專利名稱：用于生產膨脹式片狀物的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產谷物類片狀物(corn-based pellets)的方法，尤其是涉及這樣一種方法，盡管起始物料(starting meal)的性能存在著變化，仍然能夠精確地對被加工玉米的蒸煮程度、濕度、膠化程度以及最終制品的質量進行控制。為了在各個階段獲得合適的被加工物料特性，本發明對添加到預處理器(the preconditioner)中的蒸汽和水的量，添加到擠壓機中的水的量、旋轉速度或者滯留時間以及螺桿的構造進行控制。
對相關現有技術的描述通常適用于食品工業中的片狀物加工工藝，往往需要對淀粉進行輕度蒸煮并且制成一定的外形，比如特定的干食面外形，其中所制得的產品在后來被置于大量的水中進行烹調。可選擇地，也可以利用經過蒸煮后的物料，比如經過壓力蒸煮后的玉米物料。為了以后進行油炸，需要對經過蒸煮后的物品進行壓片、裁切和干燥處理。
用于生產用作小吃食品的玉米類片狀物的工藝在本技術領域中是非常公知的。例如，授權給Weiss的美國專利No.3348950中就描述了一種用于制作小吃食品的工藝，該工藝首先將玉米、蔗糖、水以及增香配料混合在一起。這種混合物又與由黃色玉米糝兒、水及小蘇打所形成的第二混合物組合到一起。組合后的混合物在14至20psi的壓力和119至127℃的溫度下進行預蒸煮。對膠化后的面團進行成形、干燥處理，并且將其制成適合于深度油炸(deep-fat frying)的物品。
由Weiss的專利所公開的這種方法是一種用于生產經過油炸和增香的玉米類片狀物的通用工藝。但是，通用的工業方法并不適用于對油炸時會膨脹或者膨化的玉米類片狀物進行加工，其中所述油炸操作是為了生產出質輕、香脆并且能夠“嘎吱嘎吱”作響的玉米類小吃。對于本說明書的目的來說，膨脹式片狀物是一種在比如通過深度油炸來對片狀物進行快速加熱的過程中，由于片狀物內部的水分快速蒸發而使得其體積增大達100％的片狀物。
用于生產玉米類片狀物的公知方法無法精確地在各個階段對蒸煮程度和膠化程度進行控制，以補償起始物料特性的輕微變化，與此同時，通過使得所有相關聯的工藝溫度保持較高水平，來抑制微生物的生長。當在較高的混合溫度下利用現有技術時，起始玉米物料質量的輕微變化將會導致最終制品的質量發生驚人的變化。
例如，傳統的片狀物生產方法教導我們，在溫度相對較低(49℃左右)并且時間較長(8至15分鐘)的預處理步驟之后對片狀物進行擠壓的過程中，將濕度大約為33％的勻質水合混合物置于擠壓機中。在預處理步驟中所使用的溫度相對較低的缺點在于，它能夠促進微生物的生長，因此需要頻繁地對預處理器進行清潔。傳統的擠壓操作是在沒有水被注入到擠壓機中的條件下以240至250rpm的速度進行的。為了抑制微生物的生長而利用現有方法提高工藝中的溫度，會導致產品被過度蒸煮。這通常會導致產生一定量的不能接受的“扁平”片狀物，這些“扁平”的片狀物指的是進行油炸時無法發生合適膨脹的那些片狀物。在較高的預處理溫度下使用傳統的加工方法，還會導致該工藝對起始物料特性的變化極為敏感。
因此，所存在的一種需求是，能夠提供一種用于生產膨脹式片狀制品的方法，該方法能夠精確地對蒸煮程度、水合程度、膠化程度以及制品的質量進行控制，以便生產出均勻膨脹的玉米類小吃食品，與此同時，還保持較高的加工溫度，以便控制微生物的生長和限制相關設備的停機時間。該方法還必須適用于傳統的玉米類片狀物，這種傳統的玉米類片狀物在進行油炸或者進行其它再加熱操作時，具有較小的膨脹量。
對本發明的概述所提出的本發明中包括有一種方法，盡管送入物料的特性存在有微小變化，但是該工藝仍然能夠連續生產出質量均一的玉米類可膨脹片狀物。玉米物料或者濕潤粉料(masa flour)首先被與微量配料，比如鹽、糖、小蘇打及乳化劑，進行混合。隨后，將混合物送入到一個預處理器中進一步進行混合。可以改變預處理器中水與蒸汽的相對比率及水的溫度，來對物料的蒸煮程度進行調節。為了抑制微生物的生長，還需要將預處理器的溫度保持高于特定的最小溫度。
當從預處理器中排出時，產品是一種具有濕砂密實度的物料。該物料隨后被送往一個擠壓機中。該擠壓機內的蒸煮程度主要通過添加水來進行控制，水不僅用作濕潤劑而且用作潤滑劑，從而使得滯留時間減少，冷卻程度降低。多余的水由真空裝置從該擠壓機中去除。
