CN1895099A - 低水分高脂含量加工食品的粒化方法及其再利用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种再利用低水分高脂加工食品的方法，所述食品在单一单元操作中以短时间方式被磨碎。磨碎不需要移动机械部件即可实现。经对低水分高脂加工食品磨碎处理获得的食品适用于在食品生产线上再利用。

Description

低水分高脂含量加工食品的粒化方法及其再利用

                          技术领域

本发明一般涉及一种低水分高脂含量加工食品的磨碎方法，用来在食品生产中再利用。

                          背景技术

生产许多种食品时，在成批运行或其它生产运行后，有时会剩余一些未用过的加工食品部分，如切屑、碎片、余料、断片等等。并且，可能不符合期望的形状或构型的少量加工食品也会被淘汰而不能在商品中利用。理想地，在随后的食品加工中，将这些未使用的部分和/或小数量与较大数量的产品合并进行再加工。这通常需要加热、机械磨碎、粉碎或其它加工步骤来重整加工食品为更方便或稳定的形态，这会导致困难。

粉状(含有淀粉)食品经热处理或暴露于与传统磨碎或粉碎操作相关的热源会产生胶凝作用或其它显著的物理-化学转化。因商业原因，一些食品系统中粉状材料凝胶化的控制是重要的，因为它直接影响最终产品的质量，尤其是产品的结构。此外，在食品系统中粉状材料的凝胶化程度也对淀粉熔体/生面团或相似食品的加工流变学产生影响。这会影响食品的膨胀和起泡生长动力学。如果原始淀粉内容物变得过度降解，粉状食品材料不能在经济上和/或功能上用于进一步的加工食品生产中。

需要将干燥或低水分高脂含量的加工食品以高回收率改造成耐贮藏、食品级、功能形式以用于再利用的方法。本发明以有效和经济可行的方式解决了上述和其它需要。

                          发明内容

本发明提供了一种将高脂含量加工食品研磨成能再利用的食品级、功能性粒状的方法。该方法进行了短时间操作处理以基本上保持可用于进一步食品制造的加工食品所需要的功能特征。高脂加工食品不需要接触任何移动机械部件，就可以实现磨碎。基本上所有特定加工方法的高脂加工食品材料都可以掺入食品中。

一些实施方式中，可以通过单级处理重整的低水分高脂加工食品包括夹心食品，如一部分含有谷物基成分而另一部分填充含脂成分的食品。在一个实施方式中，通过此处加工可处理的加工食品的脂含量至少约15wt.％，尤其在约15wt.％至60wt.％之间。这种夹心食品可包括例如包裹(encapsulated)、三明治或共同挤压的形式的小吃、烘烤食品或烤焙食品。非限制性的实施例包括，例如风味冰淇淋夹心面团食品，奶酪夹心面团食品和花生酱夹心面团食品等。所述夹心食品包括夹心三明治面团食品，浸挂糖衣夹心面团食品，如夹心或浸挂的甜饼，小吃和/或饼干等等。针对本发明目的，“加工食品”包括最终加工的食品以及部分加工的原始食品材料如可可粒。

在一个特定的实施方式中，单级磨碎处理有效地粒化了含有粉状材料的低水分高脂的加工食品，而没有在脂或粉状物的含量上引发显著的或不可控制的转化。经过磨碎加工的低水分高脂食品的脂和淀粉含量基本保持不变，从而能够在随后的食品加工中再利用。它们也可以在进一步的食品生产线上以相对高的水平再利用。

在一些实施方式中，进行低水分高脂加工食品的单级磨碎处理，作为其中将压缩空气和低水分高脂加工食品分别引入包括截顶圆锥形部分的外壳中的研磨过程。引入后，压缩空气通常沿着向下的路径移动经由外壳，直到到达外壳下端。气流从外壳下端流动到外壳中部，直到通过排风管排出外壳。将所述低水分高脂加工食品分开引入外壳上端，食品被经过外壳向下流动的空气携带，直至到达外壳下端。

加工食品这种从外壳上端向其下端的移动过程中，加工食品至少在物理上得到了加工。该食品也能进一步脱水，通过使用外壳中产生的悬浮在动态空气流系统中的热压缩空气，至空气温度保持低于待加工食品脂内容物融化温度的程度。在同样单元的运转过程中，所述食品在非常短时间内就分解为小颗粒。大量引入的低水分高脂加工食品在到达外壳下端之前能被磨碎。因而，这种低水分高脂加工食品不需要使用带有移动机械部件的磨碎装置就可以磨损成为粒状。

因此，在这些实施方式中，包括磨碎食品在内的固体颗粒产品从外壳下端排出并回收，而空气和在该单元内加工过程中食品释放出的任何水蒸气通过排气管从系统中排出。在一个特定的实施方式中，外壳为两部分结构，包括上部圆柱形外壳，将压缩空气和低水分高脂加工食品分别引入其中，该圆柱状外壳与具有截顶圆锥状的下部外壳邻接并流动性相通，下部外壳包括下端的全部结构，加工食品材料从其中得到分配。

