BRPI1101861A2

BRPI1101861A2 - extrusora, e, métodos para extrudar uma massa alimentìcia e para produzir um biscoito extrudado a partir da massa alimentìcia

Info

Publication number: BRPI1101861A2
Application number: BRPI1101861-5A
Authority: BR
Inventors: Mihaelos Nicholas Mihalos; Chris E Robinson; Jack Kitchell
Original assignee: Kraft Foods Global Brands Llc
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-09-25
Also published as: CA2737569A1; AU2011201727A1; RU2011115138A; MX2011004304A; EP2380441A3; CN102232396A; US20110262611A1; US8926308B2; CN102232396B; EP2380441A2; ZA201103013B; AR081895A1

Abstract

EXTRUSORA, E, MéTODOS PARA EXTRUDAR UMA MASSA ALIMENTìCIA E PARA PRODUZIR UM BISCOITO EXTRUDADO A PARTIR DA MASSA ALIMENTìCIA. Uma extrusora de massa alimentícia é divulgada a qual é configurada para fornecer corda de massa alimentícia para produtos torrados usando uma câmera de compressão de baixa fricção reta estendida e uma placa de matriz orientada substancialmente perpendicular a um fluxo laminar da massa alimentícia. Em uma forma de realização, a extrusora pode ter uma força de compressão suficiente para extrudar uma massa plástica em um fluxo laminar na faixa de cerca de menos do que 120 psi (827 kPa); uma câmara de compressão que fornece um coeficiente interior de fricção na faixa de cerca de 0,2 e 0,35; e uma placa de matriz horizontalmente alinhada com o eixo longitudinal da força de compressão.

Description

"EXTRUSORA, E5 MÉTODOS PARA EXTRUDAR UMA MASSA ALIMENTÍCIA E PARA PRODUZIR UM BISCOITO EXTRUDADO A PARTIR DA MASSA ALIMENTÍCIA"

REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO

Este pedido reivindica a prioridade do Pedido de Patente U.S. no. 61/326.373, depositado em 21 de abril de 2010, que é incorporado por referência em sua totalidade.

CAMPO

A presente invenção refere-se às extrusoras de massa alimentícia e métodos, e mais especificamente às extrusoras de massa alimentícia e métodos que podem fornecer uma corda de massa alimentícia contínua adequada para produtos torrados usando uma cabeça de compressão de baixa fricção reta estendida e uma placa de matriz orientada substancialmente perpendicular a um fluxo laminar da massa alimentícia.

FUNDAMENTOS

Os produtos à base de massa alimentícia, tais como biscoitos, são geralmente produzidos pela mistura de ingredientes para formar a massa alimentícia, laminação e corte da folha de massa alimentícia em pedaços, depois o cozimento dos pedaços. Os produtos podem se produzidos a partir de uma folha de massa alimentícia em muitas diferentes formas e tamanhos. Alguns produtos à base de massa alimentícia, tais como biscoitos salgados crocantes em forma de nó, podem ser produzidos mediante a extrusão das cordas contínuas. Estes produtos são geralmente inchados e altamente expandidos, e não fornecem uma textura de biscoito fermentado e estrutura de célula laminar (ver, de uma forma geral, a Pub. U.S. no. 2010/0055284 to Karwowski et al., que é aqui incorporada por referência).

Tentativas de extrusões de massa alimentícia torrada produzidas em temperatura ambiente (ver, a Patente US n° 5.695.804 de Hnat et al.) são conhecidas na técnica. No entanto, variações de massa alimentícia na qualidade e quantidade de glúten na farinha podem ser problemáticas. Estas variações podem ser às vezes controladas através das adições de vários agentes oxidantes e/ou redutores não protéicos tais como sulfito, cisteína e glutationa reduzida. Estes agentes podem tornar a massa alimentícia mais mole, mais pegajosa e menos elástica.

Variações na extrusão de massa alimentícia também podem afetar as características do produto. Por exemplo, a Patente US n° 4.959.240 de Aulik et al. descreve um processo de descansar uma 'massa plástica', aqui uma massa alimentícia à base de batata, por uniformemente apertar a massa alimentícia em uma taxa substancialmente constante através de múltiplas passagens de sova de alisamento de pressão variável (contudo todas menos do que cerca de 85 psig (586 kPa man.) seguido por uma câmara de 'descanso'.

As pressões de extrusão elevadas também podem afetar as características do produto devido a uma alteração nas células de ar da massa alimentícia. Geralmente, quanto maior a pressão, tanto menor o grau de expansão após subseqüente cozimento ou fritura e tanto mais rígida a textura do biscoito ou petisco.

Outros fatores de extrusão também podem ser considerados. O trabalho excessivo do glúten ou da proteína na massa alimentícia pode resultar em uma textura de produto 'vítrea', em vez de uma textura quebradiça como biscoito. Além disso, as temperaturas elevadas de extrusão também podem resultar em gelatinização substancial do amido, que também pode levar a um produto vítreo. Karwowski, et al. descreve as pressões de extrusão de mais preferivelmente 20 a 60 psi (138 a 414 kPa) e faixa de temperatura mais preferivelmente menor d que cerca de 100°F (38°C) para reduzir esta textura vítrea do produto de biscoito de queijo cozido

Um outro componente importante na produção de uma massa alimentícia extrudada é a forma e profundidade de uma matriz de extrusora. Por exemplo, um cone de alimentação tendo um corpo convexo afilado e tubular com relaçao à altura (onde a massa alimentícia sai da extrusora) para reduzir a pressão e fricção da massa alimentícia é conhecido, mas pode causar dano a certos tipos de estrutura de massa alimentícia.

