Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA NEUTRALIZAÇÃO DE ENZIMAS EM MILHO".
Antecedentes da Invenção
A presente invenção refere-se à fabricação de um produto ali- mentício aperfeiçoado tendo consistentes propriedades de aroma e textura, um reduzido nível de acrilamida, e uma maior conversão de materiais brutos a produto acabado.
A figura 1 é uma seção transversa de um grão de milho típico da técnica anterior 100. O grão de milho 100 compreende a casca externa ou 10 pericarpo 110 que protege a semente. O pericarpo 110 resiste à água, vapor de água, e é indesejável para insetos e microorganismos. O endosperma 120 responde por cerca de 80% do peso seco de grão e compreende cerca de 88% de amido e cerca de 8% de proteína glúten, com o restante compre- endendo pequenas quantidades de óleo, minerais, fibra e cinzas. O germe 15 130 é a única parte viva do grão de milho de campo. O germe 130 compre- ende a informação genética, enzimas, vitaminas, e minerais para o grão crescer em uma planta de milho. A Tabela 1 abaixo mostra a composição dos principais componentes de um típico grão de milho.
Tabela 1. Composição de Grão de Milho (% em base seca)
Parte Amido Gordura ■ iProteina ' ’ Fibra & Açúcares Cinzas Outro Grão Inteiro 73,4 4,4 9,1 9,8 1,9 1.4 Endosperma 87,6 0,8 8,0 2,7 0,6 0,3 Germe 8,3 33,2 18,4 18,8 10,8 10,5 Pericarpo 7,3 1,0 3,7 86,9 0,3 0,8 Quepi de 5,3 3,8 9,1 78,6 1,6 1,6 Ponta Como mostrado na Tabela, o germe 130 compreende cerca de
18% de proteína, e cerca de 33% óleo de milho, que tem alto teor de gordu- ras poliinsaturadas. O quepi de ponta 140 liga o grão ao sabugo de milho e é a única área do grão não coberta pelo pericarpo 110.
O milho de lascas de tortilla de milho tais como aquelas na in- dústria alimentícia de lanches é algumas vezes cozido e encharcado antes de ser feito em uma farinha, massa ou masa. Um exemplo deste processo é o tratamento de milho em um processo nixtamalization—o processo tradicio- nal para processamento de milho novo para formação de massa masa. Este processo remonta à era pré-Colombiana do povo Azteca e Maia na América 5 Central. No tradicional processo de nixtamilizationa, milho de grão inteiro ‘viável’ ou novo é primeiro encharcado em uma solução de água e cal (hi- dróxido de cálcio) e então parcialmente cozido no ou próximo do ponto de ebulição por um curto período dependendo da dureza do milho.
A indústria de moagem de milho tipicamente processa milho de 10 semente de milho viável porque os processadores acreditam que o milho de semente viável resulta em aperfeiçoada qualidade de refeição e maior ren- dimento porque quando a semente de milho é viável, é relativamente mais fácil separar as várias frações de milho, por exemplo, o pericarpo, germe e endosperma, umas das outras durante o processo de moagem. Tal separa- 15 ção pode ser aperfeiçoada por uma relação enzimática entre o germe e o endosperma que não está presente em semente ‘morta’ ou não-viável.