与处理低水分高脂加工食品的传统方案相比，根据本发明实施方式的磨碎低水分高脂加工食品具有许多优势。举例来说，减少或消除了与食品传输和处理相关的成本。磨碎处理使得在相对低温和短时间的过程中，从低水分高脂加工食品生产粒状食品成为可能。磨碎处理优选可以经单级操作完成，不损害食品原料需要的功能特性，不需要在不同的设备中进行不同的操作。此外，该方法可以连续方式操作，因为携带的食品向下经外壳到达其下端之后，压缩空气从系统中连续排出，磨碎食品材料可从外壳的下端提取出。即便相对少量的食品残余物留在操作装置内壁，如果有的话，也容易清洁并利于在该装置内加工成不同类型的加工食品的转换。这些优点减少了加工的复杂性，生产时间以及生产和劳动成本。

                          附图说明

参考附图从以下本发明优选实施方式的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得清楚，其中：

图1为根据本发明一个实施方式的加工和再利用低水分高脂加工食品的方法流程图。

图2为根据本发明一个实施方式的用于加工低水分高脂加工食品系统的示意图。

图3为用于图2中描述的加工系统的旋风分离器单元的横截面图。

图4为根据本发明另一个实施方式的用于低水分高脂加工食品系统的示意图。

附图中的特征描述不必按规定比例画出。除非另外指出，不同图中相似标号的元件代表相似的组成部分。

如下特别参照高脂加工食品尤其是低水分高脂含量加工食品的独特加工来描述本发明的优选实施方式。为了在此的目的，用来描述食品材料的术语“低水分”是指含有低于约14wt.％总水含量的食品原料，包括液态、冷冻和/或水蒸气。用来描述食品材料的术语“高脂”是指含有不少于约15wt.％总脂含量的食品材料。如前所述，“加工食品”包括已加工完的食品以及部分加工的原始食品材料，如可可粒。

一般地，在一个单元操作进行磨碎加工时，低水分高脂加工食品会在短时间内磨碎成小粒尺寸。通常，磨碎加工在气旋型系统中进行，该系统中低水分高脂加工食品可以以有益的方式被物理作用的方式操作。磨碎食品以粒状形式获得(如，固体精细微粒)。

为了在此的目的，“磨碎”颗粒意指压碎、磨碎、磨损、损耗或摩擦颗粒，以使其破裂成更小的颗粒和/或释放出更小的颗粒，包括涉及移动颗粒之间，和/或移动颗粒和静止表面之间接触的机理；“干燥”意指脱水，也即减少含水量。

参阅附图1，在该非限制性描述的实施方式中，低水分高脂加工食品在加工中或从已完成的食品中收集(步骤1)，任意地急冷(步骤2)和/或将加工空气急冷(步骤3)，然后该食品经磨碎处理(步骤4)，从其或“再加工”得到的粒状食品可作为食品成分供再利用(步骤5)。

在任选的步骤中(步骤2)，在引入到此处所述的气旋加工单元之前，已加工的食品可以预先急冷，以进一步阻止加工食品脂内容物的融化发生。将加工食品急冷到足以冷却该食品脂内容物到低于脂融化温度的温度，尤其存在的脂具有最低融化温度时。这有助于保护脂类部分的完整性，并阻止了在磨碎加工过程中食品材料凝结或粘附于加工单元的内壁上。如果环境空气温度条件低于加工食品的脂内容物熔点，可以减少或消除急冷空气或食品的需要。在一个实施方式中，用于粒化加工的高脂加工进料材料(步骤2)和/或加工空气(步骤3)的温度，在引入气旋加工单元之前冷却到约70或更低，下文将进一步详细描述。

完成步骤4时，得到适合用于食用的粒状食品。例如，经磨碎处理得到的粒状食品充分保持其风味和功能特征。例如，当低水分高脂食品是含面粉的食品时，经根据本发明的磨碎处理，进行任何预先的烹饪或其它热处理后剩余的低水分高脂食品的残余淀粉含量保持不变，从而功能上可被再利用。它也能在进一步的食品生产线上以相对高的水平被再利用。

也能稳定保存粒状食品直至随后食品生产中再利用。粒状食品可作为一种食品成分，用于相同类型的加工食品生产线，其中作为未使用的加工材料收集，或用于不同类型的加工食品生产线，其中它的风味或功能特征可以是所需要的或有用的。

现在参照附图2和3，示例设备安装的详细内容和为进行图1步骤4中的低水分高脂加工食品磨碎而操作该设备的方法将在下文中讨论。在本发明方法中引入到气旋系统处理的低水分高脂加工食品可以来自商业食品制造或其它低水分高脂加工食品材料来源。该低水分高脂加工食品可以是最初制造的不连续的整块的形式，或者部分，局部，碎片，碎屑，碎片等形式。

