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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.
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The invention relates to a method of producing fat-free or extremely low-fat snack products, such as potato chips, chips from Jerusalem artichoke or from other vegetable tubers, but also from dough. The invention relates primarily to the production of fat-free potato chips, but can also be used for the production of other snack products, sometimes with the omission of individual production steps.
No. 5,292,540 discloses the production of a potato chip product by heating and thus partially drying for a few minutes at high temperatures (up to 500 Fahrenheit, corresponding to 260 ° C.) and subsequent final drying under the influence of microwaves for a few minutes. The description (column 3, lines 28ff) also states that instead of baking, steaming can take place. For the heating process, the description also states that its end may alternately overlap the beginning of the microwave treatment, while an intermediate stage between the end of the steaming and the start of the microwave treatment with convection heating to dry the potato slices is proposed for the steaming process.
No. 5,718,935 A from the same inventor describes essentially the same method, but not in as much detail, and only speaks of heating and subsequent treatment with a microwave.
EP 0 482 709 A1 relates to the production of a product from dough, preferably potato dough, the shaping of the dough into platelet form and the subsequent "cooking" using hot air or superheated steam.
No. 5,392,698 A describes the production of fat-free products from potatoes, vegetables and the like, the method comprising washing, cutting, pre-drying, irradiation with high-energy microwaves, subsequent seasoning and final treatment with low-energy microwaves. In this process, too, similar to the first one, the product is pre-dried, which means that it tends to become tough and skinny during subsequent microwave treatment and therefore does not correspond to the usual and desired taste and bite of chips that have been produced in hot fat ,
Finally, US Pat. No. 4,283,425 A applies protein to potato chips in order to achieve an improved surface structure when attacking and biting. According to the description, a thin layer of oil must be applied to this surface and then the slice is placed under the Influence of microwave rays completed.
This overview of the prior art shows that all processes which run in several stages attempt to shorten the time of application of the microwave radiation by pre-drying. One reason for this is probably the large difference in costs for the application of energy by means of hot air on the one hand and microwaves on the other hand and also the fact that the formation of so-called hotspots with a tendency to burn or charred the product cannot be ruled out if the microwaves are used only.
In this context, it should be noted that if there is no water in the product, the microwave stimulates the other dipolar molecules in the product to vibrate and thus transfers the energy directly into the product, which leads to this overheating. In addition, as mentioned above, the popping of the individual cells of the product is becoming increasingly unlikely or rare as a result of the procedure in the documents available, and thus the product is becoming increasingly poor in organoleptic terms.
Other known processes for the production of snack products are drying processes such as hot air drying, microwave drying, radiation drying, freeze drying, hot steam drying, etc., which allow the snack product to be dehydrated without or with the addition of fat. Various deep-frying processes using fat or fat substitutes are also known.
The disadvantage of the known drying processes, which do not require the use of fats, is that the individual pieces are not dried uniformly, but individual areas are already largely dehydrated, while other areas still have a higher moisture content. This means that it is necessary to accept longer cooking times at lower temperatures in order to achieve even drying without partially overheating the food.
Another disadvantage of the known methods of microwave drying is the fact that
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the end product has a certain taste of raw potatoes. Another disadvantage of pure microwave drying is that towards the end of the drying phase, when the moisture content of the drying material falls below a certain value, but especially when the desired final moisture content of about 3% by weight moisture content is reached, the drying material partially overheats during the Desired puffing effect, which gives the product a pleasant mouthfeel, some of which has not yet occurred, i.e. either, when the drying phase in the microwave ends with a higher moisture content, the desired consistency is sometimes not achieved, or,
in the case of a higher degree of dryness, the high temperatures (intensive browning) that occur in part on the items to be dried massively favor the formation of acrylamide, a reaction product containing starch or carbohydrates, which is suspected to be extremely harmful to health.
The disadvantage of the deep-frying process is that the end product has a high fat content due to its fat intake (approx. 20% by weight for light chips or above, up to around 50% by weight for various types), and on the other hand the frying temperature for reasons Process controllability cannot be reduced below a value that prevents the formation of acrylamide or at least reduces it to a level that is harmless to health.
Since, according to the current state of knowledge, the formation of acrylamide is directly proportional to the temperature and dwell time and the starch escaping during frying remains a multiple of the frying time of a single batch in the frying fat, it is obvious that an accumulation of acrylamide takes place in the frying fat, which takes place via the fat absorption of the fried food also leads to high acrylamide values in the end product, especially towards the end of the use of one and the same amount of fat.
It is also an economic disadvantage of deep-frying processes that the deep-frying fat has to be disposed of after use, or that it also makes up an economically relevant part of the production costs.
From US 5,952,026 A from 1999 it is known to produce fat-free potato chips using microwave drying with subsequent post-drying with hot air or infrared.