O milho cozido é então colocado de molho na solução de água e cal e é deixado resfriar e hidratar por cerca de 8-18 horas de modo a soltar e degradar o pericarpo 110, que é a camada fibrosa, exterior de um grão de 20 milho. Cozimento e colocação de molho em solução alcalina causam parcial dissolução da cutícula e outras camadas de pericarpo 110 assim como intu- mescimento e enfraquecimento de paredes célula e componentes de fibra. Cal solta o pericarpo 110 do endosperma 120 de modo que água pode atin- gir o amido e de modo que o pericarpo 110 pode ser removido. Se o pericar- 25 po 110 permanece, massas fabricadas dos grãos integrais colocados de mo- lho tornam-se excessivamente pegajosas e são difíceis de formar/folha em formas desejadas. Os núcleos de milho geralmente têm um teor de umidade de pelo menos 50% em peso no final da etapa de molho. As etapas de a- quecimento e colocação de molho resultam em hidratação e parcial hidrólise 30 do pericarpo 110. Os núcleos de milho são então drenados do licor de cozi- mento (chamado "nejayote"), que contêm pericarpo 110 solto e outras partí- culas dissolvidas ou suspensas, incluindo porções do germe 130. Os nú- cleos de milho são então lavados para remover excesso de cal e partículas soltas. A lavagem pode ser realizada com jatos de água que também remo- vem qualquer cal restante. Tipicamente, em presentes processos da técnica, até 15% em peso da fração total de milho são perdidos durante as etapas de 5 cozimento e lavagem. Maior parte da fração de milho perdida consiste no pericarpo 110, o germe 130, e a ponta 140. Os núcleos lavados são então triturados em um moinho de pedra para romper as estruturas de célula con- tendo amido e fazer a mistura formar uma massa. A mistura úmida, triturada pode ser misturada com água para formar masa fresca contendo cerca de 10 50% ou mais de umidade, ou ela pode ser desidratada para formar farinha de masa seca. Farinha de masa seca pode ser reidratada em um momento posterior para formar massa masa que pode ser termicamente processada em um produto alimentício pronto para consumo, estável em prateleira como qualquer outra massa alimentícia de lanche é processada na técnica. Por 15 exemplo, a massa pode ser extrudada ou feita folha é então cortada em pré- formas alimentícias de lanche.
Devido a muitos consumidores também preferirem lascas de mi- lho tendo um sabor de milho torrado a lascas tendo um sabor de milho leve, as pré-formas de milho não-torrado, da técnica anterior requerem uma etapa 20 de torrefação semelhante àquela descrita na Patente U.S. 4 122 198. Pré- formas são tipicamente torradas em um forno de torrefação de três passes entre cerca de 204,449C (400°F) e cerca de 398,89SC (750°F) por cerca de 30 segundos para obter um teor de umidade de entre cerca de 25% e cerca de 40% em peso. Torrefação das pré-formas proporciona um sabòr de milho 25 torrado e também cria pontos torrados. Um problema com torrefação de ma- sa de milho não-torrada da técnica anterior é que o processo de torrefação é muito difícil de controlar. A temperatura de correia sobre a qual as pré- formas são torradas têm de ser corridas em temperaturas acima de 371,11eC (700°F) para obtenção de sabor de milho torrado. Entretanto, pon- 30 tos torrados são freqüentemente criados em temperaturas de correia muito menores de 287,78 a 298,89QC (550 a 570°F), e em maiores temperaturas as pré-formas podem adquirir também pontos torrados muito escuros. Con- seqüentemente, operadores têm de lutar com ajuste de temperatura para balancear o apropriado sabor torrado com os apropriados pontos torrados. Este equilíbrio pode ocorrer através de mudança de temperatura e estas mudanças de temperatura por sua vez podem criar variados graus de sabor 5 "torrado" e, algumas vezes indesejavelmente queimado ou uma aparência super-torrada. Conseqüentemente, os processos da técnica anterior reque- rem cuidadoso equilíbrio para proporcionar suficiente aquecimento para tor- rar as pré-formas, mas não tanto calor que possa fazer com que a pré-forma pareça queimada.
Sumário da Invenção
A presente invenção é direcionada a neutralização de enzimas em milho. Em um aspecto, o processo compreende as etapas de remoção de camada de pericarpo exterior de um grão de milho e torrefação de produ- to de milho restante. Em um aspecto, o processo compreende torrefação de 15 milho, cozimento de milho torrado, colocação de molho de milho torrado, lavagem de milho torrado para remoção da camada de pericarpo e tríturação de milho torrado para fabricação de uma massa masa torrada. Em um as- pecto, suficiente torrefação ocorre para reduzir o nível final de acrilamida em um produto alimentício. Em um aspecto, a presente invenção provê uma 20 maior conversão do grão de milho a um produto acabado, tal como lasca de tortilla. As características e vantagens acima bem como adicionais da pre- sente invenção tornar-se-ão aparentes na seguinte descrição detalhada es- crita.
