CN101035435B - 用于高速面团加工中的处理过的表面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过控制油炸油的成分并处理加工表面，以控制食品产品与加工表面之间粘附的新方法。向油炸油中添加各种化学品以控制食品产品和加工表面之间的界面张力。加工表面可以被磨损以减少与食品产品接触的表面积，从而减少不需要的产品粘附。

Description

用于高速面团加工中的处理过的表面

                              发明背景

1.技术领域

本发明涉及一种用于控制油炸食品产品与加工表面之间粘附的方法，该方法通过使用添加剂以控制油的界面张力并通过处理与这些食品产品接触的加工表面而实现。表面处理涉及磨损，刻划或形成表面(forming surface)以减少与面团的表面接触，并从而减少表面与面团之间的界面张力。本发明特别用于烹制预成型面团零食片中，但是其同样可以被应用于一般的油炸食品产品中。

2.相关技术描述

食品工业中使用的现有技术油炸锅中的许多类型都用于炸制零食食品产品，这些零食食品产品需要对该产品的所有面相对均匀的炸制。通常，如合成马铃薯脆片的零食片由压片面团形成，并且将面团切割成离散的片(预成型片)以用于处理。处理包括在油炸锅中烹制预成型片以生产烹制的零食片。通常，这些油炸锅在其热油流中烹制产品。

在面团压片操作中，有许多加工条件可能影响面团粘附在加工表面的程度(例如，传送带，模具和烹制表面)。特别重要的是面团与加工表面之间的界面张力。当面团被切割，传送和引入烹制油中时，面团粘附于加工表面。面团的过多粘附可能引起没用的片的切下，片的粘贴，油炸锅的不稳定的行为，和未充分油炸或过度油炸。面团粘附可以通过添加具有颗粒大小在200至600微米之间的例如蛋黄素的乳化剂到面团成分中而被部分地控制。但是，面团成分不能被较大的改变，否则会彻底影响最终产品。过多或过少的粘附都可能影响炸制产品的味道，纹理，外观，质量可变性和包装重量的控制。

面团粘附的控制在当面团被引入油炸锅的烹制油中时特别重要。当面团放置在传送带上被引入到烹制油中时，最初的时候，面团比油稠(油具有较低的比重)。理想地，当面团开始烹制时，选出气体会导致面团从传送带或加工表面上脱离。如果该产品比油稀，浮力同样产生一个向上的力以帮助克服粘附力。粘附力使面团粘附在浸没的传送带表面。

但是，浮力和其它产品-移动力有些时候不能充分地克服粘附力。过多的粘附导致许多不需要的结果，这些结果包括在传送带表面的面团残渣的形成，产品的可变质量，损耗产品和加工混乱。过多的粘贴或粘附是生产过程中没用的和损耗的产品的较大来源。过多的粘附甚至可能导致生产过程的停止，因为设备必须被清洗并在生产过程可以继续前重新初始化。

在现有技术中，食品处理机依靠在油炸锅中的烹制油的自然降解，以确保送入该油炸锅的食品产品不会过多地粘附在例如传送带的加工表面。在该烹制油处于该产品不会过多粘附在烹制和传送表面这种条件之前，一些食品产品在新鲜的油中烹制15至60分钟。

现有技术中的一个实施例，用于烹制零食产品的单模成型油炸锅如图1所示。油炸锅组件100在输入区域102处接收未烹制的零食片。在烹制后，该零食产品在输出区域104处离开该油炸锅组件100。

在被烹制前，被调制成生产优选的零食片的面团被压片并成型为预成型片。在图1中，该油炸锅组件100通过具有顶部传送带120，底部输入传送带130，和底部输出传送带140的成型油炸锅加工预成型片。该送入部分是该底部输入传送带130的顶部表面，该顶部表面位于该输入侧辊132和该浸没辊134之间。该底部输入传送带130的路线绕过132，134，136，138这几个辊。在该底部输入传送带130与输入区域102的油152接触后，该零食片开始被炸制。

零食片和传送带表面120，130，140之间的一定程度的粘附是必要的。否则，面团的预成型片可能未受控制地沿着输入传送带130的向下角度方向滑动到该烹制油152中。这里必须有足够的粘附以防止预成型片的这种滑动。

