v peletách a dostatečně je vysušit pro dosažení dobré skladovatelnosti a nelepivosti pelet v průběhu skladování.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je výhodné zpracovat potravinový škrob na pelety a pak určité množství pelet uložit do expanzní komory. Může jít pouze o jedinou peletu nebo

-9 CZ 302056 B6 může jít o množství, které odpovídá rozměrům komory. Pelety v expanzní komoře pak volumetricky expandují za vzniku koláčků nebo chipsů.

Další výhodou použití pelet ve srovnání s použitím celých zm je skutečnost, že pelety není 5 zapotřebí temperovat před jejich expanzí. Celá zrna se totiž obvykle zpracovávají před expanzí v bubnu ve vlhké atmosféře, často se užívá pára. Toto předběžné zpracování není při použití pelet nutné. Obsah vody v peletách je možno řídit při výrobě, s výhodou v rozmezí 10 až 12 % hmotnostních. Temperování slouží ke zvýšení expandovatelnosti zm, jak bylo uvedeno svrchu. Při peletizaci dochází k dostatečnému zvýšení expandovatelnosti i bez předběžného zpracování.

Je zřejmé, že by bylo možno navrhnout ještě řadu změn a běžných modifikací, rovněž spadajících do rozsahu vynálezu.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   20 1. Způsob výroby expandovaného potravinářského produktu na bázi škrobu z určitého množství sypného potravinového škrobového materiálu, vyznačující se tím, že se vytvoří expanzní komora s vnitřním povrchem a určitým objemem, do expanzní komory s určitým vnitřním povrchem a objemem se uloží potravinářský škrobový materiál a

   25 tento škrobový materiál v komoře volumetricky expanduje, přičemž expanze je omezena alespoň v prvním směru, kdežto v alespoň jednom druhém směru probíhá expanze neomezeně.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že omezení expanze zahrnuje omezení expanze celého množství materiálu ve třetím rozměru.
3. 3. Způsob podle nároku I, vyznačující se tím, že neomezeným druhým rozměrem

   30 je výška.
4. 4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se předem stanoví množství sypného potravinového Škrobového materiálu pro uložení do expanzní komory a do komory se vloží dostatečné množství celých zm pro převedení do amorfního stavu tak, že v tomto stavuje každé zrno ve styku s nejméně jedním dalším zrnem.

   35
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do expanzní komory jako sypný potravinový škrobový materiál uloží jednotlivé pelety, vytvořené ze škrobové mouky.
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že alespoň část uložených pelet je vyrobena z rýžové mouky, pšeničné mouky nebo bramborové mouky.
7. 7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se do expanzní komory uloží

   40 dostatečné množství pelet pro převedení do amorfního stavu tak, že po dosažení amorfního stavu v expanzní komoře je každá peleta ve styku s alespoň jednou další peletou.
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že se rýžové pelety vytvoří ve tvaru a s rozměrem, odpovídajícím rýžovým zrnům.
9. 9. Způsob expandování materiálu na bázi potravinového Škrobu, který může nabývat amorfní45 ho stavu za vzniku výrobku z tohoto škrobu, vyznačující se tím, že se připraví mouka z potravinového škrobového materiálu, tato mouka se gelatinizuje ve vytlačovacím zařízení za zvýšeného tlaku při vyšší teplotě,

   - 10CZ 302056 B6 gelatinizovaný potravinový škrobový materiál se vytlačí, z vytlačeného materiálu se vytvoří pelety, peletovaný škrobový potravinový materiál se uloží do expanzní komory s určitým tlakem a teplotou, tlak a teplota v komoře se zvýší až do dosažení amorfního stavu peletovaného škrobového materiálu a tlak v komoře se rychle sníží, přičemž snížení je dostatečné pro expanzi peletovaného potravinového Škrobového materiálu a tato expanze je omezena alespoň v prvním směru, kdežto v alespoň jednom druhém směru probíhá expanze neomezeně.
10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že se pelety vytvoří ve tvaru a velikosti, které přibližně odpovídají celým zrnům ryže, pšenice, ječmene, ovsa, žita nebo kukuřice.
11. 11. Způsob podle nároků 9a 10, vyznačující se tím, že se expanze omezí ve třetím směru a do komory se uloží dostatečné množství pelet tak, že po dosažení amorfního stavu je každá peleta ve styku s alespoň jednou další peletou.
12. 12 Způsob podle nároků 9ažll, vyznačující se tím, že se vytlačují pelety z rýžové mouky a spolu s těmito peletami se do expanzní komory uloží určité množství kukuřičné drti.
13. 13. Expandovaný potravinový produkt na bázi škrobu, získatelný způsobem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12.
14. 14. Způsob výroby expandovaného výrobku na bázi škrobu, vyznačující se tím, že se expanduje prekurzor za vzniku produktu, přičemž tento prekurzor volně expanduje v prvním směru, kdežto ve druhém směru je jeho expanze omezená.
15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že expanze prekurzorů je omezena ve druhém a třetím směru.
16. 16. Způsob podle nároku 14 nebo 15, vyznačující se tím, že se prekurzor podrobí působení zvýšené teploty a tlaku, načež se tlak sníží, čímž dojde k expanzi prekurzorů, která je neomezená v prvním směru, kdežto ve druhém a popřípadě také ve třetím směru je omezena.
17. 17. Zařízení pro výrobu expandovaného potravinářského produktu na bázi škrobu, vyznačující se t í m, že je tvořeno expanzní komorou pro expanzi prekurzorů za vzniku produktu, prostředky pro zahřívání expanzní komory a řídicími prostředky pro snížení tlaku v expanzní komoře za expanze prekurzorů v prvním směru, avšak s omezenou expanzi ve druhém směru.
18. 18. Zařízení podle nároku 17, vyznačující se tím, že expanzní komora je tvořena horní stěnou, spodní stěnou a postranními stěnami, horní a spodní stěna jsou vzájemně pohyblivé, prvním rozměrem je výška a řídicí prostředky jsou upraveny pro pohyb horní a spodní stěny směrem od sebe tak, že dojde k expanzi prekurzorů volně v prvním směru, avšak omezeně ve druhém směru, toto omezení je uskutečněno postranními stěnami expanzní komory.

    - 11 CZ 302056 B6
19. 19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že expanze prekurzoru je omezena ve druhém a třetím směru postranními stěnami expanzní komory.