参照附图2，显示了根据本发明方法实施方式中进行低水分高脂加工食品磨碎的示例性系统100。旋风分离器101是包括两个流动连通部分的结构外壳：界定了室104的上端圆柱形外壳103；界定了空腔106的下端截顶圆锥形外壳105。上端和下端外壳都是环状结构，其中固体壁或壳包围形成内部空间。在该图示中，上端外壳103具有通常一致的横截面直径，而下端外壳105的尖锥形向下朝向下端112。在非限制性的实施方式中，下外壳105的尖锥角α可在约66度到约70度之间(参见图3)。为该目的，术语“外壳”表示由多于一边包围的室，空腔或空间的结构。

将压缩空气116和低水分高脂加工食品102分别引入到位于上端外壳103的旋风分离器101中。已加工的低水分高脂加工食品以固体微粒113的形式从旋风分离器101的下端112中排出。显示了任选的阀机械装置111，如回转阀或旋转气塞，该装置可提取来自旋风分离器的干燥的，磨碎食品而不中断系统的连续操作，并最小化从旋风分离器101中引入空气的泄漏。或者，中空的圆柱状延伸杆(未示出)可任选地安装在旋风分离器101的下端112，用来帮助指引粒状产品进入到位于旋风分离器下部的接收器或类似物中。在没有旋风分离器101下端112的阀装置时，引入到旋风分离器中的加压空气还将通过位于旋风分离器下端112的开口111从旋风分离器101中逸出。这种额外的空气泄漏可能需要在入口以空气进料速率补偿，以使旋风分离器内保持所需要的气压条件，如通过增加速率以充分弥补发生在旋风分离器底部以及排出的气流114的空气损失。

空气和在旋风分离器101的处理过程中从低水分高脂食品中可能释放的一些少量水蒸汽，作为废气114从旋风分离器中经套管107和排气管109排出。在旋风分离器的加工过程中，一些极小数量的轻碎屑也会从食品中释放，并与废气流114一起排出。在废气流排放到大气中之前，废气流114可以任选地经颗粒过滤和/或洗擦脱去挥发性化合物或其它化合物，如使用分离的洗涤器模件，如填充床型洗涤器(如，参见附图4，特征1141)。筛分装置115在下文中更详细地描述。

为了将压缩空气116引入旋风分离器101中，空气加压机械装置121，如鼓风机或空气压缩机，产生高容量高速率压缩空气流，该气流经通风管125通过冷却单元123传导，气流再从那里引入到旋风分离器101的上端外壳103中。术语“压缩空气”是指压缩到高于大气压力的空气，如高于14.7psia(lb/inch²绝对)。对于此处的实施方式，在引入旋风分离器101之前加热压缩空气通常并不是所需要的或必需的，尽管在特定情况中，如下文所述，该步骤是有用的。加热压缩空气通常是不需要的，因为可能会导致旋风分离器内正在加工的加工食品材料的任何热敏感部分融化。在一个实施方式中，引入到旋风分离器101之前，将压缩空气冷却到低于可食食品材料热敏感部分的玻璃转化温度的温度。在一个特定的实施方式中，空气被冷却到约35至约75，尤其为约40至约70，更特别为约60至约70。在另一实施方式中，空气可以以环境温度而无需将空气加热到低于被加工食品的脂部分的熔融温度的程度下将空气引入旋风分离器中。也即，如果从压缩器121释放出的空气的气温低于被加工食品脂成分的融化温度，在空气进料到旋风分离器中之前，就不必将空气穿过操作模式中的空气冷却器123的空气进行压缩。优选在不使用空气冷却器运转空气之前监控与压缩相关的环境气温和任何气温的改变。空气冷却器123是热交换装置。空气冷却器123可以是商业或工业上的热交换单元，或冷藏单元或其它适合的冷却装置，例如能降低连续流动压缩空气温度至冷却剂温度在约10(约6℃)之内的冷却单元。

压缩空气116以基本上正切于上端外壳103的内壁108被引入到室104中。该步骤可通过例如引导空气流116到多孔120中(如2至8个孔)实现，所述孔圆周分布并由上端外壳103的壁108提供，通过所述孔空气流被引入。偏转板122安装在上端外壳103的内壁108上，为了使进入的空气流偏转到根据上文所述装置的基本上正切于内壁108的方向，例如，美国专利公开号2002/0027173A1，该说明书引入此处作为参考。压缩空气可以以逆时针或顺时针方向引入到旋风分离器101的上端外壳103中。