反之，这里不应该有过多的粘附。例如，考虑如图1所示的将预成型片引入单模成型油炸锅中的情况。通常，由于烹制所产生的向上的力使得该预成型片与该底部输入传送带130分离，向上升起，并在几秒内与该顶部传送带120接触。一旦该预成型片与该顶部传送带120接触，该底部输入传送带130就没有再用于预成型片的烹制需要。该底部输入传送带130在其绕着浸没辊134旋转并开始其返回路径以在该输入区域102处接收新的预成型片前，经过一个剥落板或油盘延长区域158。

设置剥落板或油盘延长区域158的一个目的是确保油在该过渡处可以尽可能平稳地流动，以避免当面团产品朝着该油炸锅的中心和输出传送带140传送时被损坏。如果产品在到达该剥落板158之前没有从该底部输入传送带130上分离，在该剥落板158和底部输入传送带130之间的缝隙就容易被堵塞。如果产品没有从与它粘附或匹配的该表面脱离，那么在移动的加工表面和另一个加工表面之间的任何缝隙都可能潜在地引起加工混乱。这种加工混乱是可以被避免的。

如果该表面处于一个比该预成型片材料稍高的温度下，预成型片材料更可能过多的粘附在例如底部输入传送带130的热的表面上。如果该表面没有被涂覆上油，那么应该要避免与这样的热表面接触，即使只是几秒钟。如果过多数量的预成型片材料没有从该底部输入传送带130上脱离，该预成型片材料可能在该剥落板或油盘延长区域158处产生阻塞，并且在该没有被脱离的预成型片妨碍食品产品到达该输出传送带140时而引起加工停止。

在一个典型的油炸锅中，根据产品实际被油炸的数量油炸油的更新时间可以是若干小时。该更新时间是一个时间量，其被认为是在油炸锅中，由于油的损耗而被替换的相同体积的烹制油。油的损失部分是由于油粘附，或被食品产品吸收。新鲜的烹制油必须被连续的或周期性的添加到该油炸锅中以替换损耗的油。但是，象这里所公开的一样，新鲜油的使用事实上会增加预成型片不从该底部输入传送带130上脱离的可能性。本发明人已经发现这个现象是由于新鲜烹制油和使用过的烹制油之间在界面张力上的巨大差异所致。

因此，需要存在一种控制面团预成型片的粘附以便于预成型片释放到油炸油中。需要存在一种用于传送并加工面团产品的方法，其中该产品不会过度的粘贴或粘附在加工表面上。更具体地，需要存在一种用于允许面团产品被处理、传送并被加工的系统，其中，产品与表面的界面粘附被控制在一个所需的水平。由于新鲜烹制油的存在，当界面粘附最大时，在面团油炸锅的启动期间，特别需要这个系统。

                              发明概述

本发明包括一个控制食品产品和加工表面之间界面张力的系统。本发明包括对用于加工食品产品中的油的成分的调整，并结合了对与该食品产品接触的表面的处理。所需要的界面张力的大小通过控制下列一个或多个参数获得：油的成分，食品产品的成分，与该食品产品接触的表面积的大小，或这些要素的任何组合。上述及本发明的其它特点和优点将在下面所述的发明详述中被清楚的说明。

                              附图简述

本发明的新颖性特征在所附的权利要求书中指出。但是，对本发明本身，以及一种优选的实施方式，及其进一步的目的与优点，通过阅读下面对所举实施例的详细说明并参考附图后可以更好的理解，其中：

图1是现有技术中已知的单模成型油炸锅的示意图；

图2a，2b和2c是显示出未被处理的，具有相对平滑表面的金属加工表面的放大图；

图3a，3b和3c是显示出不平坦表面特征的有磨损的金属加工表面的放大图；

图4是在各种剪切速率值下，使用过的油和新鲜油的温度分别在70

(室温)和194

下的粘性图。

参考标号

100油炸锅组件

102输入区域

104输出区域

120顶部传送带

130底部输入传送带

140底部输出传送带

132输入侧辊

134浸没辊

136，138辊

152油

158剥落板或油盘延长区域

30刻痕或凹槽

402，406使用过的油的粘性值

404，408新鲜油的粘性值

                             发明详述

虽然本发明是参照优选实施例来进行具体说明的，但是其他的实施例也是可能的。这里所公开的概念可以用于任何系统，在该系统中烹制油在加工表面和食品产品之间提供了较高水平的界面张力。零食片面团被用于描述本发明，但其仅仅是许多其他可根据本发明的实施例加工的产品中典型的示例。