Breve Descrição dos Desenhos As novas características acreditadas da invenção são mostradas
nas reivindicações apostas. A própria invenção, entretanto, assim como um modo de uso preferido, ainda objetivos e suas vantagens, serão melhor en- tendidos por referência à seguinte descrição detalhada de realizações ilus- trativas quando lida em conjunção com os desenhos acompanhantes, em que:
a figura 1 é uma seção transversa de um típico grão de milho da técnica anterior; e a figura 2 mostra uma representação esquemática de uma reali- zação da presente invenção.
Descrição Detalhada
A figura 2 mostra uma representação esquemática de uma reali- zação da presente invenção. O processo começa com torrefação de milho através de, por exemplo, envio de milho através de um forno de impacto de gás queimado 210, ou outros meios equivalentes. Em uma realização alter- nativa, um secador de leito fluidizado, ou secador / torrador de tambor 210 pode ser usado para torrefação de milho. Como aqui usado, "torrefação de milho" é definido como o aquecimento não-aquoso de grãos de milho para uma temperatura de milho e ou uma quantidade de tempo que neutraliza a semente de milho de modo que a semente de milho hão é mais viável e in- clui, mas não é limitado a aquecimento em microondas, aquecimento radian- te de infravermelho, aquecimento em forno, e aquecimento em campo elétri- co pulsado. Devido à definição de torrefação de milho acima não ser basea- da em quaisquer mudanças para o pericarpo, o pericarpo não é necessário para a etapa de torrefação. Conseqüentemente, em uma realização, a ca- mada de pericarpo é removida (por exemplo, perolizada, escarificada, ou mecanicamente) para formar um produto de milho restante e o produto de milho restante é torrado.
Como aqui usada, a frase "neutraliza a semente de milho" signi- fica que sob condições que conduzem a crescimento, pelo menos cerca de 50 por cento das sementes no suporte falha para germinar e iniciar cresci- mento acima da superfície do suporte de semente. Um suporte de semente 25 tem várias características. Ele tipicamente forma uma trama ou tira de um suporte matriz. O suporte contém fisicamente e retém a semente e aditivos pelo menos até o suporte ser posicionado onde germinação e subseqüente crescimento da planta ser desejado. Embora 50 por cento possam ser vistos como o mínimo aceitável, desejavelmente, pelo menos cerca de 65 por cen- 30 to das sementes falham para germinar e iniciar crescimento acima da super- fície de suporte, enquanto preferivelmente, pelo menos cerca de 80 por cen- to das sementes no suporte germinam e iniciam crescimento acima da su- perfície do suporte, e mais preferivelmente, pelo menos cerca de 90 por cen- to das sementes no suporte falham em germinar e iniciar crescimento acima da superfície do suporte.
Um experimento foi conduzido para determinar algumas rela- 5 ções de tempo e temperatura que neutralizaram a semente de milho. Cinco frações de 8 grãos de milho de grão dente foram submetidas às seguintes faixas de temperatura controlada por 15 minutos: 25°C (ambiente), 40°C, 60°C, 100°C, e 140°C. cada uma das amostras foi plantada em uma taça Styrofoam enchida com terra de um leito de flores e orifícios foram feitos na 10 taça para facilitar drenagem. Aproximadamente 100 mL de água foram su- pridos para cada amostra e o excesso de água que drenou foi descartado. As taças foram colocadas em Iuz solar e aguadas cada A- dia para prover consistente umidade de solo em cada amostra. No dia sete, plântulas emer- giram de cada um dos oito grãos em ambiente, e aqueles aquecidos a 40°C 15 e 60GC. As plântulas foram deixadas crescer até dia 14. Somente quatro das oito sementes cresceram a partir de amostras tratadas a 60°C enquanto to- das as oito cresceram das amostras de 40°C e ambiente. Nas amostras de 100°C três das sementes germinaram, mas falharam em germinar e crescer enquanto as restantes cinco sementes deterioraram e decaíram ou apodre- 20 ceram. Nenhuma das sementes amostras de 140°C germinou e todas dete- rioraram ou apodreceram. Conseqüentemente, todas as amostras processa- das acima de 60°C por 15 minutos neutralizaram a semente de milho. Assim, em uma realização o milho é torrado em uma temperatura de milho maior que cerca de 60°C por mais de cerca de 15 minutos. Em uma realização pre- 25 ferida, o milho é torrado em temperaturas maiores que 100°C (212°F) por mais de 5 minutos e em uma realização por mais de cerca de 15 minutos. Preferivelmente o milho é aquecido para entre cerca de 115°C a cerca de 205°C e mais preferivelmente 140°C a cerca de 180°C por entre cerca de 5 minutos e cerca de 20 minutos.