The problem of overheating individual areas that are already largely dehydrated is solved here by a time-consuming sequence of heating and cooling phases, which makes the process uneconomical.
The invention has for its object to provide a method for the production of fat-free or with a defined fat snack products that enables particularly short and therefore economically interesting production times in a continuous process, without partial overheating of the food due to the effects of high drying temperatures or energy densities permit. In particular, the production of acrylamide, which, according to the latest WHO research, particularly in potato chips or all neurotoxic or carcinogenic substances that are exposed to starch or carbohydrates when they are produced at high temperatures (above approx. 160 C), is to be process that takes place over the entire course at temperatures below 160 ° C., preferably below 130 ° C.
Furthermore, the consistency and taste of fried products should be as similar as possible, production should be possible without the additional addition of fats or fat substitutes, or it should be possible to set a defined fat content starting with the initial value of the raw material's own fat content and the snack product should be as low in calories as possible.
This is achieved by introducing the food to be cooked into the cooking chamber of a microwave oven, preferably with a high energy density, by simultaneously applying hot steam to the cooking chamber at a temperature between 100-160 C, and then by the desired residual moisture content of the food one to five percent is achieved by drying with hot air, infrared or vacuum drying.
When using the method on food other than dough, for example on raw potato slices with a thickness of 0.5 to 3 mm, the food is first boiled (blanched) in boiling water for a period of 30 seconds to 4 minutes and then in the Cooking chamber of the microwave oven introduced.
In the case of tuber vegetables, especially potatoes, the blanching process at the start of the process causes starch to be washed out of the slices and the calorie content of the snack product is thus reduced. Furthermore, a reduced starch content also results in a reduced one
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Acrylamide formation and finally the cooking process also has the desired taste effects on the end product, namely it takes away the taste of raw potatoes that occurs when only the remaining process steps are used.
The known principle of microwave drying is based on the fact that the individual molecules of dipolar media, such as. B. water, are constantly reversed by an alternating electric field and thus heat is generated by the resulting friction, which allows the water content to evaporate from the inside out. The result of this is that, with the appropriate field strength, vapor bubbles form within seconds within the individual snack pieces, which cause the product to be "puffed" as if a blowing agent, such as baking powder, were present in a cake.
In the case of potatoes and other chips and also many other snack products, this is a desired effect because it has the effect that the mouthfeel and the appearance are equivalent to the conventionally fried chips, or no blowing agent is added to achieve an airy end product is required. If the material to be dried has a high water content, its temperature is limited to the evaporation temperature of water.
Towards the end of the drying phase, however, due to the inevitably inhomogeneous material consistency and the finite piece size, thus central and peripheral zones with different drying times, there is a risk of regional overheating, which can lead to partial combustion of the material to be dried, while other areas on the same piece are still closed have a high moisture content. In order to counteract this effect and to keep the surface of the items to be dried at a uniform, defined temperature, hot steam with temperatures between 100 C and 160 C is introduced into the cooking chamber, which in this case is used to cool the surface. This results in a very uniform, high level of through-drying without the risk of regional overheating, taking advantage of the intensive and fast microwave drying.
The browning of the product can also be adjusted evenly using the appropriate temperature for the hot steam.
In order to reduce acrylamide formation as much as possible, however, the lowest possible degree of browning should be aimed for, which can be achieved with this method by a suitable choice of the temperature of the blown in hot steam down to 100 C, without the risk of losing the process controllability, nevertheless there is a very far-reaching and even drying with maximum and also uniform puffing effect. A study by the NAFU, Berlin has shown that, without having optimized the production process with regard to the formation of acrylamide, values of just over 200 micrograms / kg of acrylamide are present when using this method, in contrast to up to 3000 micrograms / kg when frying.
In addition, a fat content of approx. 0.3 g / 100 g and a calorie content of 350 kcal / 100 g was found for potato chips produced by the process in question. In contrast to the deep-frying process, the process still offers the possibility of almost completely avoiding the formation of acrylamide, since the process parameters can be adapted within the specified range of variation without losing process controllability.
After the combined hot steam microwave drying, the product can, if necessary, be subjected to a final drying to the desired residual moisture, for example by means of hot air, cold air, infrared or vacuum drying.
Cold air and vacuum drying are particularly advantageous, in particular with regard to low acrylamide pollution, because both process steps do not allow any further formation of acrylamide, although in the former case there is a certain disadvantage in the longer drying times. Vacuum drying requires a higher outlay on system costs, but drastically reduces drying times. In this case, drying can be supported by heating the material to be dried by means of heated support surfaces, infrared or by means of microwave radiation with a significantly lower energy density than in the case of main drying. The temperatures of the material to be dried should remain well below 100 C, preferably at 50 C. This results in a quick final drying without further formation of acrylamide.