在油炸锅中，该概念包括添加与油形成混合物的颗粒或液体。该概念同样包括向油中添加液体，该液体包括乳化剂，该液体与油形成溶液。

与食品产品和表面的粘附有关的油是存在于该食品产品和该产品-接收表面之间的油。本发明的该概念同样涉及对与该食品产品接触或匹配的该产品-接收表面的调整，以控制该食品产品与所述表面的粘附。

然而，本发明并不局限于只使用在此提到作为例如乳化剂的油添加剂和表面-活化剂(“表面活性剂”)的材料。其它类似的材料同样可以被使用以控制或影响产品与加工表面之间的烹制油的总界面张力。在所示的实施例中，各种物体和层以适于示出的比例画出，而不是以实际物体的比例画出。在此使用的该术语“粘附”和“界面张力”在本申请中有些时候交叉使用，并且两个术语描述该力是分离两个表面所需要的力，在该两个表面之间具有一个夹在其中间的液体薄层。

炸制食品产品

在典型的油炸锅中，炸制食品产品被烹制并在被消费前被后续加工。通过举例但并不是限制，炸制食品产品可以是鱼，鸡，饼干，油炸圈饼，或零食片面团的中的任意一种。

在一个油炸锅中，预成型面团片最初沉入油中，但随后当该面团中的水在烹制过程中蒸发后，该面团片逐渐开始上浮。通常，预成型片的比重随着在烹制中蒸汽的蒸发而逐渐下降。通常面团在被烹制前具有大约1.0的最初比重。炸制油(或烹制油)在350 

通常具有大约0.8的比重。在一个优选实施例中，例如马铃薯片或预成型片的最终食品产品具有低于0.8的比重，这允许该食品产品可以漂浮在油上，并且在准备包装时，可以方便地将该食品产品从该油中分离。但是，在另一个实施例中，该炸制产品可以在也可以不在该油中漂浮，这取决于该产品和该烹制油的相对比重。

在食品产品和产品-接收表面的粘附方面，使用新鲜的油和用使用过的油来烹制有很大的差别。例如，在新鲜的烹制油中炸制的面团片具有比所需时间长的粘附在加工表面上的趋势。使用过的和新鲜的油的一些特性相似，但不能将其解释为使用过的油比新鲜的油在炸制食品产品时具有较好的性能。然而，如下所解释的，在控制面团和加工表面之间粘附的方面，使用过的油比新鲜的油具有一些较好的特性。

表面张力

表面张力由液体分子之间的引力引起。在散装液体中，每个分子在所有方向上由相邻分子所产生的牵引力都相同，导致在任意方向上的合力为零。在液体表面的分子被其它在该液体较深内部的分子牵引，并且没有其它在外部的液体分子来平衡这种力。这里可能有较小的由空气分子产生的向外的引力，但是空气比该液体稀薄，所以这种力是可以忽略的。结果是在液体的分子表面有向内的合力。

表面张力被定义为沿垂直于该表面的单位长度上的力。量纲分析显示表面张力的单位在牛顿每米(N/m)上等于焦耳每平方米(J/m²)，因此表面张力同样可以被认为是表面能。

表1显示在三个温度下使用旧的和新鲜的油时所测量的在mN/m单位上的表面张力。这些结果已被预料到并且和已知科学原理相一致。由于在新鲜和使用过的油之间测量的表面张力值没有差别，表面张力不能解释出为什么面团预成型片会粘附在传送带上和其它产品-接收表面上。

                    表1表面张力

粘性

粘性是液体的一个特性，特征为液体内部对流动的抵抗。在探寻新鲜的油与使用过的油的区别中，粘性在各种剪切速率值下被测量。图4是在各种剪切速率值下，用使用过的油和新鲜油的分别在温度70

(室温)和194

下的粘性图。在室温下，使用过的油402和新鲜的油404的粘性值稍有差别，这种差别在较高剪切率值下尤其明显。在这些较高剪切率值下，使用过的油402比新鲜的油404具有较高的粘性值。

然而，参考图4，在194

的油炸温度下，使用过的油406即使在高剪切率值下，其粘性值与使用新鲜的油408相比也没有不同。因此，粘性不能解释在油炸锅中使用使用过的和新鲜的油给炸制性能带来的差异。

