CN107249337B - 将原生玉米颗粒快速转化为粉糊和成品的系统 - Google Patents

Abstract

一种在短时间内将整粒玉米转化为粉糊的系统。所述系统包括用于将果皮和茎从核中除去的装置，剩余物被研磨成合适微粒大小的面粉。所述面粉与水和石灰相结合并被混合6‑12分钟，达到约50摄氏度的最终温度，并且其中发生糊化形成粉糊。另外的设备随后将所述粉糊破碎成一定大小以进一步处理。

Description

将原生玉米颗粒快速转化为粉糊和成品的系统

技术领域

本发明涉及从原生的、未煮过的、整玉米颗粒的起始材料制备玉米制品，将那些颗粒处理成粉糊(masa)，片制粉糊并从其中形成熟制品。在石灰存在的情况下，不作外部加热或烹饪就会发生玉米的碱法烹制(Nixtama lization)。成品包括玉米粉圆饼、玉米粉圆饼片、玉米片、玉米饼卷以及各种形态的小吃制品。

背景技术

本发明源于将玉米、包谷(maize)等转化为可食用和消化食物的古老方法。居住在中美洲的土著居民在欧洲探险家到来之前就已经知道该方法。

碱法烹制是纳瓦特语，指用于在碱性水中烹饪和浸泡玉米。早期的浸泡液被简单地倒入当地的下水道系统，但这在我们现代环境是不可接受的。

被称为煮玉米水的液体在该过程完成后被排出，剩余的玉米被冲洗以除去其表皮的一部分和过量的碱。此时，这批玉米被称为碱法烹制玉米，其可以被研磨以生产被称为粉糊的面团，用于制成玉米粉圆饼、玉米粉蒸肉、玉米糕 (tlacoyos)等；或者可以将其整体再次煮沸，以生产用于玉米汤的膨化的煮玉米。

碱法烹制发明于3500多年前的古代中美洲，现为墨西哥和中美洲。该地区选用的碱是氢氧化钙(熟石灰)。碱法烹制随着玉米文化传播到美国西南部，在那儿碱法烹制玉米(nixtamal)被美国当地人称为玉米粥，而碳酸钾(钾碱) 和碱液是常见的基础。碱法烹制减轻了负责研磨玉米这一繁重劳动的妇女的工作量。未经处理的玉米用手工非常难以研磨，特别是使用传统的中美洲磨盘和石臼(metate e mano)：石桌和擀面杖。

碱法烹制的碱性水可部分溶解玉米的硬皮(果皮)，使籽粒更快地吸收水分，更容易研磨。除了这个根本的好处，碱法烹制还可以做到更多。

碱法烹制的玉米具有惊人的香气和味道，这就是为什么玉米粉圆饼尝起来不像普通玉米粉面食的味道。

碱法烹制的玉米制成极好的用于玉米粉圆饼、玉米粉蒸肉和玉米糕等的理想粉糊。未经该处理的玉米没有-我们后面会看到这是为什么。

与青甜玉米相比，成熟玉米的可用烟酸不足。其含有大量结合烟酸(作为与蛋白质相关的苷类)，并通过碱处理释放它。当欧洲的探险家把玉米作为主食时，他们并没有意识到这个关键事实。

因为西方制粉工艺很先进，他们没看到碱法烹制的需要。结果，因缺乏烟酸引起的可怕疾病，糙皮病，困扰着、有时甚至杀死较贫穷的欧洲人和欧洲裔美国人，这些人主要以玉米为食。

如果使用氢氧化钙作为碱，玉米的钙含量就会升高。许多以吃玉米粉圆饼为主食的人，主要的钙源来源于碱法烹制的玉米。

“碱法烹制”是在石灰溶液中烹饪包谷籽粒的工艺流程，浸泡和洗涤它们以获得“碱法烹制玉米(nixtamal)”。然后将该碱法烹制玉米用石磨研磨以获得碱法烹制面团或粉糊。各种成品(例如玉米粉圆饼、玉米片、玉米粉蒸肉、炸玉米粉圆饼、玉米饼卷、辣肉馅玉米卷、玉米粥等)都是从该粉糊制得的，其中玉米粉圆饼是最受欢迎的。整玉米颗粒用于制造玉米粉圆饼，其中用于制作玉米粉圆饼的粉糊面粉通过称为碱法烹制的传统方法制备。

在碱法烹制过程中，玉米颗粒的钙含量根据浸泡玉米颗粒的时间显著增加。在碱法烹制的过程中发生同时存在的水和钙的扩散过程，影响最终产品的物理化学特性。

术语碱法烹制是指将玉米转化为食品如玉米粉圆饼和零食(玉米片、玉米粉圆饼片和玉米饼卷)的碱性烹饪过程。

这种碱性烹饪技术软化果皮并允许胚乳吸收水分，从而便于其碾磨。碱法烹制玉米被洗涤数次以除去多余的石灰、包谷种皮和其它固体。然后将这种材料研磨成面团(粉糊)，制成玉米粉圆饼和其他食品。该碱法烹制玉米还要被研磨和脱水以获得用于制造玉米粉圆饼的面粉(Sahai等，2001)。然而，传统的碱法烹制过程产生大量的污水，需要长时间的浸泡时间(12-16小时)和高废液排放(3-10升污染排放/千克玉米)。

