CN102149287A - 生产乳蛋白蛋糕的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产耐储存的以蛋白质为基料的小球的方法，所述小球可以膨胀成轻且脆的零食蛋糕，同时提供蛋白质和钙的良好来源。在优选实施例中，本发明的方法包括制作含有木薯和马铃薯淀粉和乳蛋白衍生物的面团，其中所述乳蛋白衍生物含有乳清蛋白分离物，乳蛋白分离物或酪酸钙。将得到的混合物挤压，切片并在多个干燥机中干燥。此方法生产的耐储存的小球中含有重量比9-13％的水分，将小球进一步加工以生产通常具有低于2％的水分的膨化的乳蛋白零食产品。

Description

生产乳蛋白蛋糕的方法
发明背景
技术领域
本发明涉及一种质地类似于膨化的大米蛋糕的以牛奶为基料的“蛋糕”零食的生产方法。更具体地，本发明涉及一种生产以淀粉和蛋白质为基料的小球的方法，以及由此方法制作的只有很少或没有褐变的最终膨化的食品产品。
背景技术
繁忙的日程继续使得零食变成受欢迎的方式以满足正餐之间或旅行中的饥饿。许多成功的零食产品已经以膨化的玉米和大米的方便和快速蛋糕的形式进行制作。这些产品满足了消费者的快速需求并提供了碳水化合物和其它营养素的良好来源，但是已经证实进一步强化这种零食中的蛋白质很难。
大米的多功能性使之能形成脆的，轻的且方便的膨化零食，这已经被人们了解且受到欢迎。虽然由玉米或大米球制作膨化的食品产品的方法在现有技术中是已知的，但是制作以蛋白质为基料的且益于膨化又没有过多褐变的货架稳定的小球的方法在现有技术中不是已知的。由于大米可以相对容易地膨胀成自支撑蛋糕，因此传统的谷类蛋糕产品大多数来源于大米和谷物。由于褐变问题的存在，当使用例如乳糖时，现有技术不能成功地将乳蛋白加入到膨化的食品产品中。
生产这种以蛋白质为基料的产品的优点有许多。在当今健康意识增长但快节奏的社会，消费者总是渴望新的且不同的方式以享受以蛋白质和牛奶为基料的产品。虽然对蛋白质开发的兴趣由被用来促进减肥的高蛋白质膳食所触发，但是不可否认地是，人体需要各类不同的蛋白质以更好的发挥其功能。牛肉干和金枪鱼是蛋白质的简单来源，但是它们不能提供传统大米膨化蛋糕的脆的质地。代餐和蛋白棒不能提供低卡路里水平的益处。此外，例如蛋白质饮品和鱼的其它来源不能为膨化蛋糕提供方便且容易的储存。本发明已经提出了解决这一问题的方法。
现有技术中生产膨化挤出产品通常涉及在半成品球上施加热量和压力。通常，现有技术中已知的膨化方法主要依靠谷类中的含水量。小球提供了良好的质地特征，生产出高质量的膨化产品，并在生产膨化食品产品之前提供长期的储存。此外，半成品球的使用使得含水量的控制更加精确。含水量可以通过许多方法进行改变，例如干燥，烹制，回火和煮半熟。
如通常已知的，褐变反应是非常复杂的，并且根据使用的反应条件，由糖可能产生许多不同的产物。当与牛奶和乳制品中发现的还原糖，例如乳糖一起作用时，高温，相对高湿和碱性条件全部会促进褐变。尝试在膨化食品中使用牛奶和乳制品经常产生由于褐变反应导致的不好的气味和风味分子。此外，还原糖的褐变反应导致蛋白质质量降低，因此主要使用来源于玉米的糖而不是蛋白质。在过去，已经证实乳蛋白的成功加入在形成用于膨胀至膨化食品产品并提供有效剂量的蛋白质和/或钙的食品淀粉球方面是不成功的。
现代营养学趋势已经看到高蛋白质且低脂肪的膳食的快速流行。尽管在由食品淀粉制作膨化的零食蛋糕领域中进行着改进，但是由于由还原糖引起的问题，将乳蛋白加入零食蛋糕的关注度还是不够的。因此，需要存在一种生产以乳蛋白为基料的蛋白球的方法。此外，需要存在的这种蛋白球以适于生产具有轻且脆质地的膨化的乳蛋白零食产品。理想地，这种方法应该是经济的，并且使用食品加工工业中现有的设备。本发明解决了这一问题并提供了增加健康益处的优点。