引入的空气10通常在室104和空腔106中被进一步气旋加压。由于气旋环境中存在的离心力，认为接近空腔106外端的压力基本上大于大气压力，而接近空腔106轴心的压力则小于大气压。正如附图3所示，做为非限制性的图示，引入到上端外壳103之后，压缩空气116以螺旋或其它方式的移动，通常沿着大的向下的路径如涡旋13通过上端外壳103和下端圆锥状外壳105，直至到达其下端112。在该图示中，接近空腔106的下端112由下端外壳105的内壁123界定，向下方向的空气移动被颠倒，空气(和旋风分离器101内处理过程中从食品中释放出的任何水蒸气)以较小的涡旋15返回向上旋转，该涡旋通常在大涡旋13的内部。较小的涡旋15在中心区域128中从下端外壳105的下端112回流，中心区域128位于旋风分离器101中心轴129附近且通常在涡旋13的内部。较小的涡旋15向上流动直到通过套管107和然后通过排气管109离开外壳。

涡旋破坏是指(未示出)任选地可在下端112的下面或里面干预以促使较大涡旋13转化为较小涡旋15。对旋风分离器的不同涡旋破坏方案是已知的，如在圆锥形外壳的底部引入盒状外壳。

将低水分高脂加工食品102分开引入上端外壳103中。引入的低水分高脂加工食品受重力向下落入室104中，直到它们被旋风分离器101中的涡旋13带走。优选地，以一定的方向将低水分高脂加工食品引入上端外壳103中，其取向使其能落到产生于旋风分离器101的旋风涡旋13中，该位置位于套管107和上端外壳103的内壁108之间。该进料技术用来最小化最初可能落入涡旋的内或外端径向部分的低水分高脂加工食品的数量，在那里食品受到的气旋力更小。如前所述，食品材料102可预先急冷，在引入到旋风分离器101之前，通过预先保存或将给料物质传送到或使其通过任何适合该目的的急冷装置1020，如商业或工业热交换器或冷藏单元。带入的食品在涡旋13的空气中螺旋或以其它方式向下移动，经过下端外壳105直到到达下端外壳105的下端112。在该向下流动路径的过程中，对食品的磨碎效应会以不同的次数在不同的时间和在食品通过旋风分离器向下流动路径过程的不同的地点发生。虽然不必束缚于任何理论，但认为压力梯度和地球偏转力交叉，气穴爆破，以及在高速气旋加压空气中带入的食品颗粒间的相互碰撞会使食品材料的物理结构产生剧烈的破坏。或者，或附加地，涡旋的离心力可迫使食品材料靠着外壳的内壁108和123移动。这些可在旋风分离器内单独或结合发生的并没有被完全理解的摩擦方式或其它摩擦方式，共同导致了食品的磨碎(磨碎)和同时进行干燥。结果，在食品从上端外壳103向下移动到下端外壳105下端112的过程中，加工食品以有益的方式得到了物理加工。单元101不需要机械移动零件来实现加工食品的磨碎。

本发明进一步的实施方式中，将释放出的固体微粒产物113可以过筛，例如使用筛子，如分离筛或其它合适的微粒分离/分类机械装置115，在固体微粒产品113中从粗粒产品部分1131拣选并分离磨碎食品的精制部分1130，该颗粒部分具有符合尺寸标准的颗粒尺寸，如小于预定尺寸，适合磨碎后加工。粗粒(过大的)产品部分1131可改方向进入旋风分离器的上端外壳中，在其中进行另外的加工。输送机(未示出)可用于将改向的粗粒材料机械传输回旋风分离器101上端外壳103的进料装置127中或其它进料装置中。此外，进料装置127可以是倾斜式输送机(如，参见附图4，特征1270)，其将物料传输至位于上端外壳103的旋风分离器101的室104中。

应当理解的是，套管107能在旋风分离器101中可控制的上下移动到不同的垂直位置。通常，套管107相对于空腔106的位置越低，可用于空气循环的旋风分离器101的总体积越小。因为引入的空气体积是恒定的，体积的减少导致空气的更快流动，导致更大的旋风效应经过空腔106，随后导致被磨碎的食品在室104和空腔106中循环更长时间。升高套管107通常具有相反的效果。对于给定的进料和操作条件，可调节套管107的垂直位置来提高加工效率和产量。

同样，气阀126可安装在排风管109上，用来控制空气体积允许其从空腔106的中心低压区域逸出进入环境大气，从而可影响旋风分离器101的气旋速率和力梯度。不同于任选的气阀，101单元通常不需要移动部件进行操作，尤其是对于该单元内发生的磨碎作用效果。

通过连续将加工食品给料于旋风分离器101内，获得了磨碎食品材料113的连续产量。根据本发明对加工食品时能以连续的方式操作的商品设备非限制性实例为WINDHEXE设备，由Vortex Dehydration Systems，LLC，HanoverMaryland，U.S.A生产。该类型设备的描述列于公开号为2002/0027173A1的美国专利申请中，该说明书全文引入此处作为参考。

