KR950015106B1

KR950015106B1 - 후 압출관 쿠커

Info

Publication number: KR950015106B1
Application number: KR1019880006917A
Authority: KR
Inventors: 맥마한 러쉬 토마스; 티. 스톡커 촬스
Original assignee: 크라프트 후드스. 인크; 원본미기재
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1995-12-22
Also published as: EP0294964B1; KR890000014A; DE3880892D1; EP0294964A3; US4790996A; EP0294964A2; JPS6416566A; CA1331931C; DE3880892T2; ES2041793T3

Abstract

내용 없음.

Description

후 압출관 쿠커

제1도는 압출기, 다이 판이 그 방출 단부에 부착되어 있는 중공 부착부, 선택 커터 및 조리 컨베이어, 이 컨베이어의 단부에 있는 선택 펠리타이저를 도시하는 본 발명에 따른 장치의 사시도.

제2a도는 선택적인 제한 엘보우를 갖춘 중공 부착부의 사시도.

제2b도는 다이 판의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2,3 : 반송 구역 4,5 : 혼합 구역

6,7 : 가열(조리) 구역 8,9,10 : 냉각 구역

16 : 통기 포트 18 : 중공 부착부

22 : 다이 판 23 : 오리피스

30 : 펠릿 40 : 압출기

본 발명은 종래의 기술과는 다른 즉석 곡물 제품 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 거의 동일한 방법을 이용하여 여러 가지의 다양한 즉석 곡물 제품들을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

19세기 후반까지의 곡물들의 처리 방법은 오래 전부터 사용되던 방법, 즉 돌들 사이에서 분쇄하는 방법과 본질적으로 동일하였다. 현대식 롤러 분쇄기의 도입에 의해 곡물 낱알의 물리적 화학적 특성들이 중요하게 되었고, 곡물 낱알들의 조각들은 특수 용도로 사용할 수 있게 되었다. 화학자들은 이 조각들의 성분을 결정하고 상기 조각들의 최상의 유용한 사양들을 설정하여, 양호한 곡물 제품들을 제조하는 방법을 연구하게 되었다.

즉석의 곡물 제품들을 제조하는 다양한 방법들이 수년간 발전되어 왔다. 오늘날, 제조업자에 의해 선택되는 방법은 제품에 따라 달라진다. 대다수의 제조업자들에 의한 즉석 곡물 제조 방법은 대략 3가지로 제한되어 왔다. 예컨대, 편상(片狀)으로 된 곡물을 제조하는 경우에 필요하 제조 단계들은 다음과 같다. 즉, 회분조리(batch cooked) ; 곡물 재료들이 회전 증기 쿠커 내에서 조리된다. 조리된 제품이 방출되어 건조 및 편상화 된 작은 조각들 또는 그리트들로 파쇄된다.

연속 조리 ; 회전 증기 쿠커는 제품이 오오거를 통과할 때 증기에 의해 제품이 조리되게 되는 증기 기밀식 오오거(steam locked auger)로 대체된다. 재료가 그리트들로 방출되거나 또는 정립기(整粒器) 또는 성형기 안을 통과한 후 편상으로 되거나 또는 다른 곡물의 형태들로 조각으로 될 수 있다.

압출기의 사용 ; 조리된 곡물 모재가 압출기 안을 통과하고 필요로 하는 형상 및 형태로 성형된다. 또한, 상술한 곡물 형태들은 건 퍼핑(gun puffing)되어 팽창된 형태를 취할 수도 있다.

압출기들은 즉석의 곡물 제품들을 제조하는 데 사용되어 왔다. 그러나, 다소 구식인 건 퍼핑 처리법을 대체하기 위해 팽창된 또는 부풀려진 곡물들을 제조하는 데 일반적으로 사용되어 왔다. 또한, 압출기들은 쿠커들 및 성형기들, 특히 애완 동물용 사료 산업에 이용되고 있다. 즉석 곡물 제품들을 제조함에 있어서 압출기들을 사용함에 따른 주요 결점들 중 하나는 압출기 내에서 짧은 체류 시간으로 인해서 적합한 맛을 발현하기 위해 필요한 물리적 및 생화학적 반응들을 허여하지 않게 되고 곡물의 맛이 미조리(uncooked) 또는 미발현(undeveloped)된 상태로 된다는 것이다. 맛을 발현하는 능력의 중요성과 거의 마찬가지로 중요한 것은 적합한 색상을 발현하는 것으로, 이 또한 제품이 압출기 내에서 단시간 체류하므로 얻을 수 없게 된다.