发明内容
本发明生产的由淀粉和乳蛋白衍生物制作的耐储存的小球，用于生产具有高含量蛋白质的膨化的以牛奶为基料的蛋糕零食。为了减少由淀粉和乳蛋白之间的麦拉德反应引起的褐变，本发明涉及开发了一种以淀粉/蛋白质为基料的干燥的预混合物的配方，在优选实施例中，此预混合物具有相似的水合曲线。此外，通过使用与至少一种淀粉具有相似的颗粒尺寸的特定的乳蛋白衍生物，确保了淀粉的水合和凝胶的形成。在一个实施例中，本发明使用酪酸钙作为乳蛋白衍生物。在另一个实施例中，本发明使用乳清蛋白分离物。在第三个实施例中，使用乳蛋白分离物作为乳蛋白衍生物。
在优选实施例中，此方法包括两阶段挤压过程，其中，首先将各种干燥成分的混合物进行预处理。随后，获得的挤压物被切片并在多个干燥机中被干燥。加工条件使得最终产品很少或没有褐变。最终获得的小球具有重量比9-13％的含水量。随后，使用大米蛋糕膨化机将小球膨胀至膨化蛋糕，并将其包装用于后续销售和食用。
本发明提供了一种由乳蛋白衍生物制作的以乳蛋白为基料的膨化的食品淀粉产品的经济的方法。优选实施例使用混有乳清蛋白分离物，乳蛋白分离物或酪酸钙的木薯和马铃薯淀粉。此外，此方法生产的以乳蛋白为基料的小球适于作为中间产品用于制作以蛋白质为基料的膨化的零食，此零食具有轻且脆的质地，并且是蛋白质和钙的良好来源，很少或没有与异味有关的褐变。
附图说明
作为本发明特征的新颖性特征描述在所附的权利要求中。但是，本发明本身以及使用的优选方式，其它的目的及其优点将通过参考下述说明性实施例的详细描述并结合附图得到更好的理解，其中：
图1是显示本发明的一个实施例的全部加工过程的流程图。
优选实施方案
乳蛋白通过使用各种方法将其从全脂牛奶中提取出来。一些方法使用酸或木炭，其它方法使用了例如分级筛的物理方式。每种提取方法都保留了某种营养品质并提供了乳蛋白成分的不同的品质和特点。乳蛋白可以被分为酪蛋白，乳清蛋白和与脂相有关的蛋白质。酪蛋白部分占牛奶总蛋白质含量的80％。酪蛋白是pH值4.6且20℃时从原料脱脂牛奶中沉淀下来的有关磷蛋白的家族，这是由于酪蛋白与钙结合形成胶束。可溶的酪蛋白酸可以通过将pH值升高至6.7获得。乳清蛋白占牛奶总蛋白质含量的20％，它是在低pH值水平可溶的少数几个蛋白质中的一种，在低pH值时其它来源的蛋白质会凝结并沉淀。
现在通过参考图1描述该创造性发明的一个实施例。包括木薯淀粉，马铃薯淀粉和乳蛋白衍生物的各种干燥成分在批次预混合步骤102中被一起混合，批次预混合步骤102的特点是低剪切混合各种干燥成分。认为乳蛋白在木薯和马铃薯淀粉的膨胀中发挥很好的作用，部分是因为是它们与具有17％和21％直链淀粉含量的淀粉具有交联能力。随着交联度的增加，膨胀量降低。使用具有相似水合曲线的化合物更有利，使得蛋白质和淀粉完全凝胶化。在此使用的术语“水合曲线”指分子结合水的特性，具体指吸收水的亲和力和速度。越接近平衡的水合速度，凝胶过程越成功并且麦拉德反应引起的褐变的可能性越小。使用相似颗粒尺寸同样确保成功的凝胶生成并减少褐变。在马铃薯淀粉的例子中，所使用的淀粉中的至少一种的颗粒尺寸一般落入8至100微米的范围；而乳蛋白衍生物的颗粒尺寸通常落入10至200微米的范围。
许多成分都会影响加热的淀粉-水的分布特性。在这些成分中，能影响最终面糊粘度和凝胶强度的成分是糖，特别是牛奶衍生物中的乳糖。糖主要是和淀粉竞争水并且这能导致成块和延迟淀粉水合。当成块时，外层吸收水并变得更粘从而阻止其他的水分子到达需要更多水以进一步进行凝胶的颗粒的内部。水结合特性和聚合物之间的相互作用对凝胶生成是重要的。不同的糖对凝胶过程具有不同的影响。本发明将淀粉与乳蛋白结合，其中乳蛋白已经被处理过从而降低了高含量的糖并因此具有相似的水合曲线。
