專利名稱：冷凍充氣食品的生產(chǎn)方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍充氣食品的生產(chǎn)方法及一種實(shí)施該方法的設(shè)備。
傳統(tǒng)的冷凍充氣食品的生產(chǎn)方法，特別是冰淇淋的生產(chǎn)方法一般包括混合、均化、巴氏消毒、冷凍和硬化需冷凍的組合物等一系列操作工序。在冷凍階段，向組合物充氣并使其膨脹，其體積增大比例例如為70％-120％。出自冷凍設(shè)備(凍結(jié)器)的充氣物質(zhì)溫度為-5℃至-6℃。然后將其置入一個(gè)硬化室在-40℃至-45℃進(jìn)行硬化，使散裝冷凍食品芯部溫度達(dá)到-18℃或更低，使棒狀擠壓食品達(dá)到-30℃。
人們試圖降低出自冷凍機(jī)的冷凍物質(zhì)的溫度，以便節(jié)省能源，改善食品結(jié)構(gòu)，如提高其油性。然而，用傳統(tǒng)設(shè)備所遇到的不可避免的問題是在溫度低于-7℃至-8℃時(shí)冰淇淋的粘度較高。使用兩個(gè)串接的刮面式冷凍機(jī)可部分解決這一問題，第一個(gè)是傳統(tǒng)式冷凍機(jī)，約在-7℃提供充氣冰淇淋，第二個(gè)是專為處理高粘度物質(zhì)設(shè)計(jì)的冷凍機(jī)，可將其溫度降至-10℃左右。
出于同樣的構(gòu)思，EP-A-0561118描述了一種低至約-20℃的低溫下生產(chǎn)冰淇淋的三段法。在此排出溫度下，可完全取消散裝產(chǎn)品的硬化工序，可明顯縮短擠壓產(chǎn)品的硬化時(shí)間。第一階段，即預(yù)膨脹階段，在正溫度下向需冷凍組合物中充氣。第二階段，在刮面式交換器中冷卻充氣物質(zhì)，并在約-6℃將其排出。第三階段，用一個(gè)螺桿裝置將該物質(zhì)冷卻至-20℃左右。
US-A-5024066涉及一種兩段法。第一階段，預(yù)膨脹階段，在正溫度下向需冷凍物質(zhì)中充氣。第二階段，用一個(gè)其邊緣備有刮刀的表面粗糙的阿基米德螺桿擠壓機(jī)，將充氣物質(zhì)冷卻至足夠低負(fù)溫度，使其具有穩(wěn)定的質(zhì)地，并將食品直接存入冷庫。
本發(fā)明的目的是用一個(gè)比現(xiàn)有裝置易操作體積小的設(shè)備，在一個(gè)階段中完成物質(zhì)膨脹和冷卻兩道工序，在繼承上述能源、產(chǎn)品質(zhì)地方面優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還簡化了低溫冷凍法。
本發(fā)明涉及一種冷凍充氣食品的生產(chǎn)方法，在該方法中，對需冷凍的組合物進(jìn)行混合，充氣，冷凍，使其達(dá)到或低于-8℃，然后通過一個(gè)模頭排出，其特征在于用單臺單螺桿擠壓裝置在單個(gè)步驟中完成這些工序，該裝置處于一個(gè)裝有充氣和冷卻裝置的殼體內(nèi)。
人們驚奇地看到，在單一階段中可對需冷凍的組合物進(jìn)行充氣，混合，冷卻和擠出，曾擔(dān)心用單一螺桿擠出裝置加工會損傷冷凍組合物的質(zhì)地，其結(jié)果所獲得的低溫冷凍食品的質(zhì)地更好更穩(wěn)定。這并不是必然結(jié)果，因?yàn)楝F(xiàn)有方法是在分開的設(shè)備中先進(jìn)行充氣，再冷卻，在一個(gè)備有刮刀的裝置中至少完成部分冷卻至冷凍。