SUMÁRIO

Conseqüentemente, são aqui fornecidas formas de realização que se referem às extrusoras de massa alimentícia e métodos, e especificamente às extrusoras de massa alimentícia e métodos que podem fornecer uma corda de massa alimentícia contínua para produtos torrados usando uma cabeça de compressão de baixa fricção reta estendida e uma placa de matriz orientada substancialmente perpendicular a um fluxo laminar da massa alimentícia. O mecanismo e métodos podem produzir biscoitos e petiscos cozidos tendo uma textura de biscoito não vítrea, quebradiça ou crocante e uma estrutura celular substancialmente uniforme, não inchada, fermentada de massa alimentícias extrusáveis sem a necessidade de farinhas com alto teor de glúten tais como trigo duro ou semolina.

Em uma forma, uma extrusora é fornecida a qual inclui um gerador de compressão configurado para extrudar uma massa plástica em um fluxo laminar na faixa de cerca de menos do que 120 psi (827 kPa); uma câmara de compressão tendo uma abertura a montante para receber a massa plástica do gerador de compressão, pelo menos uma parte de um interior da câmara de compressão tendo um coeficiente de fricção na faixa de cerca de 0,2 e 0,35; e uma placa de matriz ligada a uma abertura a jusante da câmara de compressão, a placa de matriz sendo horizontalmente alinhada com o eixo longitudinal da força compressiva e fluxo laminar da massa plástica.

A placa de matriz pode ter uma pluralidade de elevações através de uma face frontal e ser orientada a jusante do gerador de compressão em uma distância para minimizar a turbulência e pulsação da massa plástica enquanto mantém o fluxo laminar e minimiza a queda de pressão, em que a massa plástica que sai das elevações mantém cerca de 5 a 15 por cento de uniformidade de densidade das extrusões através da face frontal. A orientação da placa de matriz pode ser determinada mediante o fornecimento de uma primeira extensão disposta entre a força compressiva e a câmara de compressão e uma segunda extensão entre a câmara de compressão e a placa de matriz, em que cada pedaço de extensão sendo ao redor de 40 a 60 por cento de um comprimento ou câmara de compressão.

Em uma forma, a extrusora pode fornecer um gerador de compressão para fornecer uma pressão na câmara de compressão na faixa de cerca de 70 a 95 psi (483 a 655 kPa) e pode fornecer força compressiva utilizando um par de brocas rotativas interiormente um para o outro e fora de fase.

Em uma forma, a extrusora pode ter uma estrutura, um depósito alimentador de massa alimentícia, uma caixa de pré-alimentação e uma caixa de brocas. A câmara de compressão pode incluir uma extensão a montante e uma extensão a jusante cada uma tendo no perímetro interno compreendido de um polioximetileno termoplástico. Os aspectos adicionais podem incluir um revestimento de água para manter a temperatura da massa plástica na faixa de cerca de 90 a 130°F (32 a 54°C), preferivelmente ao redor de 99°F (37°C).

Em uma forma, a placa de matriz da extrusora pode incluir uma pluralidade de orifícios da matriz, os orifícios da matriz tendo (na ordem de fluxo) um primeiro cone alongado, um segundo cone alongado interno côncavo, e uma seção de altura, a altura sendo pelo menos tão longa quanto um diâmetro de sua abertura. A altura pode ser de cerca de 50 por cento da espessura da placa de matriz.

Em uma forma, um método pode ser fornecido usando a presente extrusora incluindo as etapas de misturar os ingredientes de massa alimentícia com um teor de umidade na faixa de cerca de 17 a 35 por cento em peso; permitir de 30 a 180 minutos de tempo de disposição para a massa alimentícia descansar; liberar a massa alimentícia para a extrusora; aplicar uma força de compressão na extrusora da massa alimentícia na faixa de cerca de 70 a 95 psi (483 a 655 kPa); manter a massa alimentícia na extrusora em uma temperatura na faixa de cerca de 90 a 130°F (32 a 54°C); e extrudar uma corda de massa alimentícia contínua em um fluxo laminar. O tempo de disposição pode estar na faixa de cerca de 45 a 60 minutos e a etapa de manutenção da temperatura da massa alimentícia pode ser ao redor de 99°F (37°C).

Em uma forma, a massa plástica extrudada através da presente extrusora pode ter um teor de umidade na faixa de cerca de 17 a 35 por cento em peso, e preferivelmente ao redor de 27 a 33 por cento em peso. Adicionalmente, a massa plástica pode ainda ter metabissulfito de sódio em uma faixa de cerca de 0,005 a cerca de 0,015 por cento em peso, ou em uma relação de metabissulfito de sódio para farinha na faixa de cerca de 0,1 oz per 100 libras (2,8 g/45 kg) a 1 oz per 100 libras (28g/45 kg). Preferivelmente, a massa plástica pode ter uma relação de metabissulfito de sódio para farinha na faixa de cerca de 0,4 oz a 100 libras (11g/ 45kg).

Em outra forma, um biscoito cozido a partir de uma extrusão da presente extrusora pode ser formado mediante o transporte de uma corda de massa alimentícia extrudada em uma transportadora; corte da corda de massa alimentícia em um pedaço de massa alimentícia de um comprimento desejado do biscoito; e cozimento do pedaço de massa alimentícia durante 6 a 10 minutos em uma temperatura em uma faixa de cerca de 195 a 215°F (91 a 102°C).