界面张力

由科学定义，界面张力是在两种液体分界处测量的表面张力。但是，在此使用的界面张力描述为将食品产品从加工表面分离所需要的力。该术语界面张力是一个测量值，即使这里在面团预成型片和用油涂覆的加工表面之间的分界处有两个固体-液体界面(面团-油，和表面-油)。这两个界面理论上具有独立的界面张力值。该界面张力的测量值是使具有较低的界面张力的该固体-液体界面分离的力。具有较高值的界面保持完整，并且形成这个界面的两种材料不受力分开。

在另一个实施例中，界面张力被定义为利用Instron公司的Instron通用测试机器，将涂覆有油膜的4.5英寸直径的光滑不锈钢钢板从面团预成型片上分离所需要的力。新鲜的油是之前没有被用于烹制食品产品的烹制油。旧的油是已经用于烹制例如马铃薯片和包括烹制随后的副产品的食品产品的烹制油，这种油通过与氧和其它化学品反应而降解。

在一个测量方法中，新鲜的油具有大约每平方厘米769达因的界面张力，而使用过两小时的旧的烹制油具有大约每平方厘米288达因的界面张力。所给出的这种差异主要是该旧的油只是被用于烹制食品产品两小时。在较高温度下使用的油产生极性化合物，该化合物降低了在食品加工表面上的油之间的界面张力与在例如面团预成型片的食品表面上的湿度。

在另一些测量方法中，表2显示了在三种温度下，使用旧的和新鲜的油时，在mN/m单位下的界面张力。使用了DuNouy张力计70545(CSC科学有限公司)进行了这种测量。

在表2中的所有三个温度下，值得注意观察的是，新鲜的油具有大约相同的表面张力值。反之，使用过的油随着温度的升高具有逐渐降低的界面张力。在新鲜的和使用过的烹制油的表面张力值之间的明显的差异有助于解释为什么使用过的油比新的油在烹制预成型片和其它食品产品中更为优选。新鲜的烹制油在其连续地烹制食品产品大约30分钟后，显示出使用过的油的特性，该30分钟的烹制过程取决于该油炸锅的大小和每单位的油所烹制的食品产品的数量。

                   表2界面张力

添加剂

在本发明的一个实施例中，添加剂被加入到新鲜的烹制油中以降低该最终混合物或溶液的界面张力。添加剂可以包括足够小的固体颗粒以使其悬浮在油中。这种添加剂可以包括蛋黄素和可食用的乳化剂。

添加剂同样可以包括表面活性剂和乳化剂。这种添加剂可以完成油的乳化的形成并且水溶性化合物可以从烹制食品产品中分离。或者，这种添加剂可以完成与油形成溶液。这种添加剂可以包括下述化合物中的一种或多种：甘油一酸酯，甘油二酯，维生素E，蛋黄素，羧甲基纤维素(CMC)，胆固醇，角叉菜胶(carageenin)，羊毛脂，阿拉伯胶，黄蓍胶，刺梧桐胶，瓜尔胶，棕榈酸，硬脂酸，油酸，亚油酸，花生四烯酸，山梨醇三油酸酯，单硬脂酸丙二醇酯，和单硬脂酸甘油酯。添加剂同样可以包括从炸制食品产品中自然衍生出的化合物。 

加工表面

除了油成分之外，其它影响界面张力的加工条件是产品-接收表面的物理性质。该成分和与食品产品接触的加工表面的纹理影响着到底需要多大的力使该食品产品与该加工表面分离。通常，加工表面是一个光滑的金属表面。根据本发明，成分或产品-接收表面的纹理的调整可以在减少界面张力和食品产品的粘附方面产生重要作用。

图2a，2b和2c是三幅在60倍的放大率下典型的金属表面显微图。这些显微图显示出该表面具有一些纹理，并且其没有肉眼看起来那么的完全光滑。尽管在典型光滑的金属产品-接收表面存在可见的纹理或凹槽，单独这些特征并不足以减少界面张力和食品产品的粘附。

在一个优选的实施例中，不锈钢链网状传送带在与油炸锅一起使用前被喷沙。在使用中时，该链网状传送带将面团预成型片引入到连续油炸锅的热炸制油中。在油炸中产生的气体引起该预成型片在该传送带开始其返回路线来接收更多片前，从该链网状食品传送带上分离。

无论是新鲜的或使用过的烹制油，都需要控制其界面张力，使其值与使用过的烹制油的那些测量值相似。通过在该表面喷沙来改进该产品-接收表面以控制该油的界面张力，可避免食品产品的过度粘附，减少的食品产品的浪费，并且较少的加工混乱的发生。