在一个优选实施例中，使用的乳蛋白衍生物是酪酸钙。这一牛奶衍生物由干燥的脱脂奶粉合成并具有92％的蛋白质。酪酸钙蛋白质比乳清蛋白分解速度更慢，因此为人体持续提供氨基酸和长期的蛋白质的释放。这还消除了分解代谢的环境。酪酸钙显示了最低的吸水性，它是营养的，并提供了钙的良好来源。这些特性使得酪酸钙理想的用于婴儿配方，营养粉，钙强化剂和营养棒中。用于面团中的适合的商业可用的酪酸钙例如Mainstreet Ingredients公司销售的。
在另一个优选实施例中，乳蛋白衍生物是乳清蛋白分离物。乳清是牛奶的浆液或似水部分，含有糖，矿物质和乳白蛋白，乳白蛋白是在干酪生产中发现的从较稠的或较多的可凝结的凝乳中分离出来的。乳清蛋白是纯的，天然的，高品质蛋白质，富含必须氨基酸。乳清蛋白分离物是最纯的，并且是乳清蛋白的浓缩形式。根据产品的不同，乳清蛋白浓缩物具有29％至89％的蛋白质和8％的糖。分离物比浓缩物被更好地过滤并由新鲜甜牛奶制作以产生较高的蛋白质含量，去除脂肪，碳水化合物，灰分和水分。根据过滤方法，它含有90％或更多的蛋白质，少量或没有脂肪，乳糖或胆固醇。用于面团中的适合的商业可获得的乳清蛋白分离物包括例如由Davisco公司获得的Davisco BiProTM乳清蛋白分离物。
在另一个优选实施例中，牛奶蛋白衍生物是乳蛋白分离物。乳蛋白分离物通过超声过滤和离子交换加工技术制备具有90％的蛋白质，1％的脂肪和0.2％的乳糖。这些高度可溶的蛋白质混合物在烘焙产品，液体营养补充剂和许多其它类型的食品中是有用的。它们的低灰分(矿物质)含量在降低异味的作用中是重要的。乳蛋白分离物是牛奶(乳清和酪蛋白)中发现的所有蛋白质的混合物。它具有来源于它的乳清和酪蛋白组分的氨基酸曲线，并且它可以保留这两种组分的许多功能特性。用于面团的适合的商业可获得的乳蛋白分离物包括例如Kerry获得UltranorTM的乳蛋白分离物。下面的表1显示了用于本发明中的乳蛋白分离物的组分。随着使用的有机原料，化学组分中可能有一些变化并且提供的信息是近似的。
表1.乳蛋白分离物的常规化学组分
  脂肪％   1.5
  蛋白质％   86分钟
  水分％   4
  灰分％   6
  碳水化合物％   ＜1
  乳糖％   ＜1
提供下面的例子以说明本发明的面团的组分并且这些例子不是为了以任何方式来限制本发明的范围。这些例子列出了制备要膨胀的面团中的预混合步骤102中干燥的成分的重量百分比。如通过这些例子所显示的，面团含有重量比21.8％至29％的木薯淀粉，重量比25％至37％的马铃薯淀粉，和重量比35％至45.25％的乳蛋白。例子4-8使用了乳化剂。当与水混合时，乳化剂趋于使它们自己在水界面排列以降低此区域的界面张力。因此，还少量使用甘油单酯或甘油二酯以形成需要的面团组合物。还少量使用盐以大体改进最终产品的膨胀能力。通常，盐增加了膨化挤压过程中淀粉的糊精化作用。
例1
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  BiPro乳清蛋白分离物   35.00
  盐，谷类   0.75
  马铃薯淀粉   37.00
  木薯淀粉   27.25
例2
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  酪酸钙   35.00
  盐，谷类   0.75
  马铃薯淀粉   37.00
  木薯淀粉   27.25
例3
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  BiPro乳清蛋白分离物   45.2500