Após torrefação de milho, cal 1-5%, e água são a seguir coloca-
das em uma caldeira com camisa de vapor 220. Esta mistura é então aque- cida para sua temperatura de cozimento através do uso de uma camisa de vapor para próximo de ebulição. Uma vez a temperatura seja atingida, a mis- tura de milho, cal, e água é cozida na temperatura de cozimento por um nú- mero fixo de minutos. Seguindo o cozimento, água fresca é adicionada à caldeira 220 para resfriar a batelada. A caldeira de pasta de milho é então 5 bombeada para tanque de encharcamento 230 para ser "colocada de molho" ou encharcada. Após a pasta de milho ter estado no tanque de encharcar 230 por cerca de 8-18 horas, a pasta é bombeada para uma tremonha de milho 240. A tremonha de milho 240 separa milho e água. Um trado parafuso 250 então alimenta a pasta de milho em um lavador 260. O lavador 260 é 10 um tambor rotatório que utiliza uma corrente de água fresca para rinsar o milho de pericarpo, cal, e outras partículas dissolvidas ou suspensas. Quan- do os grãos de milho são torrados antes de cozimento em cal, uma maior porcentagem do germe vantajosamente adere ao endosperma e é carreada no processo. Como um resultado, menos do germe e levemente menos peri- 15 carpo é perdido na nejayote e mais do grão de milho é convertido no produto acabado resultando em uma eficiência de conversão de parte superior e re- duzido despejo.
Do lavador 260, o milho é enviado para uma correia de drena- gem 270 para drenar excesso de água. O milho é então enviado para ainda processamento 280 onde ele é fabricado em um produto tal como uma fari- nha de masa torrada que pode ser posteriormente reidratada, ou uma massa masa torrada que pode ser termicamente processada em um produto ali- mentício pronto para consumo, estável em prateleira, como qualquer outra massa alimentícia de lanche é processada na técnica. Por exemplo, a massa pode ser extrudada ou feita folha e então cortada em pré-formas de lanche. As pré-formas opcionalmente podem ser torradas, e então podem ser envia- das através de um estágio de prova onde pré-formas torradas são expostas ao ar ambiente por cerca de 2 a 15 minutos para equilibrar umidade por toda a lasca. A pré-forma então pode ser termicamente processada para um teor de umidade de menos que cerca de 5% em peso e mais preferivelmente menos que cerca de 2% em peso em um produto alimentício estável em pra- teleira. Como aqui usado, "produto estável em prateleira" refere-se a um produto alimentício que pode ser estocado sem refrigeração por pelo menos uma semana e em forma pronta para consumo e não requer adicional cozi- mento antes de consumo por um consumidor. Exemplos de tais produtos alimentícios que podem ser fabricados pela presente invenção incluem taco 5 e conchas tostadas, lascas de milho, e lascas de tortilla.
Em uma modalidade, o processamento térmico compreende fri- tura e a pré-forma é fritada em um fritador de lasca de tortilla convencional em cerca de 171,11 gC (340°F) a cerca de 182,222C (360°F) ou outra tempe- ratura até um teor de umidade de entre cerca de 0,8% a cerca de 2,0% em 10 peso e mais preferivelmente cerca de 1,0% em peso ser obtido. A lasca de lanche frita então pode ser temperada em um tambor de tempero e então embalada.