압출기 내에서의 제한된 체류 시간의 또 다른 효과는 극도의 고온들을 자주 사용하는 것으로서, 이는 특히 곡물 제조에 있어서의 성분들의 부적합한 분해를 야기시키게 된다. 상기 고온들은 식품이 다이를 통과하여 압출기에서 방출되면서 대기압 상태로 될 때 증기의 해제로 인해 식품 제품의 자발적 팽창을 일으킨다.

이는 팽창된(퍼핑된) 식품들에 대해서는 적합하나, 다소 밀도 있는 곡물 제품들에 대해서는 바람직하지 않은 영향을 미친다.

압출기의 말단부에 고정된 후(post) 압출관을 사용하면 현재까지 수행하지 못했던 거의 모든 형태의 곡물 제품을 제조하는 범용적인 처리를 수행할 수 있다. 그러나, 관형 부착부는 부가물들을 압출된 식품 제품들에 병합시키는데 사용되어 왔다. 예컨대, 맥컬로칠(McCulloch)의 미합중국 특허 제4,454,804호에는 압출기의 다이 오리피스와 동일한 단면적 및 형상을 갖는 압출기 다이 판의 외측 표면에 부착된 원통형 구멍 부착부가 개시되어 있다. 제품이 압력 하에서 다이를 통해 원통형 구멍으로 통과할 때, 하나 또는 그 이상의 액체 부가물들이 압력 하에서 압축물(extrudate)의 본체에 분사된다. 압출물은 원통형 구멍으로부터 방출될 때 팽창하여 다공성 구조로 형성된다.

젠킨스(Jenkins)의 미합중국 특허 제3,496,858호에는 다이 면에 부착된 연신관이 개시되어 있는데, 여기에서 압축물은 압출관 부착부를 통과하게 되며 압출기로부터 방출될 때 더욱 직조화(織祖化)된다. 연신관은 다이 오리피스의 직경과 유사한 직경을 갖는다. 그러나, 관 내의 온도 및 압력은 약간의 팽창을 허용하는 정상 대기(大氣) 상태이다. 또한, 다이 판이 있어서 제품의 출구를 제한하게 된다. 멘서(Menser)의 미합중국 특허 제3,861,287호에는 쿠킹 이송 나사 및 냉각 이송 나사를 포함하는 장치가 개시되어 있다. 처리될 재료는 냉각 이송 나사에 진입하기 전에 방출되거나 또는 이후의 처리를 위해 냉각 이송 나사를 통해 반송될 수도 있다.

힐드볼트(Hildebolt)의 미합중국 특허 제4,128,051호에는 압출된 단백질 재료가 통과하게 되고, 단백질을 더욱 직조화 시키는 증기를 받게 되는 압출 다이와 연통되어 있는 제한된 처리 구역이 개시되어 있다.

상기에 참조한 특허들에는 여러 형태의 후 압출 처리들이 기재되어 있다. 상기 처리들은 다이 판에 인접한 관형 부착부 내에서 대개 이루어진다. 또한, 상기 특허들은 모두 즉석 곡물 제품 또는 이 제품을 제조하는 방법에 관한 것이 아니다. 관형 확장부들은 식물성 단백질 제품들의 직조화를 강화하거나 또는 2중의 직조로 된 제품을 제조하는 것에 관계되어 있다.

압출기의 산출 능력은 일반적으로 압출기 내에서의 고체들의 반송 효과에 좌우된다. 압출기 벽면의 마찰 특성들은 재료가 압출기를 통해 얼마만큼 효과적으로 이동되는가에 직접적이고 중요한 영향을 미치며, 이에 따라 압출기의 산출에 영향을 미치게 된다는 것이 밝혀졌다. 후 압출관 또는 부착관의 경우에 있어서, 상기 특허들에는 모두 관 내의 마찰을 감소시키기 위한 내부내층이 기재되어 있지 않다. 그러나, 클라인(Klein)등의 미합중국 특허 제4,309,115호에는 압출기 배렬(barrel)의 내측 표면을 특수 재료로 코팅함으로써 고체들의 반송을 증진시키기 위하여 성형 압출기 내의 마찰 계수를 변화시키는 것이 개시되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 대부분의 전분(farinaceous) 제품들의 제조에 적합한 단일 처리 방법 및 장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 곡물 제품의 제조에 적합한 단일 처리 방법 및 장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 편상으로 된 곡물 제품의 제조에 적합한 방법 및 장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 퍼핑된 곡물 제품의 제조에 적합한 방법 및 장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 곡물 그리트를 제조하는 방법 및 장치를 마련하는 것이다.