  盐，谷类   0.7500
  马铃薯淀粉   25.0000
  木薯淀粉   29.0000
例4
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  BiPro乳清蛋白分离物   35.00
  盐，谷类   0.60
  马铃薯淀粉   36.60
  木薯淀粉   26.80
  乳化剂   1.00
例5
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  BiPro乳清蛋白分离物   45.00
  盐，谷类   0.60
  马铃薯淀粉   31.60
  木薯淀粉   21.80
  乳化剂   1.00
例6
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  ltanor 9060乳蛋白分离物   35.00
  盐，谷类   0.60
  马铃薯淀粉   36.60
  木薯淀粉   26.80
  乳化剂   1.00
例7
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  Ultanor 9060乳蛋白分离物   45.00
  盐，谷类   0.60
  马铃薯淀粉   31.60
  木薯淀粉   21.80
  乳化剂(Dimodan)   1.00
例8
本发明的组合物包括下面示出量的每个组分。
  成分   数量(重量比)
  酪酸钙   35.00
  盐，谷类   0.75
  马铃薯淀粉   34.00
  木薯淀粉   24.25
  膳食纤维FM   5.00
  乳化剂(Dimodan)   1.00
继续解释优选实施例，在预处理步骤104，将蒸汽和液态水添加至来自预混合步骤102所混合的干燥的成分中。对于200lbs/小时的预混合流速，常用的添加蒸汽的速度是60lbs/小时。在预处理器中保持添加的水，以使蒸汽和水的添加的总量产生重量比25％至37％的预处理过的混合物的含水量，且优选重量比28％至34％。这通常在预处理器中(例如阶梯式连续水合和混合单元)获得15至200秒，且优选30至180秒的停留时间。由预处理步骤104生成的面团在90°F至150°F，优选100°F至140°F的温度离开此预处理器。
预处理的主要目的是水合并使混合物部分凝胶化。根据定义，凝胶作用是在水分和热量的存在下进行的一种现象。淀粉和蛋白质颗粒需要热量形式的能量以打开分子结构并开始水合。蒸汽在此混合物中提供了高度的扩散，使得水合，粘合易于进行和分布均匀。
接下来，通过对于成分的最佳混合来说1000至1400psi的双螺杆挤压机对预处理过的混合物面团进行第一挤压步骤106。可接受的挤压机是Clextral有限公司制作的例如BC-45型的包括五个料筒区域的双螺杆型挤压机。预水合面团首先被送入第一区域并通过双螺杆挤压机的作用以连续的蒸汽将其向前推进流经各料筒区域。在优选实施例中，料筒区域1被设定在75°F至110°F之间。料筒区域2被设定在75°F至150°F之间。料筒区域3被设定在120°F至270°F之间。料筒区域4被设定在150°F至300°F之间。料筒区域5被设定在150°F至325°F之间。增加的热量通过机械和热的方式帮助实现需要的“烹制”水平。螺杆速度被设定在155至175RPM之间。在第一挤压机中的停留时间通常是15至90秒，较优选30秒至75秒。挤压物在150°F至220°F，优选170°F至210°F之间的温度离开第一挤压机，同时具有16％至32％，优选18％至30％，更优选20％至28％的含水量。