Uma vantagem da presente invenção sobre a técnica anterior é que enquanto as lascas da técnica anterior requereram a etapa de torrefa- 15 ção para proporcionar um sabor torrado, o sabor torrado feito a partir de uma lasca da presente invenção é independente da etapa de torrefação. Conse- qüentemente, as pré-formas podem ser torradas unicamente para propósitos de criação de pontos torrados sem preocupação de proporcionar o requisito de sabor torrado. Ainda, devido a etapa de torrefação não ser mais requerida 20 para proporcionar um sabor torrado, uma lasca de tortilla pode ser fabricada tendo um sabor torrado sem pontos de torrefação.
Um benefício de torrefação de milho é o sabor final que ela pro- vê para ambas, lascas cozidas e fritas. Com relação a lascas cozidas, a pré- forma torrada ou não-torrada pode ser cozida em um forno para produção de 25 um lanche de baixo teor de gordura. Como mostrado na Patente U.S. 3 578 463, enzimas têm de ser desativadas em milho para evitar um sabor seme- lhante a sabugo. As enzimas têm de ser desativadas para evitar sabores indesejáveis de terra natural. As enzimas podem ser destruídas se o milho atinge específicas temperaturas por um tempo específico. Destruição de en- 30 zima pode ocorrer enquanto milho está cozendo na caldeira, entretanto, por- que água ambiente no centro da caldeira penetra na caldeira muito mais fria como água fresca de caldeira e porque a mistura na caldeira é feita em uma maneira muito suave, um gradiente de temperatura pode existir na caldeira. Conseqüentemente, o gradiente de temperatura resulta em um cozimento um pouco desigual, e desativação desigual de enzima. Como um resultado, pedaços cozidos freqüentemente têm um indesejável sabor natural de terra.
5 Tais notas de sabor vantajosamente não estão presentes em lascas cozidas fabricadas a partir da presente invenção. Sem estar preso a teoria é acredi- tado que a própria etapa de torrefação, ou os efeitos da etapa de torrefação sobre subseqüente cozimento na caldeira auxilia inativação de enzimas de- gradantes que podem causar sabores indesejáveis de terra natural. Por e- 10 xemplo, a torrefação do grão de milho pode destruir as enzimas degradan- tes. Alternativamente, foi verificado que os grãos de milho torrados hidratam mais eficientemente que grãos de milho não-torrados. Um experimento foi conduzido pelo que uma amostra de grãos de milho não-torrados e torrados foram hidratados em solução de cal 1% a 60°C por oito horas. No fim de oito 15 horas, o milho não-torrado compreendeu 37% em peso de água e o milho torrado compreendeu 42% em peso de água. Assim, devido o milho torrado hidratar mais rápido, ele pode ser cozido mais eficientemente e este cozi- mento mais eficiente pode auxiliar a destruir mais enzimas degradantes. Conseqüentemente, a presente invenção provê uma maneira de reduzir os 20 aromas estranhos em produtos cozidos.
Ainda, torrefação de milho também provê superior aroma final para pedaços lascas, cozidos e fritos, porque o sabor torrado pode ser pro- porcionado na pré-forma de massa masa independente da etapa de torrefa- ção. Assim, um sabor de milho torrado muito consistente pode ser provido. A 25 etapa de torrefação vantajosamente resulta em atributos de produto acabado com um perfil de aroma que lembrou o desenvolvimento de sabor tipo café. Notas de sabor foram notadamente mais torradas com uma contra nota le- vemente amarga. A textura foi levemente mais dura, mais densa e teve um menor desenvolvimento de bolhas que uma lasca de tortilla da técnica ante- 30 rior fabricada de grãos de milho não-torrados. Embora estas características tenham sido características da demonstração, é esperado que ajustes das condições de processo em moagem e torrefação possam ser feitos para a- branger um amplo arranjo de diferentes atributos de produto.