气旋系统100提供了使加工食品分解和磨碎的机械能量。排出旋风分离器101的食品显示出易流动的固体颗粒形式，为面粉状或粉状材料。

加工单元101可以保持的相对清洁和整齐，因为低水分高脂加工材料不倾向于作为残余物粘在用于磨碎材料成为粒状形式的加工单元内壁上。这有利于在相同的单元内加工不同类型的食品材料的任何需要的转换。在一个对低水分高脂加工食品的加工方案中，旋风分离器中压缩空气的引入包括提供压力范围在约10pisg至约100pisg的压缩空气，尤其从约20psig至约35psig，更尤其为从约26psig至约32psig。

压缩空气引入到旋风分离器中的体积引入速率的范围从约500立方英尺/分钟(CFM)至约10,000CFM，优选从约1,000CFM至约6,000CFM，更优选从约1,500立方英尺/分钟至约3,000立方英尺/分钟。

低水分高脂加工食品的进料速率可以改变，但对于约1至约10英尺直径(最大)的旋风分离器，通常范围从约1至约300磅/分钟，特别从约50至约150lbs./min。旋风分离器的直径可以是例如约1至约10英尺，特别为约1至约6英尺的直径。

低水分高脂加工食品可以在上述旋风分离器装置中以非常短的时间加工。在一个实施方式中，低水分高脂加工食品刚一引入到旋风分离器中，粒状食品便在约15秒之内从加工单元中释放出，特别地在约1至约5秒内。挥发性成分也可在其从旋风分离器单元排出后，通过导入旋风分离器的排气装置经洗涤器单元等被处理。

在这样短的时间内，基本上所有被引入的低水分高脂加工食品可以作为加工产品被释放出。在例如此处描述的磨碎处理过程中，上述低水分高脂加工食品使用的加工温度和持续时间通常足够低，以帮助阻止任何对淀粉结构，或其它与食品加工相关的物理-化学特征的重要的不希望的改变发生。经过根据本发明所述的对低水分高脂加工食品的磨碎处理后，任何存在于低水分高脂食品(磨碎前)的淀粉内容物都被基本上原封不动地保留。传统磨碎通常使用移动部件对材料产生摩擦效应，这往往产生局部放热。强烈的或过度上升的热量会增加需要的食品功能特征被降解的危险。

在一个实施方式中，用于磨碎加工食品进料的低水分高脂加工食品通常含有至少约15wt.％，特别是约15wt.％至约60wt.％的脂含量，和低于14wt.％的水分，当引入到系统100的旋风分离器101时，通常含有约1wt.％至约14wt.％的水分。进料到旋风分离器的压缩空气一般不被加热，或至少不加热到接近或超过被加工食品材料脂成分的融化温度。在一个实施方式中，食品材料在冷却的或至少不加热的温度下被加工，如约65至约75的温度(约18至约24℃)，或更低的温度。加工过程中获得的食品的磨碎(颗粒化的)部分含有约1wt.％至约14wt.％的水分含量。

在压缩空气以高的相对湿度(RH)条件(如RH高于约50％)引入到旋风分离器单元之前，必须对其除湿，以保证食品材料能摩擦成粒状，且不在旋风分离器内构成粘性或糊状物质。可使用常规的冷却盘管单元或用于加工空气除湿的相似装置除湿所述加工空气(如，参见附图4，部件1231)。所述除湿器或空气干燥机1231可以是通用的商购单元，如来自Motivair，Amherst，N.J.的Model MDX 1000空气干燥机。

热交换器(冷却器)123，除湿器1231和通常不用于本发明实际实施方式中的加热器1232，构成了附图4中表示空气处理模块1233的子系统单元。如附图4所述，控制阀和类似物可用来选择性地控制和管理模块1233中通过各种空气处理单元的空气流。

通过磨碎步骤获得的磨碎食品优选为具有商业用途的颗粒尺寸。在一个实施方式中，根据本发明实施方式加工低水分高脂加工食品获得的干燥、磨碎的食品的平均颗粒尺寸一般为约1微米至约1000微米，优选约2至约1000微米。在一个实施方式中，旋风分离器底部获得的固体微粒产品含有至少约50％的磨碎食品具有约1微米至约1000微米的平均颗粒尺寸。

根据本发明实施方式获得的粒状食品是可食的，并可以以多种用途广泛用于各种食品。粒状食品优选没有不愉快的味道或气味，且可以容易的与面团，经加工的肉和其它加工食品进行加工，而质量并不损失。例如，本发明实施方式的粒状食品适合作为这种食品中所用原始成分的经济替换物。该粒状食品具有提供风味或功能的能力，而不会对该食品产生负面影响。获得的粒状食品通常稳定贮藏，并在粒状食品保存数月后，如将近十二个月的保存/贮藏期或更长时间后，可用于给予正在制造的食品以风味和/或功能上的特性。