Em mais outra forma, um método para a extrusão de uma massa alimentícia pode incluir o fornecimento de uma massa alimentícia tendo um teor de água de cerca de 17 a cerca de 35 por cento em peso; compressão da massa alimentícia em uma extrusora em uma pressão de cerca de 70 a cerca de 95 psi (483 a 655 kPa); passagem da massa alimentícia através de uma camara de compressão da extrusora, pelo menos uma parte da câmara de compressão tendo o coeficiente de fricção de cerca de 0,2 a cerca de 0,35; e extrusão da massa alimentícia através de uma matriz em um fluxo laminar para produzir uma corda de massa alimentícia tendo uma densidade substancialmente uniforme, a matriz tendo uma espessura e incluindo uma pluralidade de aberturas, cada uma tendo um comprimento de área em altura, o comprimento de área em altura estando na faixa de cerca de 40 a cerca de 60 por cento da espessura da matriz.

Outros aspectos se tornarão mais evidentes para as pessoas tendo habilidade comum na técnica a qual pertence a partir da seguinte descrição e reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Os aspectos precedentes, assim como outros aspectos, se tornarão evidentes com referência à descrição e figuras abaixo, em que os números semelhantes representam elementos, e em que:

a Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma extrusora exemplar;

a Figura 2 ilustra uma vista em corte superior de uma caixa de brocas exemplar da extrusora da Figura 1, tomada ao longo da linha de corte A-A;

a Figura 3 ilustra uma vista de uma face a montante de um pedaço de extensão a montante exemplar de uma seção de compressão superior reta;

a Figura 4 ilustra uma vista lateral de um pedaço de extensão a montante exemplar de uma seção de compressão superior reta perpendicular à vista da Figura 3;

a Figura 5 ilustra uma vista superior de uma seção de compressão superior reta;

a Figura 6 ilustra uma vista lateral da seção de compressão superior reta da Figura 5;

a Figura 7 ilustra uma vista lateral de uma face a jusante de uma placa a jusante para uma seção de compressão superior reta;

a Figura 8 ilustra uma vista lateral de uma face a montante de uma placa a montante para uma seção de compressão superior reta;

a Figura 9 ilustra uma vista de face de um pedaço de extensão a jusante exemplar de uma seção de compressão superior reta;

a Figura 10 ilustra uma vista lateral do pedaço de extensão a montante exemplar de uma seção de compressão superior reta perpendicular com a vista da Figura 9;

a Figura 11 ilustra uma vista (alimentação interna) de uma face a montante de uma placa de matriz exemplar das presentes formas de realização;

a Figura 12 ilustra uma vista (descarga) de uma face a jusante de uma placa de matriz exemplar;

a Figura 13 ilustra uma vista em corte transversal da placa de matriz exemplar tomada ao longo da linha de corte B-B da Figura 11;

a Figura 14 ilustra uma vista lateral de uma placa de matriz exemplar perpendicular à vista lateral da Figura 11;

a Figura 15 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização alternativa de uma seção de compressão de múltiplas cabeceiras retas; e

a Figura 16 ilustra uma vista em perspectiva da extrusora exemplar da Figura 1, que mostra o produto extrusado e o corte do produto.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As formas de realização descritas abaixo fornecem extrusoras de massa alimentícia e métodos, e especificamente extrusoras de massa alimentícia e métodos que podem fornecer uma corda de massa alimentícia contínua adequada para produtos torrados usando uma cabeça de compressão de baixa fricção estendida e uma placa de matriz orientada substancialmente perpendicular ao fluxo laminar da massa alimentícia.

Geralmente, as presentes formas de realização da extrusora podem adicionar extensões com superfícies interiores de baixa fricção na entrada e/ou saída de sua câmara de compressão. O efeito das extensões aumenta o comprimento da câmara de compressão, aumentando assim o tempo de permanência da massa alimentícia na câmara. Isso melhora o fluxo laminar, que reduz a turbulência de massa alimentícia e permite a pressão da massa alimentícia se equilibrar antes que ela seja extrudada através de uma placa de matriz. Além disso, mediante a inclusão de pelo menos uma parte da câmara com superfícies de baixa fricção, resistência, e assim o gradiente de pressão através da extrusora, pode ser diminuída. Geralmente, a pressão de massa alimentícia na câmara de compressão deve ser menor do que cerca de 120 psi (827 kPa), e preferivelmente na faixa de cerca de 70 a 95 psi (483 a 655 kPa), e mais preferivelmente na faixa de 90 a 95 psi (620 a 655 kPa).

As presentes formas de realização são mostradas usando brocas para gerar a força compressiva, contudo a massa alimentícia pode ser alternativamente bombeada usando uma bomba de deslocamento. Em algumas formas de realização, rolos de pré-alimentação (opcionalmente ondulados) podem liberar a massa alimentícia de um depósito alimentador para as brocas.

Da mesma forma, as presentes formas de realização permitem uma temperatura de massa alimentícia reduzida durante a extrusão do que é tipicamente conhecida técnica. Esta melhora reduz ou previne o dano ao amido da massa alimentícia e às cadeias de glúten, reduzindo assim o potencial para uma textura vítrea do produto com base na massa alimentícia cozida final.