制品接著進入到一個模具中，由該模具將其加工成一條薄的均勻帶狀擠出物。對這種擠出物進行冷卻，并且在一個實施例中被分割成兩條獨立的帶狀物。這兩條獨立的帶狀物隨后運行穿過一個壓紋裝置，并且在進入一裁切裝置時被放置成相互接觸。柔軟的片狀物包括有兩個經過壓紋的薄層，這兩個經過壓紋的薄層在該階段所形成的切割表面處鄰接。
隨后，對片狀物進行干燥。對片狀物進行妥善存放，并且在此時，可以從后續工藝中脫離出來。接著，可以對片狀物進行后續膨化處理，比如浸入到一個油鍋中，并且對其口味進行調節。可選擇地，經過干燥后的片狀物可以立即被置于一個油鍋或者其它烹調裝置中，以便制成發生了膨脹的成品。
申請人的本發明還可以被用于生產傳統的玉米類片狀物，這些傳統玉米類片狀物體積上的膨脹度不會超過100％。利用相同的基本方法和設備，通過額外的熱量式蒸煮(thermal cook)和較少的機械式熱煉(mechanical cook)來獲得更為傳統的成品，但是與現有技術相比，工藝時間大大縮短。
通過下文的詳細描述，本發明的前述及其它技術特征和優點將會變得清楚明了。
對附圖的簡述本發明中被認為新穎的技術特征在所附的權利要求書中加以陳述。但是，當結合所附附圖進行閱讀時，通過參照下面對圖示實施例的詳細描述，本發明本身，以及本發明的優選使用方式、其它目的和優點，將會得以最好的理解，其中附
圖1是在本發明的一個優選實施例的不同階段所采集制品樣本的RVA曲線。
附圖2是在本發明的另外一個可選擇實施例的不同階段所采集制品樣本的RVA曲線。
詳細描述第一實施例——膨脹式片狀物申請人的本發明是一種膨脹式片狀物加工方法，用于生產出一種半成品，該半成品能夠穩定可靠地進行存放，并且可以在以后的時間內(直至6個月)利用其它裝置進行油炸或者再加熱處理。在第一實施例中，主要的原材料是與預先稱量的微粒配料混合而成的經碾磨、輕微預蒸煮玉米粉或者濕潤粉料，所述微粒配料比如是糖、鹽、小蘇打及乳化劑(甘油單酯和甘油二酯)。
由濕潤粉料和微量配料所形成的混合物被定體積地送入到一個預處理器中，該預處理器是一個雙軸式葉片攪拌機。在該預處理器中，水和蒸汽被添加到干的混合物中，來在進行擠壓之前對這些混合物進行水合和部分膠化處理。在擠壓的過程中，物料首先被機械式剪削和蒸煮，并且隨后在穿過模具形成一條薄而寬的帶狀物之前進行冷卻。在一個實施例中，寬的帶狀物被切割成兩條獨立的帶狀物，這兩條獨立的帶狀物一同經過壓紋并層壓在一起，并且被裁切成三角形片狀物。三角形片狀物被送入到一個旋轉式預干燥器中，以防止在初始干燥階段形成結團。片狀物被氣動式輸送到一個終端干燥器中，在該干燥器中對片狀物進行干燥和回火處理。最后，在一個油鍋或者其它烹調裝置中對片狀物進行膨化處理(快速膨脹成一種香脆膨松的小吃食品)，并且進行調味和包裝處理。
在第一實施例中，起始濕潤粉料的特性會大大影響利用本發明所制得的片狀物的質量。因此，在整個工藝中保持起始濕潤粉料的相對穩定非常重要，以避免需要在工藝步驟中進行的較多調節操作。在一個優選的實施例中，濕潤的粉料是一種由經過石灰處理的黃玉米(lime-treated yellow corn)所制成的細粒濕潤粉料。無需向所述濕潤粉料中添加防腐劑或者次要的添加劑作為操作助劑(process aids)。在一個優選的實施例中，起始濕潤粉料的關鍵性能特征和描述特征(descriptive attributes)在下表1中示出。
在對起始濕潤粉料和微量配料進行初步混合的過程中，首先對濕潤粉料進行稱量，并且隨后將預先稱量好的微量配料加入其中。對于一個優選的實施例來說，所獲得混合物中的組分與起始物料的重量之比在下表2中示出。
在一個實施例中，一批物料被在一個Ruberg型VM-400混合器中混合7分鐘，并且隨后被送入到一個聚料斗中。在被氣動輸送之后，混合物被定體積地送入到一個預處理器中。
預處理的目的在于對混合物進行水合和部分膠化處理。物料進入時的水分重量比大約為12％，而排出時大約為28％。通過注入蒸汽和水來完成水合作用。蒸汽與水的比率根據所進入濕潤粉料的“膠化程度”(利用Rapid Visco-Analyzer進行測定，“RVA”)和在后在膨化片狀物中所觀察到的膨脹程度來進行調節。但是，保持水與蒸汽的總重量恒定，以便物料在從預處理器中排出時具有均一的濕度。所添加的水通常被預加熱到65至71℃，以保持物料的排出溫度為71℃，該溫度適合于抑制預處理器內微生物的生長。也可以利用環繞在預處理器周圍的熱水套，來對物料的溫度值進行調節和控制。物料的滯留時間為60至90秒，但是，在這種類型的混合器中，滯留時間的范圍通常非常寬。適用的一種預處理器是由法國的Clextral公司生產的1000升共同旋轉雙軸式葉片攪拌器。