在本发明加工过程中可用于进料材料的低水分高脂加工食品可以来自商业食品制造或低水分高脂加工食品的其它来源。

在一些优选的实施方式中，可处理的低水分高脂加工食品包括夹心产品，包括用于三明治、胶囊、包装材料、覆盖物或浸挂糖衣部分的含脂夹心部分和谷物基部分。

含脂夹心部分可包括含有脂肪或油质组合物的馅料奶油，它们可食用且在通常的保存温度下柔软或“容易涂开”。例如，馅料奶油以各种方式用于焙烤产品中，所述奶油可存在于根据本实施方式的加工食品颗粒中。馅料奶油可用作两块甜饼或饼干之间的层压材料或“三明治”夹心材料，或可选择地，它可通过注射或共挤压或包封插入到焙烤点心或其它食品中。

这种类型的馅料奶油，例如，可包括脂肪或油质组合物，糖和调味料作为主要成分。脂肪和油质组合物可从许多可食的脂类来源获得，并包含许多油的混合物，包括分馏的和未分馏的，具有不同氢化程度的油。馅料奶油的脂肪或油质组合物成分包括动物和/或植物油脂或油。脂肪或油质组合物包含例如，脂肪指数在70时约15至约34百分率的固体材料，在92时从约0.7至约6百分率的固体材料。

馅料奶油组合物，例如可包含约30至约60wt.％的脂肪或油质含量，剩余物包括一种或多种糖，糖的替代品，调味料，乳制品，加工助剂等，足以提供可涂抹的奶油组合物。适当的调味料和提取物是商业可获得的，包括如，香草，巧克力，咖啡，花生酱，薄荷，奶酪等。乳制品可以为例如脱脂奶粉。可使用乳化剂，流动改进剂(如卵磷脂)和/或其它加工助剂。馅料组合物包括具有密度为约0.7至约0.85的可涂抹乳状制剂。其它含脂馅料组分也可存在或被使用。

夹心产品包括谷物基部分，例如面团基材料，如用于三明治或夹心食品夹心部分浸挂糖衣的饼基。谷物基材料包括一种或多种谷料的主要部分，如，果皮或糠(谷物的外层)，胚乳(含有淀粉的粉状胚乳)，或胚芽(种胚)。实例是获自磨碎谷物如小麦，玉米，燕麦，大麦，水稻，黑麦，高梁，西非高梁，油菜籽，豆荚，大豆，黑小麦及其混合物的谷粒，粗粉，面粉，淀粉或谷朊，以及这些谷粒，如糠的各种磨碎材料。在一个实施方式中，低水分高脂加工食品通常含有，以干物质计，约1至约99wt.％，尤其是约5至约95wt.％的谷基成分，剩余的部分由非谷基的农业食品材料和/或食品添加剂组成。

在一个实施方式中，谷基部分包括粉状材料，尤其是从谷粒获得或产生的粉状材料。粉状材料包括上述谷粒，粗粉或面粉，以及块茎状的食品，如马铃薯，木薯等，及其粉末。这些含淀粉材料在加工时不产生过度的凝胶作用和不希望发生的变化。此处描述的磨碎单元可使用相对短时间和低温的加工，从而认为在加工过程中对阻止和避免淀粉转化(如凝胶化)有帮助。当谷基部分包括熟面团，如饼基时，不必由特殊配方制备，可包括面粉，水，脂肪或起酥油，糖和其它标准的面团成分。在夹心三明治产品中，虽然不要求，但饼基的制备比填馅料相对更难。

在一个实施方式中，夹心产品以整块或其破碎的和/或淘汰的部分从加工食品的生产线上收集。这些材料根据发明实施方式的单级磨碎步骤磨碎，生产出可再利用的食品级的粒状产品。例如，加工食品经任何烹饪处理后，所述粒状产品在加工食品的剩余物中充分保留了重要的原始(即处理前)脂和淀粉结构，使得仍然适合于新鲜食品制造。它能为新鲜面团成分提供至少部分稳定的功能替代物，如面粉(饼基)和/或馅料成分。

适用于单级处理的夹心食品包括用非面团含脂馅料材料与面团状混合物经共挤压加工得到的产品。通过使用插入到模孔中的同心模或管形成共挤压物。也可通过将面团状混和挤压物传输到常规的用于挤压后填充馅料材料的浸挂糖衣或包壳机器来生产夹心产品。块状挤压物可被膨化或进一步上色。从而低水分高脂材料作为加工最终食品而进行的食品制造加工的一部分被收集。

含脂馅料的实例可以是现有的和加工的，包括香草风味奶油馅料，巧克力风味奶油馅料，牛奶巧克力，奶酪，花生酱，薄荷等等。馅料也可以是分别加工的面团状混合物，用来生产多风味，多颜色或多质地的甜饼产品。

夹心产品可以是，例如，奶酪夹心或奶油夹心甜饼，饼干，点心等。可处理的夹心食品包括美国专利号5,612,078；5,374,438；4,711,788；5,015,466和5,000,968中所述的那些，它们的说明书都引入此处作为参考。可被加工的填充产品的商业实例包括，如，Nabisco OREO的夹心甜饼，Nabisco NUTIERBUTTER的夹心甜饼，Nabisco CHIPS AHOYCREMEWICHES的甜饼，Nabisco CHIPS AHOYCOOKIE BARZ，Nabisco RITZ BITZ的奶酪夹心饼干和Nabisco RITZ BITZ的花生酱夹心饼干，等等。