Adicionalmente, as presentes formas de realização fornecem uma nova placa de matriz designada para ter uma amplitude de profundidade mais estreita (isto é, um comprimento de abertura de extrusão mais curto na placa de matriz), e uma disposição de abertura de duas linhas escalonadas. As aberturas de extrusão da placa de matriz podem ser altamente polidas com um cone alongado interno côncavo para facilitar o fluxo laminar da massa alimentícia e reduzir a queda de pressão através da face da matriz. Assim, a placa de matriz é preferivelmente alinhada de forma horizontal com o eixo longitudinal das hélices e do fluxo laminar, distinta das placas de matriz conhecidas alinhadas geralmente de uma forma diagonal ao fluxo laminar. A placa de matriz garante a estrutura uniforme da celula interna desta massa alimentícia quando for extrudada nas cordas contínuas.

As presentes formas de realização podem ser adequadas para qualquer número de massa alimentícias plásticas. Preferivelmente contudo, as presentes formas de realização da extrusora podem ser usadas para massa alimentícias com base alimentícia que são forçadas da matriz para formar a corda moldada. Como apresentado, a extrusora pode fornecer um 'fluxo laminar' pra uma massa alimentícia de biscoito. Nas dinâmicas de fluido, o fluxo laminar pode ser definido como um regime de fluxo caracterizado pela difusão dinâmica elevada e baixa convecção momento. Nas massa alimentícias com base alimentícia, um bom fluxo laminar e pressão reduzida podem fornecer um produto cozido acabado que é crocante, menos denso e não vítreo. Em outras palavras, o produto final pode fornecer propriedades organolépticas tipicamente encontradas em produtos torrados.

Uma massa alimentícia de biscoito típica adequada para as presentes formas de realização, pode estar na faixa de cerca de 17 a 35 por cento de umidade, e preferivelmente na faixa de cerca de 27 a 33, e mais preferivelmente ao redor de 30 por cento de umidade. Pode ser difícil alcançar um bom fluxo laminar para este tipo de massa alimentícia. Todavia, a massa alimentícia cozida pela extrusora das presentes formas de realização não 'despedaça' na boca de um consumidor (tal como é típico para produtos com base na massa alimentícia de biscoito salgado crocante em forma de nó extrudados). A massa alimentícia de biscoito salgado crocante em forma de nó pode tipicamente ser de cerca de 30 a 45 por cento de umidade.

Além disso, a massa alimentícia extrudada das presentes formas de realização possui uma estrutura celular interna visualmente uniforme. A massa alimentícia flui através do sistema de extrusora sem substancialmente o trabalho excessivo da rede/estrutura de glúten da massa alimentícia, que pode resultar em um produto que possui células da bolha finas uniformemente dimensionadas no produto acabado. Por exemplo, quando uma massa alimentícia for extrudada, filamentos de glúten se alinham da direção de extrusão. Se a pressão de extrusão for muito elevada (tal como maior do que 120 psi (827 kPa), um colapso ou destruição estrutural da estrutura celular pode ocorrer resultando na densidade aumentada da massa alimentícia. Isso traduz em uma textura rígida, vítrea, arenosa indesejável no produto cozido final. Isto é indesejável para aplicações de produto do tipo torrado onde uma textura tostada, não vítrea substancialmente homogênea é preferível.

Assim, a combinação apresentada de uma extrusão de baixa pressão de alto rendimento, com uma queda de pressão baixa resultante da câmara de compressão com a placa de matriz fornece uma variação de peso de massa alimentícia minimizada em aproximadamente 0,7 grama por pedaço que possui um peso de massa alimentícia direcionado de 2,1 gramas por pedaço por 2,5 polegadas (6,35 cm) de comprimento ou 2,52 gramas por pedaço por 3,0 polegadas (7,62 cm) de comprimento da vara de massa alimentícia.

Passando agora para as figuras, uma extrusora de broca dupla (hélice) adequada para uma massa plástica, tal como uma massa alimentícia de pão, é geralmente indicada em 10 na Figura 1. Os componentes principais da extrusora 10 podem incluir uma estrutura 32, um depósito alimentador 12, uma caixa de pré-alimentação, uma caixa de broca 18 (casas de vôo), uma câmara de compressão 24 tendo uma extensão a montante (primeira) 20 e uma extensão a jusante (segunda) 22, e uma placa de matriz 30. Como mostrado na Figura, as extensões ao redor do dobro do comprimento da distância da caixa de broca 18 para a placa 30, cada extensão geralmente adicionando cerca de 40 a 60 por cento (e preferivelmente ao redor de 5 por cento) em cada lado da câmara de compressão 24. Por meio de ilustração, o pedaço de extensa a montante 20 pode ser de cerca de 4 polegadas (10,16 cm) de comprimento, a câmara de compressão 24 de cerca de 8,5 polegadas (21,6 cm), e o pedaço de extensão a jusante de cerca de 4 polegadas (10,16 cm). Em qualquer caso, as extensões são fornecidas para prolongar a distância a jusante da força de compressão gerada até a face frontal das alturas da placa de matriz, como descrito abaixo, para minimizar a turbulência e pulsação da massa plástica enquanto mantém o fluxo laminar e minimiza a queda de pressão. Por exemplo, é preferível para a massa plástica manter cerca de 5 a 15 por cento de uniformidade de densidade entre as regiões através da face da placa de matriz.

Como mostrado na Figura 16, a massa alimentícia não cozida extrudada 88 pode ser liberada em uma esteira transportadora 86, percorrendo substancialmente na mesma velocidade como a extrusão onde pode ser cortada por um cortador 92 para fornecer um produto cortado 90, que está pronto para liberar para um forno (não mostrado) para o cozimento. O cortador 92 pode ser mecânico, tal como uma lâmina de aço com mola revestida com TEFLON ou ultrassônico. Uma forma de realização de extrusora opcional mostrada na Figura 15 mostra uma extrusora tendo múltiplos módulos de compressão de uma forma geral mostrados em 84.