雖然相對于起始濕潤粉料而言對質量和特性指標的要求相對較為嚴格，但是本申請人的工藝仍舊需要在混合物在該工藝中前進時精確地對該混合物的蒸煮程度進行控制。用于對制品的蒸煮程度和最終質量進行控制的最有力工具，是對注入預處理器中的熱水和蒸汽的量進行調節。在保持導入預處理器中的水的總量相等的條件下，可以改變被導入到該預處理器中的蒸汽與熱水之間的比率。具體地說，添加到預處理器中的蒸汽會極大地影響本申請人的工藝中的蒸煮程度，這是因為每磅蒸汽所攜帶的能量遠遠大于每磅熱水所攜帶的能量。另外，蒸汽還能夠在物料中額外提供較高的擴散度。這就能夠更易于進行水合和粘合作用，并且能夠更為均勻地進行配送。因此，與在后面所述擠壓階段所添加的水的量相比，必需添加到物料中的蒸汽形式的水較多。對于本申請人的工藝來說，當混合物以每小時2200lbs的速率流入預處理器時，蒸汽的一般添加速率為每小時90lbs。但是，在一個優選的實施例中，蒸汽的添加速率為每小時30lbs至每小時150lbs。保持添加到預處理器中的水的量恒定，以便蒸汽與水的總量能夠使得經過預處理后的混合物的濕度為27％至29％。通過改變蒸汽與熱水的比率來對被添加到預處理器中的熱量進行調節，和縮小熱水的溫度變化范圍，是本申請人的發明中的關鍵控制特征。
在本申請人的發明的一個實施例中，所希望的是混合物從預處理器中排出時的溫度大約為71℃。該溫度主要用于抑制微生物的生長，從而使得預處理器在兩次清潔操作之間能夠連續運轉更長的時間，比如若干天。可以對進水溫度進行調節，來使得混合物的排出溫度達到合適的范圍之內，但卻不會從根本上影響其它工藝參數。
從預處理器中排出的混合物是一種具有濕砂密實度的經過水合和部分膠化后的物料。在附
圖1中示出了混合物在進入擠壓機之前階段內的RVA曲線。該RVA曲線利用一個Rapid Visco-Analyzer繪制而成，這是一種在食品工業中通過對特定的樣本粘度進行分析來研究淀粉的水合與膠化性能的公知方法。該方法通常涉及對重量比濃度為5％至40％的面粉懸浮液或者淀粉懸浮液進行受控加熱和冷卻。對于附
圖1中所示出的所有RVA曲線來說，所使用的固體重量比濃度大約為12％。附
圖1中的X軸以分鐘為單位示出了該方法中的時段，而Y軸則以厘泊為單位示出了所測試出的粘度。
在附
圖1中示出了當混合物從預處理器中排出時這些混合物的RVA曲線130。在附
圖1中還示出了一個起始濕潤粉料的RVA曲線110，和一個進入預處理器之前的混合物的RVA曲線120。應該明白的是，在附
圖1中所示出的所有RVA曲線均通過對本發明的第一實施例進行采樣而形成，并且用于表示本發明第一實施例中產品的粘度特性。這些RVA曲線并非用于將本發明局限于在不同階段能夠顯現出類似RVA曲線的產品。
經過預處理后的混合物接著被送入到一個擠壓機中。在一個優選實施例中，該擠壓機是一個Clextral BC-72H型雙螺桿擠壓機，其軸徑為88毫米，L/D為30，并且包括有九個筒形區域。經過水合處理后的物料和額外的水被送入到第一區域中。對筒形區域1至5進行加熱，以有助于利用機械裝置和加熱裝置獲得所需的“蒸煮”程度。對筒形區域6至9進行冷卻，來降低擠壓模具的溫度，并且有助于減少蒸汽在模具上的閃蒸作用(steam flashing)，這種閃蒸作用會在最終的擠出帶狀物上產生所不希望出現的氣泡。一個真空管口被固連在區域6上，用以對擠出物進行蒸發冷卻。通常所達到的真空度為16英寸汞柱，并且蒸發速率為每小時60磅水。
本申請人的發明的另外一個質量控制特征是，改變被添加到擠壓機中的水的量。由于物料已經在預處理器中得以水合并且多余的水分已經由真空裝置去除掉，所以額外添加的水將被用作物料的潤滑劑，降低物料的粘度，并且從而減少物料在擠壓機中的滯留時間。這又會減小用于將低粘度的產品穿過擠壓機進行輸送所需的轉動力矩。因此，額外添加到擠壓機中的水降低了蒸煮程度。
一個微小但是必需引起注意的影響是擠壓機轉動速度的變化。隨著旋轉速度的增大，已經發現，物料的滯留時間將會縮短，從而使得物料的蒸煮程度得以降低。實踐經驗已經告訴我們，擠壓機的轉速越低，就會使得面團坯料的體積更大(more bed pack)，滯留時間更長，并且更為均勻地從模具中流出(相對于時間而言)。應該相信的是，與較高的轉速相比，當轉速較低時，擠出物的蒸煮程度略微升高，這與本技術領域中的傳統認識恰好相反。在一個實施例中，擠壓機通常的工作范圍為350rpm至380rpm。