经夹心食品的单级处理获得的粒状产品可以以基本上非限制性的水平来替代食品生产线上的新鲜成分。在一些实施方式中，从低水分高脂面团中获得的粒状产品可用来替代饼基批量面团中的新鲜面粉，或可选择的作为含脂馅料成分，以0.1wt％或更高的水平，更特别地约1至约99wt％的水平。

以下实施例用来说明而非限制本发明。除非另外指出，所有的百分比按重量计。

                      具体实施方式

                         实施例

实施例1

将NabiscoOREO夹心甜饼(1.5-3.5wt.％水分)加入到WINDHEXE设备中进行循环旋风空气流材料磨碎。WINDHEXE设备由Vortex DehydrationSystems，LLC，Hanover，Maryland.，U.S.A.制造。该类型设备的基本构造在公开号为2002/0027173A1的美国专利申请公开文本中有描述，此处引入作为参考。加工单元具有四个入口，它们等距离地分布在设备的上部周围，压缩空气流经过它们以逆时针方向同时被引入。

对一个两英尺直径的WINDHEXE设备进行实验。该直径尺寸指空气和低水分高脂加工食品进入其中的外壳内室的尺寸。该实验的条件描述如下。将低水分高脂甜饼的进料率设定为接近3磅固体产品排出/分钟，将近20磅的食品材料在该设备中进行实验。将该低水分高脂加工食品载入到料斗中，料斗直接进料到三英寸的皮带传送器上送入WINHEXE设备中。在2英尺直径的WINDHEXE设备中进行实验，压缩空气在65时引入，空气进入率为1,000立方英尺/分钟(cfm)，压力为20至35psig。

食品以精细的磨碎状态排出设备。当低水分高脂加工食品被引入到加工单元后，该粒状食品在约两秒钟内从旋风分离器的下端排出。获得的粒状食品的颗粒尺寸在约5至约50微米，水分含量约为1.5-3.5wt.％。经磨碎处理，产品是贮存稳定的，并充分保持了风味。

再加工研究：

进行再加工研究是为了比较两种甜饼的可加工性和感观特征，两种甜饼即再次磨碎经上述气旋磨碎操作甜饼获得的饼基制得的甜饼，与相似数量的换用机械磨碎再加工ORE夹心甜饼得到相似颗粒尺寸的饼基制得的甜饼。对于示范的甜饼面团和比较的甜饼面团，饼基面团由每一百份饼基添加5份再加工饼基制成。为了比较各自的面团，将糖、热水、可可粉、盐、调味剂和再加工饼基成分合并和混合约4分钟。然后，加入液体植物起酥油并搅拌两分钟，随后加入面粉并再搅拌六分钟。将面团切成圆形并烘烤。经本发明加工方案再加工制得的甜饼与经机械磨碎再加工制得的甜饼在可加工性和感观特征方面都具有可比性。应当认识到所述再加工可用于不同的食品生产线中。

在磨碎处理过程中，得到的粒状食品实质上不会损失风味或功能性，并适合作为加工食品制备的可食性成分。粒状产品也是稳定贮存的粉末，并适合在相同或不同的加工食品生产线上作为再利用的批量配料。

另外的研究显示，进料速率和空气温度的改变可用来控制低水分高脂产品的颗粒化和水分含量。

实施例2

将烘烤的可可粒(1.5-3.5wt.％的水分，54％的脂含量)和未烘烤的可可粒(1.5-3.5％的水分，54％的脂含量)分批进料到WINDHEXE设备中进行循环气旋空气流材料磨碎。可可粒通常指烘烤的可可豆，从它们的外壳中剥离出并粉碎成小粒。然而，正如上文所述，该实施例中可可粒由未经预烘烤的可可豆组成，从而分批进行操作。WINDHEXE设备与实施例1中所述的基本构造相同，这里作为参考。对直径为三英尺的WINDHEXE设备进行实验。直径尺寸指空气和低水分高脂加工食品进入其中的外壳腔室的尺寸。该实验的条件描述如下。将可可粒的进料率设定为将近3磅固体产物排出/分钟，在该设备中，对于每批可可粒有将近20磅的食品材料进行实验。将可可粒载入到料斗中，料斗直接进料到螺旋进料装置中送入WINHEXE设备。在直径为三英尺的WINDHEXE设备中进行实验，引入的压缩空气为65，空气引入速率为1,000立方英尺/分钟(cfm)，压力为40-55psig。相应的精细磨碎产品流在约2秒钟内从旋风分离器的底部排出。