通常，在本发明的一个实施例中，用于接触食品产品的传统金属表面，例如油炸锅传送带，被磨损以在表面上产生刻痕或不规则的凹槽或凹陷。在一个实施例中，该表面被喷沙以产生磨损。图3a，3b和3c显示在典型金属表面被磨损后的该表面被放大60倍后的三幅显微照相图。图3a和3b中的该刻痕或凹槽30减少了与该食品产品相接触的金属的总表面积。该刻痕减少了食品产品和金属表面之间的该界面张力。磨损可以包括任何变粗糙或给产品-接收表面带来纹理的方法，这些方法可以增加或减少产品粘附。

在另一个实施例中，该表面被定形，成型，预制或塑造以形成刻痕，纹脉，凹槽，凹陷或纹理以减少与给定尺寸的产品相接触的实际表面积。通过该表面的这种处理，在该食品产品和该表面之间的该界面张力被减少并被控制在一个所需的水平。

在另一个实施例中，该加工表面由例如陶瓷，特氟纶

，塑料或其它材料的非传统材料形成。这种材料成分的选择允许在烹制油和食品产品的特定结合中将界面张力控制在一个所需的水平。

在另一个实施例中，如上所述，加工表面的改进和烹制油成分的改进被结合使用以 调整该界面张力和食品产品和加工表面之间的产品粘附。例如，在一个优选实施例中，接触食品和油的该加工表面被喷沙以粗糙地磨损该表面。特别地，该油炸锅送入传送带在使用之间被喷沙。随后，一种或多种添加剂与烹制油在该油炸锅中结合使用。这种添加剂包括，但并不限于，山梨醇三油酸酯，单硬脂酸丙二醇酯，单硬脂酸甘油酯，蒸馏单甘酯，和聚甘油。当面团片在被磨损的送入传送带上被引入该烹制油时，该油添加剂和磨损的表面提供一种以所需的粘附量将预成型片引入到烹制油中的方法。

在本发明中，界面张力的该调整使得在食品产品和任意加工表面之间存在所需的粘附量。该所需的粘附量可充分的防止该食品产品从斜面下滑，并同时防止过多的粘附，该过多的粘附会阻止该食品产品释放到油炸油中。

虽然通过参考优选实施例在此明确示出了本发明并对本发明进行了描述，但本领域熟练的技术人员会理解本发明的形式和细节可以进行不同的变化而并不背离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种在含有新鲜的油炸油的成型油炸锅中辅助预成型面团产品从热的产品-接收表面脱离的改进方法，其中所述成型油炸锅还包括顶部传送带、底部输入传送带和底部输出传送带，所述方法包括以下步骤：

a)将所述底部输入传送带上的所述预成型产品引入到含有所述新鲜的油炸油的所述成型油炸锅中，以使当所述产品被引入到所述新鲜的油炸油时，所述产品与所述底部输入传送带的所述热的产品-接收表面匹配；

b)在所述新鲜的油炸油中炸制所述产品，其中所述产品与所述底部输入传送带分离，向上升起，并与所述顶部传送带接触，从而生产油炸成型的产品；和

c)从所述成型油炸锅移开底部输出传送带上的所述油炸成型的产品；

其中该改进方法包括减少在所述油炸成型的产品和所述底部输入传送带的所述产品-接收表面之间的界面张力的步骤，所述减少所述界面张力的步骤在所述引入步骤a)之前被执行；并且其中所述减少所述界面张力的步骤包括减少与所述预成型面团产品接触的所述产品-接收表面的表面积，从而减少不需要的产品粘附，并且其中所述的减少所述界面张力的步骤还包括将下述化合物中的至少一种添加到所述新鲜的油炸油中：蛋黄素，山梨醇单硬脂酸酯，山梨醇三油酸酯，十八烯酸癸酯和癸丙三醇，或具有亲水亲油平衡HLB值小于5的任何已知的丙二醇单酯化合物族中的任何一种。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述的减少所述界面张力的步骤包括磨损所述产品-接收表面。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述的减少所述界面张力的步骤包括使所述产品-接收表面变粗糙。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述的减少所述界面张力的步骤包括使用具有减少的表面积的预制产品-接收表面，以使所述产品与所述产品-接收表面相匹配。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述的减少所述界面张力的步骤包括将由尺寸在200微米至600微米之间的蛋黄素制成的颗粒在步骤a)中的引入所述产品之前添加到所述产品中。

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