在本申請人的發明的一個實施例中，擠出物隨后穿過一個60英寸寬的衣架式模具，該模具上帶有可調節的節流栓和模唇(die lips)。通過微調模唇可以減小所述寬度上的不均勻性。通過對一對縱向對置的張力輥的速度進行控制，來對擠出帶狀物的整體厚度或者平均厚度進行控制。張力輥用于將帶狀物從模具表面處拉扯下來，這將會導致帶狀物發生微小程度的拉伸和頸縮現象(直至58英寸)。帶狀物的標稱厚度為0.035英寸，并且在帶狀物穿過一個空調通道之后利用一個在線的橋式激光傳感器進行測定，也可以利用一個Mitutoyo型厚度度量器進行人工測定。均勻的帶狀物厚度對于確保在油炸階段生產出均勻的膨化食品十分關鍵。
在模具表面處的帶狀物是非常柔軟的，但是會快速硬化成一張薄層，該薄層能夠在不會使得該帶狀物明顯變形的條件下進行機械處理，并且仍然多少保留一些柔軟性。所述帶狀物進入一個冷卻通道，后者以大約6m/s的速度向該帶狀物的兩側供應冷卻空氣。對通道內的空氣溫度進行控制，以使得帶狀物在壓紋裝置處獲得27℃的目標溫度。對帶狀物進行冷卻的目的在于防止該帶狀物卷繞到壓紋滾筒或者裁切裝置上。
在帶狀物從冷卻通道中排出之后，該帶狀物經過一個縱切機，由該縱切機將帶狀物切割成兩條等寬度的帶狀物。該縱切機是一個位于所述薄層下方的旋轉式圓形刀具(類似于比薩切刀)，用于與一個靜態塑料支撐輥相配合來對帶狀物進行切割。在一個實施例中，通過將縱切機的位置調節到帶狀物的中線處，來手動實現帶狀物相對于縱切機的對中調節。
在前述縱切機方法的一個可選擇實施例中，可以利用兩個平行的模具來生產出兩條平行的帶狀物。這兩條平行的帶狀物隨后如下所述那樣按照由一條擠出物所切割成的兩條等寬度薄層的運動方式向前運行。
在被切割成兩條等寬薄層之后，帶狀物跌落到兩個不同的搖擺式輸送裝置(panning conveyors)上，由這兩個輸送裝置將該帶狀物分送到獨立的壓紋支撐輥對之中。通過人工調節搖擺式輸送裝置，來實現進入壓紋裝置/切割裝置中的帶狀物相對齊。壓紋裝置用于在進行裁切和干燥之前在仍然柔軟的帶狀物上壓制出交叉網紋或者其它特定的圖案。壓紋操作會影響片狀物膨化時的最終形狀和膨脹程度。壓紋輥上具有一系列周向的和橫向的溝槽，這些溝槽凹入輥子的表面之內。通過使得帶狀物穿過壓紋輥與一個具有光潔表面的支撐輥之間的輥隙，來對該帶狀物進行壓紋操作。各個薄層的壓紋深度為0.021至0.031英寸(因此，經過壓紋處理后的帶狀物波谷處遺留下來的材料厚度為0.004至0.014英寸)。在各個獨立的薄層均已經被壓紋之后，帶狀物被一同送入裁切裝置與支撐輥之間的輥隙中。經過壓紋的表面成為片狀物的外表面。裁切裝置是一個旋轉式模具，用于執行兩項功能，對片狀物進行裁切和碾壓。在凸起部分從帶狀物上“壓切”出片狀物的同時，由該裁切器圓周上的凹槽部分對三角形物的外邊緣進行碾壓。裁切下來的片狀物被彈射和輸送到一個預干燥器中。進入預干燥器之前的片狀物的RVA曲線140在附
圖1中示出。
當生產三角形片狀物時，經過碾壓后的帶狀物的整個寬度無法恰好被裁切成整數個片狀物。這些剩余的部分被稱作邊緣綴條。將這些邊緣綴條切碎并且隨后將其碾壓成尺寸大約為0.125×0.125×0.080英寸的面團，將其稱作二次研磨物料。在一個實施例中，這種二次研磨物料在預處理器的入口處被重新循環回到工藝中，其送入速率與總的物料的送入速率的重量比為8％至10％。
片狀物被從裁切裝置的出口處氣動式輸送到一個旋轉式預干燥器中，進入預干燥器時的濕度為26.5％。該旋轉式干燥器比如可以由一個被焊接在一個穿孔滾筒上的3.5’直徑旋轉式螺旋推進器構成。周圍的空氣在抽吸作用下流過旋轉式干燥器的入口和出口，利用蒸汽盤管對其進行加熱，并且隨后流過生產機床(product bed)。片狀物離開旋轉式干燥器的濕度為23.5％。旋轉式干燥器的目的在于對片狀物的表面進行干燥，以防止當片狀物堆置在終端干燥器內時發生結團現象。隨著片狀物離開預干燥器，這些片狀物的RVA曲線150也在附
圖1中示出。
片狀物被從旋轉式干燥器氣動式輸送到一個終端干燥器中。一個優選的實施例使用了一個五通道三區域終端干燥器。該終端干燥器由三個區域組成。區域一和區域二是干燥區域，區域三為回火區域。回火區域用于均衡片狀物內部的濕度梯度。利用一個搖擺式散布器將片狀物散布到一條第一輸送帶上。在區域三的端部處設置有一個環境冷卻裝置，用于在從該干燥器中排出之前將片狀物冷卻至室內溫度。當片狀物離開所述干燥器時，這些片狀物的濕度大約為11.5％至13.5％，該濕度能夠使得片狀物得以長時間存放。