Ainda, o grau de torrefação pode ser tratado como desejado a- través de uso de uma masa combinada fabricada a partir de combinação de milho torrado e não-torrado e/ou a partir de combinação de masa torrada e 5 não-torrada em uma combinação de masa. Assim, a masa combinada pode ser fabricada através de mistura de milho torrado e não-torrado durante a etapa de cozimento em caldeira, ou alternativamente, a masa de milho tor- rada pode ser misturada com masa de milho de não-torrada. Ainda, o próprio milho torrado pode compreender uma combinação de milho torrado por vá- 10 rios tempos e temperaturas. Por exemplo, a pré-forma pode compreender 30% de milho torrado a 140°C por 10 minutos e 70% de milho não-torrado. Conseqüentemente, em uma realização, milho não-torrado é cozido com milho torrado na caldeira. Em uma realização, a pré-forma compreende 40% de milho torrado a 180°C por 15 minutos e 60% milho não-torrado. Alternati- 15 vãmente, a pré-forma pode compreender 100% de milho torrado a 185°C por 15 minutos para prover uma lasca acabada parecendo muito com chocolate com flocos amarelos. Conseqüentemente, em uma realização, as combina- ções torradas podem ser usadas para proporcionarem certos tons visuais desejados.
Devido o aquecimento de produtos alimentícios em baixo teor de
umidade ser acreditado resultar em aumentados níveis de acrilamida, milho bruto e milho torrado a 180°C por 15 minutos foram submetidos a análises para acrilamida. O milho bruto revelou uma concentração de acrilamida de 61,6 ppm e o milho torrado teve uma concentração de 45,5 ppm. Similar- 25 mente, uma lasca de tortilla frita fabricada de grãos de milho torrados foi submetida a análise para acrilamida. Surpreendentemente, em uma realiza- ção, uma lasca de tortilla fabricada de 100% de grãos de milho torrados a 180°C por 15 minutos teve uma concentração de acrilamida de 104 ppm en- quanto uma lasca de tortilla processada similarmente fabricada de milho 30 não-torrado (batelada controle) teve uma concentração de acrilamida de 280 ppm. Conseqüentemente, em uma realização, torrefação ocorre em uma quantidade suficiente para reduzir o nível final de acrilamida em um produto alimentício para um nível que é menor que uma batelada controle, em que a dita batelada controle não compreende etapa de torrefação. Resultados simi- lares foram subseqüentemente demonstrados em condições de torrefação de 140°C por 10 minutos. Embora o exato mecanismo para a redução de 5 acrilamida não seja conhecido, uma teoria é que a torrefação, que causa uma rachadura de superfície longitudinal através de pericarpo no grão de milho preferencialmente aquece o germe 130, como mostrado na figura 1, e degrada os precursores de acrilamida. No caso de milho isto pode provir de uma combinação de caramelização dos açúcares invertidos requerida para 10 formação de acrilamida e uma degradação de asparagina devido ao aque- cimento do germe 130.
Um outro benefício provido por torrefação de milho é que uma maior porcentagem do grão de milho é convertida em um produto alimentício final. Como discutido anteriormente, a indústria de moagem de milho tipica- 15 mente processa semente de milho viável porque os processadores acredi- tam que o milho de semente viável resulta em aperfeiçoada qualidade de refeição e maior rendimento porque quando a semente de milho é viável, é relativamente mais fácil separar as várias frações de milho umas das outras durante o processo de moagem. Esta etapa de torrefação, por outro lado, 20 que ocorre antes de cozimento e enquanto o milho carece de suficiente umi- dade para permitir gelatinização de amidos torna possível separar os dois eventos de neutralização de enzima e hidratação / gelatinização de amido. Quando a semente de milho é neutralizada antes da etapa de cozimento e molho, uma maior porção do germe permanece com o endosperma durante 25 a etapa de lavagem. Conseqüentemente, a conversão do grão de milho a produto acabado aumenta por cerca de 1%. Ainda, como discutido anterior- mente, o germe 130 compreende cerca de 33% de óleo de milho. Assim, menos óleo é requerido para fritar a pré-forma de massa torrada da presente invenção do que é requerido por milho não-torrado. Ainda, o óleo de milho 30 do germe resulta em uma lasca frita tendo um maior teor de óleo natural que uma lasca frita não usando milho torrado. Em adição, devido ao germe 130 compreender 18% de proteína, 19% de fibra / outros, e 10,5% de cinzas, a resultante massa masa torrada compreende um maior teor de proteínas e fibras.
Embora esta invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita com referência a uma realização preferida, será entendido por aque- Ies versados na técnica que várias mudanças em forma e detalhe podem ser feitas ali sem se fugir do espírito e escopo da invenção.