收集每次实验操作的粒状产品材料并经颗粒尺寸筛分来确定颗粒尺寸的分布。未烘烤且未处理的一批可可粒，即没有在旋风分离器中加工的，也过筛处理。下表1提供了颗粒尺寸筛分操作的结果，其中数值显示了因为尺寸过大或“略大”的物质而保留在具有所示网眼尺寸开口的给定筛面上的特定批次的产品材料的百分数。

表1

可可粒批次	筛分微尺寸(μm)
											+6300	+4000	+3150	+1000	+500	+250	+150	+125	+100
未烘烤/未处理	4.47	44.38	72.39	98.99	-	-	-	-	-
										未烘烤的/旋风分离器处理	-	-	-	0.08	29.17	76.29	98.56	99.58	99.69
烘烤/旋风分离器处理	-	-	-	0.66	43.55	96.15	99.82	100	100

表1的结果表示，与未处理的材料相比未烘烤和烘烤的可可粉通过旋风分离器加工被充分磨碎。经磨碎处理，各粒状产品可稳定贮存并充分保持了感观特征，如风味。

尽管特意参考特定的方法和产品实施方式来具体描述了本发明，应认识到各种改变、更改和改进都基于本发明的公开，且按下述权利要求的界定归于本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种在加工食品制造中对高脂含量加工食品再加工的方法，包括：

将压缩空气引入到包括截顶圆锥形部分的外壳中，其中引入的空气沿着向下的路径通过外壳，包括所述圆锥形部分，流动到它的下端，到达下端的空气向上回流并通过排气口排出外壳；

向所述外壳中引入含有至少约15wt.％脂含量的加工食品，其被引入的空气带着经外壳向下流动，其中至少一部分加工食品在到达外壳下端之前被磨碎；

从外壳下端卸出包括磨碎食品的粒状产品；

将至少一部分粒状产品与至少一种不同的加工食品成分相结合；

以此制备加工食品。

2.权利要求1所述的方法，其中粒状产品具有约1微米至约1,000微米的平均颗粒尺寸。

3.权利要求1所述的方法，其中引入的加工食品含有少于约14％的水分。

4.权利要求1所述的方法，其中所述加工食品包括含有谷物基成分的外层和置于外层之间的含脂中间层。

5.权利要求1所述的方法，其中加工食品选自甜饼、饼干、糖食和甜点。

6.权利要求1所述的方法，其中压缩空气的引入包括提供压力在约10psig至约100psig范围内的压缩空气。

7.权利要求1所述的方法，其中压缩空气的引入包括提供压力在约20psig至约35psig范围内的压缩空气。

8.权利要求1所述的方法，其中压缩空气的引入包括提供温度不超过75的压缩空气。

9.权利要求1所述的方法，其中压缩空气的引入包括提供温度不超过脂内容物融化温度的压缩空气。

10.权利要求1所述的方法，其中压缩空气的引入包括(a)压缩环境空气，所述空气在压缩前第一温度超过约75，(b)冷却压缩空气至第二温度，该温度低于第一温度，低于约75，并将冷却的压缩空气进料到外壳中。

11.权利要求1所述的方法，其中压缩空气的引入包括提供速率在500立方英尺/分钟至约10,000立方英尺/分钟范围内的压缩空气。

12.权利要求1所述的方法，其中压缩空气的引入包括提供速率在约1,500立方英尺/分钟至约3,000立方英尺/分钟范围内的压缩空气。

13.权利要求1所述的方法，其中通常以与圆柱外壳内壁成切线的方向将压缩空气引入到上端圆柱外壳中。

14.权利要求1所述的方法，其中上端圆柱外壳具有约1至约10英尺基本恒定的直径，下端外壳包括具有最大直径尺寸的截顶圆锥形状，在该最大直径处下端外壳与圆柱外壳连接，下端外壳的最大直径与圆柱外壳的直径基本相同。

15.权利要求1所述的方法，其中加工食品含有约15至约60wt.％的脂含量。

16.一种加工食品材料，包括粒状产品与至少一种不同的加工食品成分的组合，其中所述粒状产品通过以下步骤获得：将压缩空气引入到包括截顶圆锥形部分的外壳中，其中空气沿着外壳向下通过包括锥形部分的外壳到达外壳下端，到达下端的空气向上回流，并经排气管排出外壳，引入外壳的加工食品含有至少约15wt.％的脂含量，它被空气带着经外壳向下流动，其中至少一部分高脂加工食品在到达外壳下端前被磨碎，从外壳的下端卸出粒状产品。

17.权利要求16所述的粒状食品，其中所述加工食品包括含有谷物基成分的外层和置于外层之间的含脂中间层。

18.权利要求16所述的粒状食品，其中所述加工食品选自甜饼、饼干、糖食和甜点。

19.权利要求16所述的粒状食品，其中所述加工食品含有约15至约60wt.％的脂含量。

20.权利要求16所述的粒状食品，其中所述加工食品含有少于约14wt.％的水分。

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