由于传热效率低，传统的碱法烹制也具有较大的能源成本。所有这些因素都有重要的经济和商业意义。该方法的另一个缺陷是需要各种用于烹饪和浸泡 (浸渍)阶段的设备，这些设备很昂贵并且需要在玉米粉圆饼/零食生产者设施中占用大的空间。

为可接受的粉糊建立一致性的最佳条件仍然被认为是一种基于经验和科学直觉的工艺。人们普遍认为，玉米的物理特性是影响碱法烹制过程的重要因素。

使用研磨过的整玉米颗粒生产适于生产玉米粉圆饼的粉糊并不新鲜。 Vaquiero(1986年)通过在选择的碱法烹制过程中使用整玉米颗粒开发了一种方法(美国专利第4，594，260号)，其包括将外皮从颗粒分离以形成外皮部分和胚乳-胚芽部分，仅使外皮部分进行碱法烹制例如通过在碱性溶液中加热，然后将该碱法烹制的外皮部分与未处理的胚乳-胚芽部分相混合。该混合物适用于生产适合制作玉米粉圆饼的优质玉米粉。

很多最近的尝试已经研究了在碱法烹制之前分级玉米颗粒的效果，从而减少废水的排放量。参见例如Martinez-Montes等，2001年(美国专利第6,265,013号)和Sanchez yde la Camara，2002年(美国专利第号6,358,550号)。然而，这些尝试都关注在果皮部分的碱法烹制。

多年以后Brubacher(2004年)研制了一种使用研磨过的玉米颗粒生产面粉和面团的方法(美国专利第6,818,240号)，在研磨之前，外皮和尖端被从玉米颗粒除去，其中研磨的玉米生成胚乳/胚芽粉。然后将胚乳/胚芽粉保湿并用直接和间接加热烹制，使面粉中约10％至约50％重量的淀粉糊化。

Eckhoff等(2006年)描述了使用玉米面作为基础原料的碱法烹制过程(美国专利第7,740,895号)，减少了形成高质量粉糊所需的水和石灰的量；该方法使用干磨的(玉米渣、玉米面和玉米粉)部分代替玉米籽粒。任何这些部分可以单独进行碱法烹制，以形成用于做玉米粉圆饼、脆片的高品质粉糊，或供顾客消费的速食粉糊。此外，在所有已审查的专利中，包括通过施加热量来烹饪研磨的玉米部分、石灰和水的混合物，作为其生产粉糊的基本步骤。

2007年5月22日公告的Sabritas美国专利第7,220,443号和2012年2月7日公告的美国专利第8,110,239号公开教示向面粉、水石灰混合物中加热，从而实现糊化以形成粉糊面团。该设备要求及其使用，例如挤压机，导致生产过程相对较慢。

发明内容

本发明公开了一种以原生的、整粒玉米为起始材料生产粉糊和其他玉米制品的系统，该系统可在大约20分钟的短时间内将起始材料转化成成品。该系统的功能组件是其控制件，包括玉米秤；以及颗粒预碾磨处理装置，用于去除颗粒果皮和其它颗粒部分。另外，颗粒预切割装置用于在碾磨之前将颗粒切割成更小的碎块，从而能够进行更快的碾磨操作以产生优选微粒分布的面粉。系统中的另一个称重装置用于量出面粉、石灰和水的比例量，用于存放入混合器装置中，该混合器装置被可操作地控制以控制被混合成分的旋转速度、持续时间和温度，以实现碱法烹制，从而生成粉糊面团。该装置用于将粉糊面团转移到面团破碎器中，以将面团减小成小块，以便于片制(sheeting)或其他处理从而生产所需产品。

本发明的总的目的是在大型商业规模的基础上生产出使用原生玉米颗粒生产玉米粉糊的系统，而不是专门准备的玉米粉作为起始产品，从而实现原生材料实用的经济性和生产中的整体速度。

本发明的另一个目的是使得能够进行连续的系统调整以在成品中获得更好的味道特征。

本发明的又一个目的是使得玉米基质产品(corn bases products)的商业生产者能够在玉米颗粒起始材料的范围内自给自足。

本发明的另一个目的是使得能够生产一致的粉糊，而不管起始玉米颗粒材料的质量如何。

本发明的再一个目的是在不需要颗粒浸泡和烹饪时间的情况下，在生产粉糊中实现充分的糊化和碱法烹制。

本发明还有一个目的是使粉糊生产能够与社区环境标准相兼容，以避免任污水排放流入社区废物处理系统。

鉴于以下公开的附图和本文的操作特征的全面描述，对本领域技术人员来说根据对本发明的完全理解，以上这些和其它目的将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的原理制造的粉糊制造系统的排出侧的正视图；