附
圖1示出了最終經過干燥后的片狀物的RVA曲線160。片狀物可以從該位置處被連續送入油鍋中。可選擇地，也可以將片狀物從剩余的工藝步驟中脫離出來，并且儲存起來用于以后進行油炸處理。對片狀物進行妥善存放，并且可以在最初制成后的六個月內進行油炸處理。
片狀物一直被完全浸入油鍋中，以確保片狀物的兩個表面均勻地得以油炸。對油鍋的溫度進行控制，來影響片狀物的膨脹量。在油炸處理之后，進行調味操作之前，對體積密度進行在線測定。
利用傳統的玉米片加工工藝，對經過油炸后的產品在一個旋轉滾筒中進行淋油和調味處理。隨后，比如利用一個立式裝料機對經過膨化和調味后的產品進行包裝。
第二實施例——傳統的片狀物除了本申請人的發明之外，目前尚沒有一種裝置或者方法能夠始終如一地生產出如前面第一實施例中所詳細描述的那種膨脹式片狀制品。另外，本申請人的發明適用于生產更為傳統的片狀物，這種片狀物所需的機械式熱煉較少，但熱量式蒸煮較多。例如，本發明可以被用于生產一種玉米類片狀物，當對這種片狀物進行油炸處理時，所形成的定尺寸物品呈管狀或者漏斗狀，在這里被稱作本申請人的第二實施例。一個以這種方式使用本發明的示例，是利用經過研磨的玉米粉或者被碾碎的玉米作為主要原料，其中所述玉米粉或者玉米是利用一個錘磨機對經過調味后的純黃玉米進行研磨而制得的。這種經過研磨后的玉米粉或者被碾碎的玉米與五種預先稱量過的微量配料進行混合糖、鹽、脫脂牛奶、小蘇打及乳化劑(甘油單酯和甘油二酯)。
這種物料被定體積地送入一個預處理器中，該預處理器包括有一個單軸式葉片攪拌機，而不是前述的雙軸式葉片攪拌機。在該預處理器中，再次將水和蒸汽添加到干的混合物中，來在進行擠壓之前對混合物進行水合和部分膠化處理，但是與第一實施例相比，蒸汽與水的比率較高，以獲得額外的熱量式蒸煮作用。在進行擠壓的過程中，物料首先被機械式剪削和蒸煮，并且隨后在穿過模具形成薄而寬的帶狀物之前進行冷卻。寬的帶狀物被分割成兩條獨立的帶狀物，這兩條帶狀物被壓紋和層壓在一起，并且被裁切成四邊形或者矩形的片狀物。這些片狀物被送入到一個振動式干燥器中，以防止在初始干燥階段內形成結團。片狀物被氣動式輸送到一個較短的干燥器中，在這里，在不會使得表面硬化的條件下降低溫度。隨后，片狀物被氣動式輸送到一個帶狀終端干燥器中，在該干燥器中，對片狀物進行干燥和回火處理。最后，將片狀物包裝在硬紙盒或者較大的袋子中。
更具體地說，在該第二實施例中的混合過程內，首先對玉米粉進行稱量，并且隨后將預先稱量好的微量配料以下表3中所示出的重量比添加入其中
成批的物料在一個攪拌器中混合15分鐘，隨后被送入到一個聚料斗中。在被氣動式輸送之后，混合物被定體積地送入到預處理器中。
一個單軸式葉片攪拌器被用作預處理器，比如由意大利Galleira省的Mapimpianti公司制造的單軸式葉片攪拌器。預處理的主要目的在于對混合物進行水合和部分膠化處理。物料進入時的濕度為12％，而排出時的濕度為33％至34％。通過注入蒸汽和水，來完成水合作用。根據送入玉米粉的“膠化程度”(由Rapid Visco Analyzer測定出的RVA)和膨化片狀物所需的膨脹度，來對蒸汽與水的比率進行調節。與第一實施例相比，該第二實施例中的傳統片狀物需要輸入較多的蒸汽，這是因為傳統的片狀物需要更多的熱量式蒸煮作用和更少的機械式熱煉作用。再研磨空氣(the regrind air)被加熱到110℃，并且預處理器的側壁被加熱到大約78℃，保持物料的排出溫度大約為90℃，以獲得最多的熱量式蒸煮作用，并且抑制該預處理器中微生物的生長。面團在預處理器中的平均滯留時間為2至6分鐘。
用于最初起始玉米粉的RVA曲線210和210’在附圖2中示出，在該附圖2中，利用了與前面對附
圖1的描述相同的定義參數。第一曲線210代表了經過調味后的玉米粉在95℃時的RVA曲線。第二曲線210’代表了經過調味后的玉米粉在80℃時的RVA曲線。應該明白的是，附圖2中所示出的所有RVA曲線均利用本發明第二實施例中的樣本而形成，并且示出了本發明第二實施例中產品的粘度特性。這些RVA曲線并不會將本發明局限于能夠在不同的所示階段顯現出類似RVA曲線的物料。