為了實(shí)施本方法，用傳統(tǒng)方式制備冰淇淋組合物，低脂冰淇淋和冰糕的主要成分是乳，脫脂乳，乳脂，煉乳，奶粉，奶油，其中加有蔗糖，葡萄糖，果糖，果醬和水膠體穩(wěn)定劑，如角叉菜酸鹽，藻酸鹽，角豆樹膠，乳化劑如部分甘油酯和香料。按照該制法規(guī)定的比例將上述成分混合后，進(jìn)行巴氏滅菌，冷卻，然后如需要在強(qiáng)化狀態(tài)下加熱均化，這樣可使脂肪顆粒平均粒度降到約8至20微米。當(dāng)均化物質(zhì)冷卻至接近0℃的低溫后，將其在此溫度下熟化一段時(shí)間。均化和熟化是可選擇的階段。
如需要，在下面說明書中可將這種均化和熟化物質(zhì)稱為“需冷凍的物質(zhì)”，最好是在約2℃至7℃下將其引入一個(gè)單螺桿冷凍裝置中，下面將更詳細(xì)說明該裝置，在該裝置中將上述物質(zhì)送至一個(gè)空氣注入?yún)^(qū)，在該區(qū)的物質(zhì)膨脹率為0至150％，深度冷卻至-8℃至-20℃，然后強(qiáng)制其通過一個(gè)模頭。
使人驚奇的是，可在無需過高剪切力的情況下完成單螺桿裝置的操作，使得模頭出口處的壓力不超過約50巴。生產(chǎn)出的產(chǎn)品特征在于其平均冰晶粒度為10至30微米，明顯低于傳統(tǒng)冷凍機(jī)所獲得的平均冰晶粒度。產(chǎn)品質(zhì)地得到了改善，其油性和乳脂性更佳。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)施上述方法的設(shè)備，它包括一個(gè)在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的蝸桿，殼體一端有一個(gè)擠出模頭，另一端有需冷凍組合物的供給裝置，在殼體中間區(qū)域備有供氣裝置，該殼體還裝有一個(gè)致冷液循環(huán)套。
蝸桿可以有一些連續(xù)的區(qū)段，這些區(qū)段外形各不相同，如從螺紋的取向和螺距看，它們各不相同，螺桿的構(gòu)型選擇為實(shí)現(xiàn)物料朝模頭的傳輸、混合、剪切及壓縮，有助于充氣，使其膨脹。在中間區(qū)域可設(shè)置攪拌裝置，如具有輸送作用的正取向或具有回流作用的負(fù)取向的單葉或雙葉攪拌盤，或者設(shè)置有負(fù)螺距的區(qū)段，致使產(chǎn)品回流。
殼體裝有一個(gè)雙包封冷卻裝置，最好每個(gè)區(qū)段有一個(gè)獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，帶有致冷劑流量控制閥，能分別調(diào)控每個(gè)區(qū)段的溫度。螺桿本身亦可帶有一個(gè)內(nèi)冷卻體系。
通過位于殼體不同位置的管道，由流量計(jì)注入空氣，最好是通過其長度后半部分的殼體各側(cè)的管道注入空氣。膨脹率可達(dá)到0至150％，最好是30至120％。
模頭可設(shè)定為水平或垂直出口。預(yù)先設(shè)定模頭的形狀和尺寸，在需要的情況下設(shè)定與之相連的出口管的直徑及長度，以保證約4～50巴，優(yōu)選約4～25巴的負(fù)壓?？梢酝ㄟ^所述管道下游的球閥調(diào)節(jié)該負(fù)壓。例如，當(dāng)出口處產(chǎn)品溫度接近低限時(shí)，出口管的直徑應(yīng)加大，以彌補(bǔ)低溫下粘度升高所致壓力損失帶來的壓力降。優(yōu)選用其中有致冷劑循環(huán)的冷卻套冷卻模頭。
下面將結(jié)合示例性的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的設(shè)備，其中

圖1是該設(shè)備的分解透視圖。
如圖1中所示，該設(shè)備包括一個(gè)擠壓螺桿1，該螺桿由一個(gè)電動機(jī)(未畫出)驅(qū)動繞其軸旋轉(zhuǎn)。螺桿裝入殼體2內(nèi)，殼體起始處有一根需冷凍組合物的輸送管3，輸送管有一個(gè)止回閥4，確保氣密性，該殼體末端為板形模頭5。