Especificamente, como mostrado na Figura 1, a extrusora 10 pode receber uma massa alimentícia não cozida no depósito alimentador 12. Em uma forma de realização de múltiplas cabeças de compressão, tal como mostrada na Figura 15, múltiplos depósitos alimentadores de massa alimentícia 12 podem estar presentes (não mostrados). As dimensões do depósito alimentador 12 podem ser de 12,5 polegadas (31,75 cm) quadradas na parte superior afinada para uma dimensão de 9,5 polegadas (24,13 cm) quadradas na parte inferior. O depósito alimentador 12 pode ser de 20 polegadas (50,8 cm) de altura.

A partir do depósito alimentador 12, a massa alimentícia pode ser liberada para a caixa de pré-alimentação opcional 14. Como mostrado na Figura 1, a caixa de pré-alimentação 14 pode ter rolos de pré-alimentação. Os jornais para os rolos da caixa de pré-alimentação 14 são mostrados em 16. Os rolos de pré-alimentação podem opcionalmente ser brocas, produzidas de polímeros, e ainda onduladas para trabalhar ainda mais a massa alimentícia quando ela se move através da extrusora 10. A pré-alimentação pode ser movida por uma movimentação de rolo de alimentação 35 e, em uma forma, pode ser operada até cerca de um máximo de 6 RPM.

Depois, os rolos de alimentação podem liberar a massa alimentícia para uma caixa de brocas 18 para desenvolver uma força compressiva para mover a massa alimentícia na câmara de compressão 24. Como mostrado na Figura 2, a caixa de brocas 18 pode ter pelo menos uma broca 46 (duas mostradas) tendo um estabilizador de broca 48. Nas formas de realização onde existem duas brocas 18, elas são preferivelmente giradas uma em direção a outra e fora de fase para minimizar as pulsações de massa alimentícia. Em uma forma, a broca 46 pode estar ao redor de 4,0 a 4,5 polegadas (10,16 a 11,43 cm) de diâmetro externo. A caixa de brocas 18 pode ter um revestimento de água opcional (cavidade) para fornecer regulação de temperatura da massa alimentícia. A água pode entrar e sair do revestimento de água da caixa de brocas pelos orifícios 94. As brocas 46 podem ser movidas por uma movimentação de broca 34 e operadas na taxa de até um máximo de 35 RPM. Depois, a massa alimentícia pode ser liberada pela caixa de brocas 18 para a câmara de compressão 24. A câmara de compressão 24 pode incluir a peça de extensão a montante 20 e/ou a peça de extensão a jusante 22. As peças de extensão 20 e 22 são peças de extensão de baixa fricção e podem ser dimensionadas para fornecer o fluxo laminar desejado para a massa alimentícia a ser extrudada. Em uma forma de realização, cada extensão 20 e 22 pode ser de cerca de 3 a 4 polegadas (7,62 a 10,16 cm) de comprimento, em comparação com o comprimento da câmara de compressão de cerca de 8,5 polegadas. As paredes internas das peças de extensão 20 e 22, assim como a câmara superior de compressão revestida, devem ser fabricadas tão lisas quanto possível com transições não restritivas. O resultado global de uso das peças de extensão 20 e 22 permite um coeficiente mais baixo de arrastamento sobre a massa alimentícia bruta. Isto por sua vez reduz a perdas de fricção, que significativamente reduz a queda de pressão entre as hélices 46 e a placa de matriz 30, que melhora a textura e variação de peso do produto acabado. As peças de extensão 20 e 22 podem reduzir a turbulência da massa alimentícia por fornecer tempo de permanência adicional para as pressões internas da câmara de compressão 24 para equilibrar antes de ser extrudada. As peças de extensão 20 e 22 podem permitir um fluxo laminar da massa alimentícia, que significativamente reduz a pressão de câmara da massa alimentícia (70 a 95 psi (483 a 655 kPa) e preferivelmente de 90 a 95 psi (620 a 655 kPa)) do que tipicamente observada para este tipo de aplicação.

Em uma forma de realização preferida, uma superfície interior das peças de extensão 20 e 22 possui um coeficiente baixo de fricção através do uso de vários materiais de baixa fricção tais como um polímero sintético. Especificamente, as formas de realização podem utilizar um polioximetileno termoplástico (comumente referido como POM e também conhecido como poliacetal ou poliformaldeído) para fornecer um coeficiente baixo de fricção. O POM fornece uma dureza elevada, baixa fricção e estabilidade dimensional. Um POM exemplar pode ser aquele vendido sob o nome comercial DELRIN, da DuPont. As peças de extensão 20 e 22 podem ser produzidas inteiramente de DELRIN, ou revestidas com DELRIN. Em qualquer caso, a baixa fricção das peças de extensão 20 e 22 deve fornecer um coeficiente de fricção preferivelmente entre 0,2 e 0,35, em comparação com, por exemplo, o coeficiente de fricção do resto da extrusora de 0,7 a 0,8. Isto pode ser executado através das superfícies interiores produzidas de aço inoxidável. As Figuras 3 e 4 ilustram uma extensão exemplar 20 e 22 que pode ter geralmente perímetros alongados 50 e 68 respectivamente sem cone alongado. O polioximetileno termoplástico reduz a queda de compressão e melhora o fluxo laminar e reduz a turbulência. Ele permite operar o produto facilmente criado para fazer a sua facilidade de ser usinável.