經過預處理后的混合物接著被送入到一個擠壓機中。所使用的擠壓機可以是一個由Mapimipianti公司生產的雙螺桿型tt92/28D擠壓機(L/D為28)，該擠壓機由若干個筒形區域構成。經過預水合處理的物料和額外的水被送入到第一區域中。對筒形區域2至5進行加熱，以有助于利用機械裝置和加熱裝置獲得所需的“蒸煮”程度，并且對區域6至7進行冷卻，來降低擠壓模具的溫度，并且有助于減少蒸汽在模具上的閃蒸現象，這種閃蒸現象會在帶狀物上產生所不希望產生的氣泡。一個真空管口被固連在區域5上，來對擠出物進行蒸發冷卻。通常所達到的真空度為60毫米汞柱。與第一實施例相比，擠壓機的轉速較低，以獲得最大的滯留時間和最小的剪切作用，這些都是最佳的制品風味和紋理所需要的。同樣，通過改變螺桿的外形來減小對擠出物的剪切作用。僅利用前向運動構件，并且將所有反向運動構件去除掉。將經過最少剪切的擠出物送入到一個帶有可調節節流栓和模唇的模具中。通過對模唇進行微調，來使得橫跨寬度方向上的不均勻度最小化。標稱的帶狀物厚度為0.71毫米，并且在進入到壓紋裝置中之前利用在線的Mitutoyo厚度度量儀進行測定。
帶狀物在模具表面處非常柔軟，但是會快速地硬化成一張薄層，該薄層能夠在不會明顯使得該帶狀物發生形變的條件下進行機械處理，并且仍然多少具有一些柔軟性。在模具的出口處，利用一個小的靜態刀片來將所述帶狀物分割成兩條等寬度的帶狀物。這兩條平行的帶狀物由一條傳輸帶輸送至一個七通道帶式冷卻裝置中。該冷卻裝置中的空氣溫度保持大約在10℃，并且將冷卻空氣供送至帶狀物的兩側。對通道中的空氣溫度進行控制，來使得帶狀物在壓紋裝置處具有35至40℃的目標溫度。對帶狀物進行冷卻是為了防止它們粘附到壓紋輥或者裁切裝置上。
在冷卻器之后，帶狀物由輸送輥進行運送，將該帶狀物分送到獨立的壓紋支撐輥對之中。壓紋裝置用于在進行裁切和干燥之前在仍然柔軟的帶狀物上壓制出交叉的網紋圖案。壓紋操作會影響片狀物膨化時的最終形狀和膨脹度。壓紋輥上具有一系列周向的和橫向的溝槽，這些溝槽凹入輥子的表面之內。通過使得帶狀物穿過壓紋輥與一個具有光潔表面的支撐輥之間的輥隙，來對該帶狀物進行壓紋處理。對于各個薄層來說，壓紋的深度為0.53至0.79毫米(從而在經過壓紋后的帶狀物波谷處遺留下來的材料厚度為0.10至0.36毫米)。
在各個獨立的薄層均得以壓紋之后，所述帶狀物被一同送入裁切裝置與支撐輥之間的輥隙之中。經過壓紋的表面形成了片狀物的外表面。裁切裝置是一個旋轉式模具，該旋轉式模具執行兩項功能對片狀物進行裁切和碾壓。在凸起部分從帶狀物上“壓切”出片狀物的同時，裁切工具圓周的凹槽部分對由此形成的四邊形片狀物的外邊緣進行層壓。裁切出的片狀物被彈射和輸送到一個預干燥器中。進入預處理器之前的片狀物的RVA曲線240在附圖2中示出。
經過碾壓后的帶狀物的整個寬度無法恰好被裁切成整數個片狀物。這些遺留下來的邊緣綴條被切碎，并且隨后被研磨成二次研磨物料。這些二次研磨物料在預處理器的入口處被循環回到該工藝中，送入的速度與總的物料的送入速度之比大約為5％的重量比。
片狀物被從裁切工具的出口處氣動式輸送到一個帶式振動干燥器中，進入時的濕度為24％。振動干燥器的溫度設定值為55℃。片狀物離開振動干燥器時的濕度為20％。振動干燥器的目的在于對片狀物的表面進行干燥，以防止當這些片狀物被堆置在終端干燥器中時發生結團現象。
片狀物被從振動干燥器氣動式輸送到一個較短的干燥器中。利用一個搖擺式散布器將片狀物散布到較短干燥器中的第一輸送帶上。該帶式較短干燥器被設定為具有50℃的溫度和9％的相對濕度(RH)。片狀物離開較短干燥器時的濕度為19％。片狀物被從該較短干燥器氣動式輸送到一個五通道帶式終端干燥器中。該終端干燥器由兩個區段組成。區段一是干燥區域而區段二是回火區域。回火區域被用來均衡片狀物內部的濕度梯度。區段一被設定為具有45℃的溫度和18％的相對濕度(RH)。區段二被設定為具有40℃的溫度和30％的相對濕度(RH)。在區段二的端部處設置有一個環境冷卻輸送裝置，用于在片狀物被從該干燥器中排出之前將這些片狀物冷卻至室內溫度。片狀物被接著送入箱子或者較大的袋子中，在這里對它們進行包裝。這些片狀物隨后被運往一個油炸-包裝車間。附圖2示出了一個最終經過干燥后的片狀物的RVA曲線260。
在存儲五天以確保濕度均勻分布之后，利用其它裝置來對片狀物進行油炸或者蒸煮。它們一直被完全浸沒在油鍋中，以確保片狀物的兩個表面均勻地得以油炸處理。可以對油鍋溫度進行控制以影響對片狀物的膨脹。在油炸之后進行調味之前，對體積密度進行在線測定。利用傳統的玉米加工工藝，在一個旋轉式滾筒中對經過油炸的物料進行淋油和調味處理。