为了使聚合物得到需要的交联度，形成需要的面团的密度，随后在优选实施例中，在第二挤压步骤108中，将挤压物送入通过没有加热的，具有650-950psi范围的单螺杆挤压机。对于这一第二挤压步骤，可接受的单螺杆挤压机是Bonnot公司制作的食品加工挤压机。两步挤压的产品是大约1-1.5英寸直径的粘着的面团绳，其随后被送入模具。在第二挤压步骤的最后，此挤压物通常具有100°F至160°F，优选110°F至150°F的温度。
随着面团绳通过挤压机并通过模孔产生挤压产品，在切割步骤110中，一个或多个刀片将此产品切断至需要长度的球。通过在自身具有多个小刀的模板上安装此刀片，可以容易获得较小尺寸的球。优选球的尺寸是2.5至3.5g/100片。在一个实施例中，模具具有大约50至70个孔并且四个高速刀片的切割速度是36.9RPM。假定通过上面描述的移动速度，每小时可以产生2000lbs的球。一旦离开，这一阶段的面团包括20％至28％，优选22％至26％的含水量。
在面团被切割成球之后，此产品被推进至干燥阶段112以减少含水量。在一个实施例中，球被传送至3步干燥加工，在三个单独的干燥机中进行干燥，干燥机的温度范围是150°F至185°F，较优选160°F至175°F。在第一阶段，球被传送至振动式干燥机以将小球的表面干燥并防止结块。在大约5-11分钟，优选8分钟干燥之后，小球将具有18％-24％，且优选20-22％的含水量。随后，小球从此振动式干燥机被气动传送至第二干燥机，在此它们将在150°F至185°F，优选160°F至175°F的温度下停留大约20-30分钟，优选25分钟。随后，小球被传送至最终干燥机进行60-90分钟，优选1小时15分钟。在干燥加工112结束的时候，最终小球将含有重量比7％至15％，优选9％至13％的水分。
干燥的含有蛋白质和淀粉的小球随后可以被储存在控温仓库中多达365天或可以直接被加工。例如，一旦所有的干燥步骤结束，小球可以被送入大米蛋糕膨化台114。具有多个腔的膨化机对本领域的技术人员是熟知且理解的。膨化机具有多个通常是圆形的膨化腔，每个具有内表面和腔体积。一定体积数量的小球被放置于此腔中并发生体积膨胀。在腔中增加压力和温度使得小球变成无定形的，并在此腔中快速降低压力，无定形的淀粉颗粒膨胀至膨化的食品产品。膨化现象由小球的淀粉材料中具有的水分变成水蒸气的突然膨胀并且此水蒸气快速扩散至小球外部所产生的。适合的膨化机是澳大利亚，NSW，St.Peters的Real食品有限公司制作的和纽约，Liberty的Ideal零食有限公司制作的，并含有用于将小球放置于圆柱体腔中的容量送入系统。任意地，此腔可以被特别制作以产生对于消费者来说更有吸引力的形状，例如月亮或乳酪楔形。
最终膨化的奶制品的含水量低于重量比2％。最终膨化的蛋糕牛奶零食还含有重量比15.25％-29％的木薯淀粉，重量比17.5％-37％的马铃薯淀粉，重量比20％-45.25％的乳蛋白衍生物组分，基于每份28g的零食具有5g蛋白质。局部调味喷洒，在可选的调味步骤116中，将调味品，油和盐添加至最终产品。随后此产品可以被包装118用于后续销售和消费者的食用。
虽然参照优选实施例对本发明进行具体说明，但是本领域的技术人员应当知道在不背离本发明的思想和范围的情况下是可以进行形式和细节的各种改变的。例如，此方法中的一些步骤可以批次或连续加工进行。本领域的技术人员可以将在此列出的那些组分用其它相当的成分进行替换。在此使用的术语和表述已经作为说明书的术语并不是为了限制；并且因此不是为了排除等效物，但相反它是为了覆盖在不背离本发明的精神和范围下使用的任意且所有的等效物。

Claims (22)