Além disso, a composição de massa alimentícia também pode ser ajustada por água, amido e metabissulfito de sódio (um expansor de amido) para aumentar a lubricidade da massa alimentícia para garantir que o coeficiente de fricção permaneça com a faixa preferida. Por exemplo, o metabissulfito de sódio pode estar na faixa de cerca de 0,005 a cerca de 0,015 por cento de peso da massa alimentícia. Alternativamente, o metabissulfito de sódio pode estar em uma relação na faixa de cerca de 0,1 oz por 100 Ibs (2,8 g/100 kg) de farinha a cerca de 1 oz por 100 lbs (28g/100 kg) de farinha. Em uma forma de realização preferida o metabissulfito de sódio pode ser de cerca de 0,4 oz por 100 lbs (11,3g/ 45kg) de farinha. O coeficiente baixo de fricção reduz a queda de pressão e resulta em uma textura menos vítrea da massa alimentícia cozida.

Os aspectos adicionais de uma câmara de pressão exemplar 24 entre as extensões 20 e 22 são mais claramente ilustrados nas Figuras 5 até 8. Aqui a câmara de pressão 24 (que também pode ser referida como uma seção de compressão superior reta revestida) possui uma placa traseira a montante 54 (mostrada mais claramente na vista lateral da Figura 8). A abertura do perímetro 58 para a placa traseira coincide com o perímetro de extensão 20 e pode ser montada na extensão 20 usando os furos de montagem 66. O corpo da câmara de compressão 24 pode reduzir o perímetro da abertura para receber a massa alimentícia através de reduções 38 e 40 para coincidir com a abertura traseira do perímetro na placa frontal 56 (ver a Figura 7 em 60). A placa frontal 56 ainda reduz o perímetro de fluxo da massa alimentícia (ver a Figura 7 em 60).

A seção de compressão 24 também pode ter uma cavidade revestida de água opcional para fornecer a regulação e manutenção de temperatura da massa alimentícia. A água pode entrar e sair da seção de compressão 24 no revestimento de água nos orifícios 36. Para manter a temperatura e pressão desejadas da massa alimentícia dentro da câmara de compressão, um medidor de temperatura (preferivelmente posicionado sobre a primeira extensão 20 como o medidor de temperatura 29 e alternativamente posicionado sobre a câmara de compressão 24 como o medidor de temperatura 28 (ambos mostrados)) e o medidor de pressão 26 pode ser fornecido. Os medidores podem fornecer informação a um controlador (não mostrado) para regular o fluxo e a temperatura de água dentro dos revestimentos, e às unidades 34 e 35 para regular a pressão. E observado que o medidor de pressão pode ser um sensor de diafragma de modo a não afetar o fluxo laminar.

Como ilustrado nas Figuras 11-14, a placa de matriz 30 pode receber a massa alimentícia comprimida a partir da extensão 22 para extrusão. A redução da espessura da placa de matriz 30 é relatada de reduzir a queda de pressão. A espessura (mostrada em 31 na Fig. 13) pode, por exemplo, ser reduzida para menos do que 1,0 polegada (2,54 cm), tal como 0,63 polegada (1,6 cm) ou menos. Em uma forma, a face da placa de matriz 80 (isto é, o corte reto/paralelo através da matriz de extrusão) pode ter uma espessura de não menos do que 0,22 polegada (0,56 cm), preferivelmente na faixa de 0,25 a 0,31 polegada (0,63 a 0,79 cm), mais preferivelmente em 0,26 e 0,28 polegada (0,66 a 0,71 cm) (mostrado em 33 na Fig. 13). Como mostrado, duas fileiras de furos de extrusão 72 são mostradas em um padrão escalonado, embora muitos padrões de furo são possíveis dentro das formas de realização apresentadas. Opcionalmente, o diâmetro de furo (mostrado em 35 na Fig. 13) também pode variar entre a disposição para levar em conta qualquer variação de pressão através da face da placa de matriz. Em uma abordagem, o diâmetro de furo 35 pode variar de cerca de 0,24 polegada (0,61 cm) a cerca de 0,281 polegada (0,71 cm).

Como mostrado na Figura 13, os presentes furos da matriz 72 podem ter três diferentes aspectos em suas respectivas geometrias para fornecer o fluxo laminar desejado. No fim do fluxo de massa alimentícia como indicado pela seta na Fig. 13, um cone alongado reto em forma cônica inicial de 76 a 78 que leva a um cone alongado interno côncavo 82 seguido pela face 80. Como especificamente ilustrado, a placa de matriz 30 pode ser configurada como um padrão de duas linhas escalonadas com 26 aberturas para maximizar ao carga de produto no forno assim como reduzir a espessura da placa de matriz em uma profundidade total de 0,625 polegada (1,587 cm), com a face 80 representando cerca de 50 da espessura da placa de matriz total 30. As aberturas da matriz também são altamente polidas para melhorar a queda de pressão através da face da matriz.

Tipicamente o desenho das aberturas 72 deve considerar a área aberta do produto extrusado e o comprimento e forma trabalhados à máquina nas aberturas da placa de matriz 30. A textura de superfície do produto é uma função das aberturas de orifício 72. As formas de realização fornecidas possuem uma profundidade de uma área de "face" necessária para formar um fluxo laminar dentro da massa alimentícia. Se a massa alimentícia não alcança o fluxo laminar, a massa alimentícia tende a descarnar de volta na abertura de orifício 72 resultando em uma superfície áspera do produto. A profundidade de face é tipicamente tão longa quanto a largura ou diâmetro da abertura de orifício 72.