If, for reasons of the appearance of the end product or for taste reasons, a certain browning is desired, it is advantageous to achieve this by intensive infrared radiation lasting a few seconds as the last production step, because in this case because of the short duration and the only superficial Heating the least possible further
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Acrylamide formation must be accepted.
In the case of the production of the sack product potato chips or Jerusalem artichoke chips, the seasoning is carried out on the one hand in the initial cooking bath by pre-seasoning with water-soluble seasoning agents and before the microwave drying process with non-soluble components of the seasoning, which should remain largely adhering to the surface.
Likewise, a defined amount of fat can be added either in the cooking bath or before or after the microwave drying process, which on the one hand acts as a flavor carrier and on the other hand also makes it possible, as the last production step, to apply a seasoning with seasoning agents to the product again, which none May be exposed to temperature stress without loss of taste. Without an adhesion promoter, such as the fat in this case, no other non-liquid seasoning would otherwise stick.
However, the amount of the substances required for the adhesion promotion, applied on the surface only, is only a few percent to fractions of a percent of the total mass, depending on the grain size and the physical properties of these substances.
This adhesive effect for the application of spices after the drying process, which is stressful for the temperature, can also be achieved by seasoning with fatty spices after the blanching process and before microwave / hot steam drying, since this spills out of fatty spices at the process temperature achieved and also superficially spreads near the spices. Other spices with a correspondingly small grain size then adhere to this wafer-thin surface fat film.
This method according to the invention can thus be used to produce a series of snack or bakery products, in particular potato chips, Jerusalem artichoke chips, stacking chips and other snack products, also made from dough, which fully meet the usual requirements for taste and consistency and nevertheless have a fat content that goes down to zero above the natural fat content of the raw products, as well as the exposure to acrylamide that usually occurs through the baking and deep-frying process of foods containing starch and carbohydrates to a significantly lower extent than before, down to no exposure.
In the case of potato chips in particular, this process is a process which can be set in many parameters and is a taste-sensitive process, particularly through the combination of a blanching process, microwave drying thermally controlled by the introduction of hot steam and subsequent final drying to the desired residual moisture delivers a convincing end product that is very similar to that produced with conventional processes, but which in terms of health aspects far outperforms conventional potato chips, especially with regard to fat content, thus calorific value and acrylamide pollution.
Example of a continuous production of fat-free potato chips:
Potatoes of the corresponding type are washed in a known manner and then peeled or left unpeeled, then fed to one or more cutting devices, where they are cut into slices 0.5 to 3 mm thick. Immediately after cutting, the potato slices are applied individually to a conveyor belt, for example consisting of a teflon grid, and passed through a bath with boiling water, possibly mixed with spices, preferably by being fixed between two grid tracks. Then, for example, the surface is pre-dried in an air stream, and then, depending on the taste, a seasoning can also take place, which adheres to the slightly moist surface of the chips.
The conveyor belt (s) are then passed through a tunnel with intensive microwave radiation while blowing in superheated steam. The then largely dried and puffed potato slices no longer stick and are transferred from the continuous assembly line to a batch operation, where they are fed to a vacuum drying chamber much more densely, in order to achieve the desired final moisture without further temperature stress. Before or even after the final drying, depending on the taste, a seasoning can be carried out in a seasoning drum with spices that should not be exposed to temperature. Then the chips come for final inspection and packaging.
In another advantageous variant, the final drying is achieved instead of the vacuum drying by continuing the conveyor belts through a hot air oven, where appropriate
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Choice of dwell time and temperature can also achieve a browning effect, should this be desired.
In a further variant, final drying and browning can also be achieved by continuously moving the conveyor belts through an area with radiant heat.
In the production of snack products from doughs, the area up to the cooking bath is omitted, the seasoned dough, which may have been pre-cooked in parts of its components, is applied in portions to suitable conveyor belts and fed to the combined microwave / steam oven.
Depending on the desired final moisture content of the finished snack product, vacuum, hot air or radiation drying can also be connected here.
The term "fat-free" is understood in the description and the claims to mean that no fat is added to the snack product in the course of its manufacture: optional blanching, drying in a microwave oven with hot steam and, if appropriate, drying, so that the end product is only added before the process contains fat contained in it. The term “low-fat” or “low fat percentage” or “defined fat percentage” is also to be understood: the amount of fat deliberately added for the reasons mentioned above in the course of the process according to the invention is “defined” or “low” ,
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of fat-free or with a low fat content
Snack products such as potato chips, vegetable chips, stacked chips and other snack products made from dough, characterized in that the cooking and drying process in a microwave oven with the introduction of hot steam at temperatures from 100 C to
160 C takes place.