图2是类似图1但显示了粉糊制造系统的进料侧的视图；

图3是示出了特别适用于本发明的系统的混合器装置的一组10个视图；

图4是示出了特别适用于本发明的系统的粉糊面团破碎机或粉碎机的一组4 个透视图；以及

图5是一组共9个视图，其中2个是在图4所示的粉糊面团鼓吹器(preacher) -粉碎机的透视图。

具体实施方式

在附图中示出，特别是图1和图2所示，系统10用于从原生玉米颗粒和相关的玉米基质产品制造粉糊，该系统10根据本发明的原理进行配置。控制中心站 11在附图中显示为软件和固件，这几个控制件方便操作系统的步骤。

更具体地，由于该系统10是一组统一的组件设备，其自动控制用来协调各个组件的功能，而不需要需人类的不断干预。遵循一个控制计划，使系统运行和整体功能从原生颗粒玉米生产粉糊。

控制1：从玉米粉圆饼，玉米粉圆饼片，玉米片或玉米饼卷以及类似产品组中选出最终产品。

控制2：选择玉米品种。参见下表1-3，可以从中进行选择并评估玉米的特性。

控制3：称量装载到该系统中的玉米量。

控制4：玉米颗粒的处理，预碾磨，通过浸泡，磨损去除果皮，预切颗粒以使得能够除去附加的果皮、玉米芯、茎或其他玉米部分。

控制5：果皮去除量和玉米残余量的评估。

控制6：将残余的玉米碾磨/研磨成具有所需微粒分布的面粉，即将粒度控制到最理想的范围。

控制7：装载多齿混合器12，如标记 13中 所示，以适当的比例选择面粉和石灰的量。

控制8：优选的水温下，在选定体积的水中，向混合器12中的干燥成分供水。

控制9：将干料面粉、石灰与水混合一选定的时间段，直到达到混合物的预选温度并发生形成具有所需糊化度和水分含量的粉糊面团体的碱法烹制。

控制10：从混合器12中取出粉糊面团体后，将面团转移到粉糊粉碎机13中，如图4和图5所示，以将其大小缩小到相当于足球到棒球的尺寸范围，从而允许粉糊冷却并停止碱法烹制。

控制11：将粉糊部分片制成预选厚度和成形件。

控制12：在烤箱、油槽或类似物中烹饪所述成形件，以获得所选择的最终产品。

控制13：品尝员(taste panel)试验最终产品的味道、脆度和外观，如果需要，在上述控制中进行必要的调整，以获得完美的产品。

上面列出的十三个控制可以作为事项指示(matter dictate)被添加、扩展或删除并被确定。然而，所有控制都将通过触摸屏连接到主/首控制。该主控制将被编程以能够从产品到产品、从玉米类型到玉米类型的快速更改。

可以从巴西公司Industraias Machina Zaccaria S/A，13484-016Limeira /SP-Brasil获得影响玉米颗粒的去胚芽的合适的装置，从而能够实现去除果皮和胚芽。

适用于实现预切割玉米颗粒的合适的设备可从Urschek LaboratoriesIncorporated of Valpariso，Indiana，48384获得。Comitrol处理器型号1700 和3600型适合执行此功能。

一般过程和粉糊数据操作范围

表1

表2

表3

表3

表3

表3

表3

Claims (4)

1.一种在小于30分钟的时间段内将未烹饪过的整粒玉米转变成用于制造可食用的玉米制品的粉糊的方法，其包括：

称量用来处理和转化为粉糊的一批颗粒；

使所述颗粒表面湿润；

去除所述颗粒的果皮部分和胚芽成分；

将所述颗粒切成预碾磨微粒；

将所述微粒研磨成粒度小于50微米的面粉；

称量面粉量和相关量的石灰并将其沉积到剪切力室中；

将所述面粉和石灰与相关体积的水相结合；

对所述面粉、石灰和水施加剪切力使其在4分钟至11分钟的时间段内，实现从50摄氏度至55摄氏度范围内的温度升高程度，其中在材料中出现糊化以形成粉糊面团；

使粉糊面团遭受破碎力，从而形成一定尺寸范围内的单个粉糊块；

以及将这些粉糊块轧制成片状，以进一步加工成可食用的玉米制品。

2.根据权利要求1所述的方法，其中用具有75至95个切割元件的旋转切割器系统将所述颗粒切成预碾磨微粒。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述剪切力由可旋转、多齿配备的轴在一空腔内施加到混合物，所述轴在150至250转每分的范围内被驱动以给所述混合物施加剪切力。

4.根据权利要求1所述的方法，其中破碎力通过装配有刀片的被驱动的可旋转轴组件施加到所述面团。

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