As aberturas 72 de extrusão da placa de matriz 30 podem ser um padrão escalonado para maximizar o número de aberturas 72. Além disso, quanto mais alto o número de aberturas 72 de extrusão da placa de matriz, tanto mais baixa a queda de pressão através da extrusora 10. O limite se baseia no espaçamento para as cordas de massa alimentícia extrudada. Para os produtos de massa alimentícia extrudada, a distância entre as cordas de massa alimentícia extrudada deve ser suficiente para permitir o espaçamento apropriado até mesmo para o cozimento. O escalonamento (ver a dimensão 96 e 98 na Figura 11) se baseia na alimentação com o diâmetro de cone alongado 76. A placa de matriz 30 é preferivelmente orientada para estar horizontal ao eixo longitudinal das brocas 46 e do fluxo laminar. Assim, a orientação das cordas de massa alimentícia 88 é preferi velmente horizontal (em linha) ao fluxo laminar da massa alimentícia através da face da placa de matriz 30.

As presentes formas de realização requerem uma massa alimentícia que tenha uma lubricidade e teor de umidade para permitir a extrusão como uma massa alimentícia de biscoito. A Tabela 1 fornece as formas de realização de massa alimentícia exemplares adequadas para uso dentro das presentes formas de realização. Tabela 1

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Em uma abordagem, 0,4 oz per 100 Ibs (11,3 g/ 45kg) de farinha de metabissulfito de sódio é preferível. A massa alimentícia exemplar fornece uma textura como biscoito quando testada sob uma medição curva de três pontos. O teste mediu a força máxima necessária para quebrar um palito de biscoito cozido a partir da massa alimentícia extrudada em uma extrusora 10 das presentes formas de realização. Os suportes para o teste foram fixados a 60 mm, do centro da parte superior ao centro da parte superior, com uma velocidade de teste de 0,5 mm/s, um auto ativador em 10 g de força, e uma distância de teste de 5 mm de falha.

A Tabela 2 mostra as condições exemplares de teste e a Tabela 3 os resultados. Tabela 2

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Tabela 3

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O que segue é um método exemplar para a fabricação e extrusão de uma massa alimentícia de acordo com as presentes formas de realização. Primeiro, os ingredientes da massa alimentícia (tal como farinha na Tabela 1) podem ser misturados em um misturador vertical padrão. Após a mistura, a massa alimentícia é colocada em uma tigela de massa alimentícia ou portador de tempo de repouso durante aproximadamente 30 a 180 minutos (preferivelmente ao redor de 45 a 60 minutos) do tempo de repouso (equilíbrio de hidratação de água). A massa alimentícia pode então ser transferida da tigela de massa alimentícia para o depósito alimentador 12 da extrusora 10.

Em uma extrusora de múltiplas cabeças 10, tal como observada na Figura 16, a massa alimentícia é comprimida usando as brocas 46 em uma massa alimentícia homogênea e extrudada em 104 cordas contínuas. As brocas de pré-alimentação podem estar localizadas sobre cada uma das quatro seções da extrusora, que são usadas para minimizar a variação de peso mediante o controle do efeito da pressão da cabeça e minimizar as ondulações na taxa de extrusão. A câmara de compressão de cabeça reta revestida 24 e a caixa de brocas revestida 18 podem fornecer água para manter a temperatura de massa alimentícia entre 90 a 130°F (32 a 54°C) (e preferivelmente ao redor de 99°F (37°C)). O medidor de pressão 26 pode monitorar cada cabeça de compressão. Os monitores de energia nas brocas 46 de cada tubo de distribuição vinculado a um sistema de controle e tendido sobre o tempo podem controlar a variação de massa alimentícia 'batelada a batelada' na viscosidade da massa alimentícia.

Assim que as cordas de massa alimentícia 88 são formadas, elas podem ser depositadas em um transportador de alimentação fora da extrusora 86, que é preferivelmente designado com ajuste de altura. Depois as cordas 88 são cortadas pelo cortador 92 para formar pedaços de massa alimentícia 90 (tais como em comprimentos de 3 polegadas (7,62 cm)) enquanto mantém o comprimento de coerência do peso de massa alimentícia através do transportador e na direção de percurso do produto. Durante o ciclo de corte, o cortador 92 pode ligeiramente percorrer na direção do percurso antes de retrair para a posição superior para fornecer um corte uniforme nas extremidades do pedaço/palito de massa alimentícia.

Logo depois, o produto pode ser colocado em um forno e cozido, por exemplo, de 6 a 10 minutos (preferivelmente ao redor de 8 minutos) de modo que ele se forme em uma temperatura na faixa de cerca de 195 a 215°F (91 a 102°C) (preferivelmente ao redor de 212°F (100°C).

O produto pode depois ser colocado em um lubrificante ou um copo de vidro onde apenas uma parte da quantidade apropriada de óleo será aplicada. Os pedaços cozidos cortados são depois opcionalmente salgados ou temperados. Observa-se, contudo, que a fase de tempero preferivelmente ocorre na etapa de mistura.

Depois, o produto cozido pode ser esfriado mediante o esfriamento refrigerado que é preferível ser ao redor de uma temperatura de produto de 90 a 110°F (32 a 43°C), depois acondicionado.