1.一种面团，所述面团包括重量比为21.80％-29.00％的木薯淀粉；25.00％-37.00％的马铃薯淀粉；35.00％-45.25％的乳蛋白；并且其中所述乳蛋白和所述木薯淀粉和马铃薯淀粉具有相似的水合曲线。
2.根据权利要求1所述的面团，其中所述乳蛋白选自由乳蛋白分离物，乳清蛋白分离物和酪酸钙组成的组中。
3.根据权利要求1所述的面团，其中所述淀粉和乳蛋白的组分具有相似的水合速度和相似的颗粒尺寸。
4.由权利要求1所述的面团制作的可膨胀的小球。
5.根据权利要求4所述的小球，其中含水量的重量比介于9％至13％之间。
6.一种制作以乳蛋白为基料的膨化的食品零食的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将具有相似水合曲线的淀粉组分和乳蛋白组分进行混合以形成以蛋白质为基料的面团；
b)预处理所述面团；
c)将所述面团进行挤压形成面团绳；
d)将所述面团绳切割成小球；
e)干燥所述小球；和
f)将所述小球在大米膨化机中进行膨化，从而形成以乳蛋白为基料的膨化的食品零食。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述的淀粉组分包括马铃薯淀粉和木薯淀粉。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述的乳蛋白组分选自由乳清蛋白分离物，酪酸钙和乳蛋白分离物组成的组中。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述的乳蛋白组分和至少一种淀粉组分具有8至200微米范围之中的颗粒尺寸。
10.根据权利要求6所述的方法，其中步骤a)还包括将盐与所述淀粉组分和蛋白质组分进行混合。
11.根据权利要求6所述的方法，其中步骤a)还任选包括将乳化剂与所述淀粉组分和蛋白质组分进行混合。
12.根据权利要求6所述的方法，其中由步骤b)产生的所述面团具有重量比28％至34％的水分。
13.根据权利要求6所述的方法，其中挤压步骤c)包括用双螺杆挤压机，随后用单螺杆挤压机进行的两步挤压法。
14.根据权利要求6所述的方法，其中挤压步骤c)结束时，所述的面团绳含有重量比为22％至26％的含水量。
15.根据权利要求6所述的方法，其中步骤e)所述的干燥过程具有160°F至175°F的温度。
16.根据权利要求6所述的方法，其中步骤e)所述的干燥过程是三步法，包括：
振动式干燥机阶段，其中将所述小球干燥5-11分钟；
第二干燥机，其中将所述小球干燥20-30分钟；和
最终干燥机，其中将所述小球干燥60-90分钟。
17.根据权利要求6所述的方法，其中干燥步骤e)结束时，所述的小球含有9％至13％的含水量。
18.根据权利要求6所述的方法，其中小球膨化步骤f)包括将所述的小球传送到大米蛋糕膨化平台，并且其中所述小球发生体积膨胀成为单个膨化的食品产品。
19.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：
g)将所述膨化的食品零食进行调味。
20.一种膨化的蛋糕零食食品，包括重量比为：
15.25％-29.00％的木薯淀粉；17.50％-37.00％的马铃薯淀粉；20.00％-45.25％的乳蛋白衍生物；28g/份的食品零食含有5g蛋白质；和其它微量成分。
21.根据权利要求20所述的零食食品，其中所述乳蛋白衍生物选自由乳清蛋白分离物，酪酸钙和乳蛋白分离物组成的组中。
22.根据权利要求20所述的零食食品，其中所述微量成分是盐，甘油单酯和甘油二酯以及糊精。
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