利用本申請人的發明來生產傳統的玉米類薄片，是對現有技術的改進，其中，從開始進行混合直至獲得濕潤的片狀制品生產這段總的連續工藝時間得以縮短，從大約一個小時或者更長時間減小到幾分鐘。另外，利用本申請人的發明，在許多應用領域均可以節省資金成本。
雖然已經參照優選實施例對本發明進行了專門圖示和描述，但是本技術領域中的熟練技術人員將會明白，在不脫離本發明技術構思和保護范圍的條件下，可以在形式和細節上進行多種變化。
權利要求
1.一種用于制造片狀物的方法，包括有下述步驟(a)使得物料穿過一個預處理器；(b)在物料位于預處理器中時，將蒸汽和水添加到這些物料中，以便對這些物料的蒸煮程度進行控制，并且保持該預處理器內的溫度足以抑制該預處理器內微生物的生長的程度；(c)使得所述物料穿過一個擠壓機；以及(d)對擠壓機的旋轉速度進行控制，以便對擠出物的蒸煮程度進行控制，通過降低旋轉速度來提高蒸煮程度。
2.如權利要求1中所述的方法，其特征在于在步驟(b)中，向流過預處理器的每單位重量物料中所添加的水與蒸汽的總重量保持恒定，以便當物料從預處理器中排出時，這些物料具有恒定的濕度。
3.如權利要求2中所述的方法，其特征在于當物料從預處理器中排出時，這些物料的濕度為27％至35％的重量比。
4.如權利要求1中所述的方法，其特征在于物料從預處理器中排出時的溫度高于68℃。
5.如權利要求1中所述的方法，其特征在于還包括有(e)使得擠出物穿過一個模具，來形成一條具有均勻厚度的薄而寬的帶狀物；和(f)將所述寬的帶狀物制成四邊形的片狀物。
6.一種由權利要求1中所述工藝制成的膨脹式片狀物。
7.一種片狀物，包括有被碾碎的玉米；微量的配料；其特征在于，所述片狀物是這樣制成的對所述被碾碎的玉米和微量配料進行混合，來形成一種物料；使得所述物料穿過一個預處理器；將蒸汽和水添加到所述預處理器中，來對所述物料的蒸煮程度進行控制，并且保持其溫度足以抑制該預處理器內微生物的生長；將所述物料從預處理器送入到一個擠壓機中；以及通過改變物料在該擠壓機中的滯留時間來對物料的蒸煮程度進行調節。
8.如權利要求7中所述的片狀物，其特征在于通過對擠壓機的旋轉速度和螺桿構造進行控制，來控制擠出物的蒸煮程度，利用較高的旋轉速度來獲得較低的蒸煮程度，利用較低的旋轉速度來獲得較高的蒸煮程度。
9.如權利要求7中所述的片狀物，其特征在于向穿過預處理器的每單位重量物料中所添加的水與蒸汽的總重量保持恒定，以便在物料從該預處理器中排出時，這些物料具有恒定的濕度。
10.如權利要求7中所述的片狀物，其特征在于當物料從預處理器中排出時，這些物料的濕度為27％至35％的重量比。
11.如權利要求7中所述的片狀物，其特征在于物料從預處理器中排出時的溫度高于68℃。
12.如權利要求7中所述的片狀物，其特征在于擠出物穿過一個模具來形成一條具有均勻厚度的薄而寬的帶狀物，并且所述寬的帶狀物隨后被制成四邊形的片狀物。
13.如權利要求7中所述的片狀物，其特征在于所述片狀物被置于油鍋中進行膨化處理。
14.一種用于生產玉米類片狀物的設備，包括有一個預處理器，該預處理器能夠通過改變添加到該預處理器中的蒸汽與水的比率，來對物料的蒸煮程度、膠化程度和水合程度進行控制；一個與所述預處理器串聯式排布的擠壓機，該擠壓機能夠通過改變擠出物在該擠壓機中的滯留時間，來對擠出物的蒸煮程度進行控制。
15.如權利要求14中所述的設備，其特征在于所述擠壓機還能夠通過改變該擠壓機的旋轉速度來對擠出物的蒸煮程度進行控制，通過提高旋轉速度而降低蒸煮程度，通過減小旋轉速度而提高蒸煮程度。
16.如權利要求14中所述的設備，其特征在于還包括有一個模具，該模具能夠將擠出物制成一條具有均勻厚度的薄而寬的帶狀物。
17.如權利要求16中所述的設備，其特征在于還包括有一個壓紋裝置和一個裁切裝置，用于將所述擠出物制成片狀物。
18.如權利要求14中所述的設備，其特征在于還包括有一個干燥器，用于對片狀物進行干燥。
19.如權利要求14中所述的設備，其特征在于還包括有一個油鍋，用于膨化所述片狀物。
20.一種用于生產膨脹式片狀物的方法，包括有下述步驟(a)使得物料穿過一個預處理器；(b)在物料位于預處理器中時，將蒸汽和熱水添加到這些物料中，以便對這些物料的蒸煮程度進行控制，并且保持其溫度足以抑制該預處理器內微生物的生長；(c)使得所述物料穿過一個擠壓機；以及(d)將水添加到擠壓機中，來對擠出物的蒸煮程度進行控制。