該殼體包括9個(gè)100毫米長的區(qū)段F1至F9，可隨螺桿構(gòu)型不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過相應(yīng)的有水-醇混合物流動的殼體與各個(gè)的冷卻劑流動系統(tǒng)6連接，用閥7分別調(diào)節(jié)流率。從殼體的各側(cè)從空氣入口8進(jìn)行充氣并用一個(gè)帶有質(zhì)量流量計(jì)的活塞注入空氣。用閥9分別調(diào)整空氣流率。
在另一種未畫出的方案中，模頭5同樣備有其中有致冷液流動的冷卻套，其中致冷液的流率可以獨(dú)立調(diào)控。
在殼體2及模頭5的出口末端，管道10起預(yù)膨脹區(qū)的作用。管道10配有球閥11以控制負(fù)壓以及物料在殼體內(nèi)的停留時(shí)間。
假定L為螺桿各區(qū)段的總長度，即該螺桿的有效長度，D為螺桿直徑，則L/D約為30-60。
本發(fā)明的方法可通過下文說明性的實(shí)施例更為詳細(xì)地說明。此處如未另外指出，百分?jǐn)?shù)均按重量計(jì)。
實(shí)施例1制備一種含8.5％的乳脂(脂肪含量35％)，11％的脫脂奶粉固體，12％的蔗糖，6.4％的葡萄糖漿(葡萄糖當(dāng)量為40)，1％的葡萄糖，0.47％的部分甘油酯作為穩(wěn)定劑/乳化劑和0.4％香草醛的香料的低冷凝點(diǎn)的待冷凍組合物。該組合物固體總含量為39.15％，其余部分是水。該組合物在135巴，然后再在35巴兩個(gè)階段中均化，在86℃溫度下巴氏滅菌30秒鐘，冷卻至4℃并在該溫度下放置24小時(shí)。在給出的下述操作條件下將該組合物送入裝置中-螺桿構(gòu)型區(qū)段 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7F8F9螺桿種類 T T/M T/M M/C T CO M/CO M/CO CO其中， T輸送，M混合， C剪切， CO壓縮-產(chǎn)品流率，6℃下8千克/小時(shí)，-空氣注入在區(qū)段F5及F6兩側(cè)9處，即以15克/小時(shí)的流率通過4根管道注入-螺桿轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘-F2至F9區(qū)段的冷卻，所用致冷液輸入溫度為-26℃，輸出溫度為-24.4℃，流率為17升/分鐘-出口模頭直徑12毫米產(chǎn)品排出溫度為-10.4℃，其膨脹率為40％。
所獲食品質(zhì)地比用傳統(tǒng)方式制成的食品更有油性更具有乳脂性。
在-10℃溫度下，用放大1000至1500倍光學(xué)顯微鏡測定的平均冰晶直徑為30.25微米(Dc，微米)。
實(shí)施例2在此實(shí)施例中，用以下方法制備冰糕組合物60℃下，向含0.8％穩(wěn)定劑(明膠，角豆樹膠)的混合物中加入如下物質(zhì)29％的糖，10％的葡萄糖漿，35％的無糖覆盆子泥，一種色素，一種覆盆子香料及一種食用酸，將pH值調(diào)節(jié)至3.2-3.4。該組合物固體總含量為30.30％，其余部分是水。該組合物在50巴壓力和72℃溫度下均化，然后在85℃溫度下巴氏滅菌30分鐘，冷卻至4℃并在該溫度下放置至少4個(gè)小時(shí)。
將該需冷凍的組合物送入一個(gè)與實(shí)施例1具有相同螺桿結(jié)構(gòu)的裝置中。除以下之外，其操作條件與實(shí)施例1相同-空氣注入在區(qū)段F5及F6兩側(cè)9處，即以15克/小時(shí)的流率通過4根管道注入；產(chǎn)品出口溫度為-10.4℃，膨脹率40％。