Embora os produtos e métodos tenham sido descritos em conjunto com as formas de realização específicas, é evidente que muitas alternativas, modificações e variações serão visíveis para aqueles versados na técnica tendo em conta a descrição acima.

Claims

1. Extrusora, caracterizada pelo fato de que compreende: um gerador de compressão configurado para extrudar uma massa plástica em um fluxo laminar na faixa de cerca de menos do que 120 psi (827 kPa); uma câmara de compressão tendo uma abertura a montante para receber a massa plástica do gerador de compressão, pelo menos uma parte de um interior da câmara de compressão tendo um coeficiente de fricção na faixa de cerca de 0,2 e 0,35; e uma placa de matriz ligada a uma abertura a jusante da câmara de compressão, a placa de matriz sendo horizontalmente alinhada com o eixo longitudinal da força compressiva e fluxo laminar da massa plástica.

2. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que possui uma pluralidade de faces através de uma face frontal e é orientada a jusante do gerador de compressão em uma distância para minimizar a turbulência e pulsação da massa plástica enquanto mantém o fluxo laminar e minimiza a queda de pressão, em que a massa plástica que sai das faces mantém cerca de 5 a 15 por cento de uniformidade de densidade através da face frontal.

3. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a orientação da placa de matriz é determinada por fornecer uma primeira extensão disposta entre a força de compressão e a câmara de compressão e uma segunda extensão entre a câmara de compressão e a placa de matriz, em que cada peça de extensão sendo ao redor de 40 a 60 por cento de um comprimento da câmara de compressão.

4. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o gerador de compressão é um par de brocas girando para dentro um para o outro e fora de fase.

5. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o gerador de compressão é um par de brocas girando para dentro um com o outro e fora de fase.

6. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma estrutura, um depósito alimentador de massa alimentícia, uma caixa de pré-alimentação e uma caixa de brocas, em que a câmara de compressão inclui uma extensão a montante e uma extensão a jusante cada uma tendo um perímetro interno compreendido de um polioximetileno termoplástico.

7. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um revestimento de água para manter a temperatura da massa plástica na faixa de cerca de 90 a 130°F (32 a 54°C).

8. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um revestimento de água para manter a temperatura da massa plástica ao redor de 99°F (37°C).

9. Extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a placa de matriz possui uma pluralidade de orifícios da matriz, os orifícios da matriz no fim do fluxo, um primeiro cone alongado reto, um segundo cone alongado intrínseco côncavo, e uma seção de face, a face sendo pelo menos tão longa quando um diâmetro de sua apertura.

10. Extrusora de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a face é de cerca de 50 por cento da espessura da placa de matriz.

11. Método para extrudar uma massa alimentícia usando a extrusora de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as etapas compreendem: misturar os ingredientes da massa alimentícia em um teor de umidade na faixa de cerca de 17 a 35 por cento em peso; permitir cerca de 30 a 180 minutos de tempo de descanso para a massa alimentícia repousar; liberar a massa alimentícia para a extrusora; aplicar uma força de compressão à extrusora de massa alimentícia na faixa de cerca de 70 a 95 psi (482 a 655 kPa); manter a massa alimentícia na extrusora em uma temperatura na faixa de cerca de 90 a 130°F (32 a 54°C); e extrudar uma corda de massa alimentícia contínua em um fluxo laminar.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecer o tempo de descanso está na faixa ao redor de 45 a 60 minutos.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de manter a temperatura da massa alimentícia está em cerca de 99 0F (37 0C).

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a massa plástica é uma massa alimentícia tendo um teor de umidade na faixa de cerca de 17 a 35 por cento em peso.

15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a massa plástica é uma massa alimentícia tendo um teor de umidade na faixa de cerca de 27 a 33 por cento em peso.

16. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a massa plástica ainda compreende metabissulfito de sódio em uma faixa de cerca de 0,005 a cerca de 0,015 por cento em peso.

17. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a massa plástica ainda compreende uma relação de metabissulfito de sódio para farinha na faixa de cerca de 0,1 oz per 100 libras a 1 oz per 100 libras (2,8 g/45 kg por 28 g/45 kg).

18. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a massa plástica ainda compreende uma relação de metabissulfito de sódio para farinha na faixa de cerca de 0,4 oz para 100 libras (llg/45kg).

19. Método para produzir um biscoito extrudado a partir da massa alimentícia de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende as etapas de: transportar a corda de massa alimentícia extrudada para um transportador; cortar a corda de massa alimentícia em um pedaço de massa alimentícia de um comprimento desejado do biscoito; e cozer o pedaço de massa alimentícia durante 6 a 10 minutos em uma temperatura em uma faixa de cerca de 195 a 215 0F (91 a 102 0C).

20. Método para extrudar uma massa alimentícia caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: fornecer uma massa alimentícia tendo um teor de água de cerca de 17 a cerca de 35 por cento em peso; comprimir a massa alimentícia em uma extrusora com uma pressão de cerca de 70 a cerca de 95 psi (482 a 655 kPa); passar a massa alimentícia através de uma câmara de compressão da extrusora, pelo menos uma parte da câmara de compressão tendo o coeficiente de fricção de cerca de 0,2 a cerca de 0,35; e extrudar a massa alimentícia através de uma matriz em um fluxo laminar para produzir uma corda de massa alimentícia tendo uma densidade substancialmente uniforme, a matriz tendo uma espessura e incluindo uma pluralidade de aberturas, cada uma tendo um comprimento de área de face, o comprimento de área de face estando na faixa de cerca de 40 a cerca de 60 por cento da espessura da matriz.