21.如權利要求20中所述的方法，其特征在于步驟(d)還包括有對擠壓機的旋轉速度進行控制，以便進一步控制所述擠出物的蒸煮程度，通過減小旋轉速度而提高蒸煮程度。
22.如權利要求20中所述的方法，其特征在于在步驟(b)中向穿過預處理器的每單位重量物料中所添加的水與蒸汽的總重量保持恒定，以便在物料從預處理器中排出時，這些物料具有恒定的濕度。
23.如權利要求22中所述的方法，其特征在于當物料從預處理器中排出時，這些物料的濕度為27％至29％的重量比。
24.如權利要求20中所述的方法，其特征在于物料從預處理器中排出時的溫度高于155°F。
25.如權利要求20中所述的方法，其特征在于還包括有(e)使得擠出物穿過一個模具，來成形一條具有均勻厚度的薄而寬帶狀物；和(f)將所述帶狀物制成三角形片狀物。
26.一種由權利要求20中所述工藝制成的膨脹式片狀物。
27.一種膨脹式片狀物，包括有濕潤的粉料；微量的配料；其特征在于所述片狀物是這樣制成的對所述濕潤的粉料和微量配料進行混合，來制成一種物料；使得所述物料穿過一個預處理器；將蒸汽和水添加到所述預處理器中，來對所述物料的蒸煮程度進行控制，并且保持其溫度足以抑制該預處理器內微生物的生長；將所述物料從預處理器送入到一個擠壓機中；以及通過向擠壓機中添加水來由該擠壓機對物料的蒸煮程度進行調節。
28.如權利要求27中所述的膨脹式片狀物，其特征在于通過對擠壓機的旋轉速度進行控制，來對擠出物的蒸煮程度進行控制，利用較高的旋轉速度來獲得較低的蒸煮程度，利用較低的旋轉速度來獲得較高的蒸煮程度。
29.如權利要求27中所述的膨脹式片狀物，其特征在于在預處理器內，向穿過該預處理器的每單位重量物料中所添加的水與蒸汽的總重量保持恒定，以便在物料從預處理器中排出時，這些物料具有恒定的濕度。
30.如權利要求27中所述的膨脹式片狀物，其特征在于當物料從預處理器中排出時，這些物料的濕度為27％至29％的重量比。
31.如權利要求27中所述的膨脹式片狀物，其特征在于物料從預處理器中排出時的溫度高于155°F。
32.如權利要求27中所述的膨脹式片狀物，其特征在于擠出物穿過一個模具來形成一條具有均勻厚度的薄而寬帶狀物，并且所述寬的帶狀物隨后被制成三角形片狀物。
33.如權利要求27中所述的膨脹式片狀物，其特征在于所述片狀物被置于油鍋中進行膨化。
34.一種用于生產膨脹式片狀物的設備，包括有一個預處理器，該預處理器能夠通過改變添加到該預處理器中的蒸汽與水的比率，來對物料的蒸煮程度、膠化程度及水合程度進行控制；一個與所述預處理器串聯式排布的擠壓機，該擠壓機能夠通過改變添加到該擠壓機中的水的量，來對擠出物的蒸煮程度進行控制。
35.如權利要求34中所述的設備，其特征在于所述擠壓機還能夠通過改變該擠壓機的旋轉速度來對擠出物的蒸煮程度進行控制，通過增大旋轉速度而降低蒸煮程度，通過減小旋轉速度而提高蒸煮程度。
36.如權利要求34中所述的設備，其特征在于還包括有一個模具，該模具能夠將擠出物制成一條具有均勻厚度的薄而寬的帶狀物。
37.如權利要求36中所述的設備，其特征在于還包括有一個壓紋裝置和裁切裝置，用于從所述擠出物上制出片狀物。
38.如權利要求34中所述的設備，其特征在于還包括有一個干燥器，用于對所述片狀物進行干燥。
39.如權利要求34中所述的設備，其特征在于還包括有一個油鍋，用于膨化所述片狀物。
全文摘要
在本發明所述的玉米類片狀物生產工藝中,盡管玉米粉的特性存在著微小變化,但是可以通過對添加到預處理器中的蒸汽與水的量,以及添加到擠壓機中的水的量或者螺桿的構造及其轉速(RPM)進行控制,來精確地對工藝過程中的蒸煮程度、膠化程度和濕度以及質量水平進行控制。具體地說,可以對添加到預處理器內的蒸汽與水的比率進行控制,來影響物料的蒸煮程度、水合程度及部分膠化程度。在擠壓機中,通過減小擠壓機的旋轉速度來增大滯留時間和提高蒸煮程度。當滯留時間增大時,擠壓機內的面團坯料(bed pack)的體積就會增大。通過直接將水添加到擠壓機中可以獲得相反的效果,從而降低擠壓機內物料的粘度。通過提高或者降低物料的蒸煮程度,來改變制品的體積密度。
文檔編號A21C11/16GK1387405SQ00815163
公開日2002年12月25日 申請日期2000年11月1日 優先權日1999年11月5日
發明者阿賈伊·R·巴斯卡, 凱文·C·科根, 劉易斯·C·凱勒, 莫漢·V·N·拉奧, 戴維·R·沃倫 申請人:雷科特公司