在上述實(shí)施例中，只是描述了冷凍食品的生產(chǎn)方法和設(shè)備，而沒有詳細(xì)說明用共擠出法可同時(shí)處理不同香味，不同顏色的冰淇淋和冰糕，從而得到例如帶大理石花紋的復(fù)合產(chǎn)品，并在需要的情況下可含有添加劑。
當(dāng)然，該方法同樣可用于生產(chǎn)肉醬類，奶制品，甜成涂抹醬類冷凍食品，如奶酪，蔬菜，肉或魚類涂抹醬冷凍食品，調(diào)味品或沙拉醬。在制備上述冷凍食品中，根據(jù)食品特點(diǎn)和所需膨脹程度，可靈活使用該方法進(jìn)行充氣，調(diào)制冷凍組合物。
權(quán)利要求
1.一種冷凍充氣食品的生產(chǎn)方法，在該方法中，將需冷凍的組合物進(jìn)行混合、充氣、冷凍、冷卻，使其達(dá)到或低于-8℃，并通過一個(gè)模頭排出，其特征在于用單臺置于帶有充氣和冷卻裝置的殼體內(nèi)的單螺桿擠壓裝置，在單一步驟中完成這些操作。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于將需冷凍的物質(zhì)在約2℃至7℃溫度下送入單螺桿裝置中，在該裝置中，螺桿轉(zhuǎn)速約為100至600轉(zhuǎn)/分鐘，將冷凍物質(zhì)送至充氣區(qū)使其膨脹率約為0至150％，再深度冷卻至-8℃至-20℃，然后使其通過一個(gè)模頭。
3.通過實(shí)施權(quán)利要求1或2的方法可獲得的冷凍充氣產(chǎn)品。
4.實(shí)施權(quán)利要求1或2之一方法的裝置，包括一置于殼體內(nèi)的蝸桿，所述的殼體一端裝有一個(gè)模頭，而另一端裝有待冷凍組合物的進(jìn)料裝置，在一中間區(qū)域裝有進(jìn)氣設(shè)備，所述殼體備有其中有致冷劑流動的冷卻套。
5.權(quán)利要求4的裝置，其特征在于所述蝸桿具有從螺紋取向及螺距看，形狀各不相同的連續(xù)區(qū)段；所述蝸桿的構(gòu)型設(shè)定為實(shí)現(xiàn)物料向模頭的傳輸、混合、剪切及壓縮操作，并設(shè)定為有利于加入氣體，以獲得良好的膨脹率。
6.權(quán)利要求4的裝置，其特征在于設(shè)定L為螺桿各區(qū)段的總長度，D為螺桿直徑，則L/D比值為約30-60；螺桿的中間區(qū)域有單葉或雙葉攪拌盤，其為具有輸送效果的正取向或者具有回流效果的負(fù)取向，或者螺桿上具有導(dǎo)致回流的負(fù)螺距區(qū)段。
7.權(quán)利要求4的裝置，其特征在于該殼體裝有由雙層包封構(gòu)成的冷卻設(shè)備，每一區(qū)段有一獨(dú)立的冷卻循環(huán)；需要的情況下，模頭裝有冷卻設(shè)備；帶有可對致冷液流率進(jìn)行控制的球閥，可以獨(dú)立控制各個(gè)區(qū)段的溫度，并在需要的情況下，可以調(diào)節(jié)模頭溫度。
8.權(quán)利要求4的裝置，其特征在于從殼體長度的1/2至4/5的不同位置，優(yōu)選地從殼體的各側(cè)，經(jīng)由導(dǎo)管注入空氣。
全文摘要
本冷凍充氣食品生產(chǎn)設(shè)備包括一個(gè)置于殼體7內(nèi)的蝸桿,殼體一端有一個(gè)模頭5,另一端有需冷凍的組合物供料裝置,在殼體中間區(qū)域備有供氣裝置8,9,該殼體還有一個(gè)冷凍液循環(huán)套。
文檔編號F25D15/00GK1198076SQ97190927
公開日1998年11月4日 申請日期1997年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月21日
發(fā)明者M·J·A·格勞克斯, G·法雅爾德 申請人:雀巢制品公司