본 발명은 식품 조리 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 장치는 압출기와 이 압출기의 방출 단부에 연결되며 밀폐된 분위기에서 식품을 충분하고 완전하게 조리하기에 충분한 면적 및 길이로 되어 있고 그 내부 표면이 이를 통과하는 식품의 통과를 촉진시키도록 충분히 매끄럽게 되어 있는 중공 부착부를 포함하며, 상기 방법은 전분 재료를 압출기 안에 공급하는 단계와, 압출기 내의 전분 재료에 반죽을 형성하도록 충분한 수분을 부가하는 단계와, 반죽의 온도를 녹말의 젤라틴화 및 단백질의 변성을 개시시키기에 충분한 온도로 상승시키도록 압출기 내의 반죽을 일정 시간 동안 일정 온도 및 압력으로 가열하는 단계와, 밀폐된 분위기에서 녹말을 완전히 젤라틴화 시키고 단백질을 변성시키며 전분 재료를 조리하기에 충분한 면적 및 길이로 되어 있고 그 내측 표면은 이를 통과하는 전분 반죽의 통과를 촉진시키기에 충분히 매끄럽게 되어 있으며 압출기의 방출 단부에 연결되어 있는 중공 부착부 안으로 유효 시간 동안 유효 온도 및 압력으로 가열된 전분 반죽을 방출하는 단계와, 상기 부착부로부터 방출된 후에 조리된 전분 덩어리를 냉각하는 단계와, 상기 조리되어 냉각된 전분 덩어리를 필요로 하는 형태 또는 형상으로 정립하는 단계와, 형성 또는 성형된 상기 덩어리를 필요로 하는 적절한 수분 함량으로 건조하는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.

본 발명은 거의 동일한 처리 방법으로 다양한 즉석 곡물 제품을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 장치는 상류 단부 및 하류 단부 사이에서 축방향으로 연장되는 중공 배럴 또는 하우징과, 이 하우징 내부에 있는 나사 컨베이어를 갖춘 압출기를 포함한다. 하우징 또는 배럴은 대개 나사 전체를 감싼다. 또한, 적합한 열전달 매체를 포함하는 외측 벽면이 마련되어 있다. 또한, 본 발명에서는 나사 컨베이어가 수납되어 있는 배럴의 중공 내부 단면을 가열 또는 냉각시켜, 취급될 제품이 여러 지점들에서 최적의 온도를 갖게 할 수 있다. 대개, 열은 마찰 또는 전단에 의해 압출기 배럴 내에 제공된다. 그러나, 배럴의 길이 방향을 따라 위치된 분산 포트들을 통해 외부 열을 인가할 수도 있는데, 이때에는 증기를 압출될 제품에 직접 분사할 수 있다. 마지막으로 열은 외부에서 압출기 배럴에 열을 인가함으로써 인가될 수도 있다.

식품재들이 압출기에 공급되는 입구 포트(12)는 압출기의 상류 단부에 위치되어 있다. 압출될 식품재의 저장조는 대체로 압출기의 입구 포트에 식품재를 연속적으로 공급하는 호퍼 내에 보유되거나 직접 공급 장치에 의해 보유된다. 식품재가 배럴에 일단 도입되면, 식품재는 배럴 내의 나사 컨베이어의 회전에 의해 압출기를 통해 전진하게 된다.

일반적으로, 압출기는 수개의 기능 구역, 즉 반송 구역(2,3) 혼합 구역(4,5), 가열 또는 조리 구역(6,7)및 냉각 구역(8,9,10)들로 분할되어 있다. 필요로 하는 완제품에 따라 상기 모든 구역들을 조정할 수 있다.

통상적으로, 식품재는 제한된 혼합, 가열 및 냉각이 일어나게 되는 반송 구역(2,3)에 도입된다. 다음에, 식품재는 혼합 구역(4,5)들을 통과하고 여기에 수분 및/또는 다른 성분들이 선택적으로 부가되어 반죽을 형성하게 된다. 다음에, 반죽은 마찰, 열전달 또는 직접 증기 부가에 의해 열이 발생 및 제어되는 가열 또는 조리 구역(6,7)들을 통과한다. 가열 후에, 제품은 제품이 최종 구역으로 통과할 때 제품의 방출 온도를 조절하기 이전에 수분을 낮추도록 공기 포트(16)에서 선택적으로 통기된다. 최종 구역인 냉각 구역(9,10)들은 대개 온도 조절 구역이다.

그 다음에, 가열된 전분 반죽 또는 덩어리는 압출기의 방출 단부에 연결된 중공 부착부(18) 안으로 직접 통과하는데, 상기 부착부는 밀폐된 분위기에서 녹말을 완전히 젤라틴화시키고 단백질을 변성시키며 식품을 조리하기에 충분한 면적 및 길이로 되어 있고 그 내부 표면을 이를 통과하게 되는 식품의 통과를 촉진시키기에 충분히 매끄럽게 되어 있다.

중공 부착부는 압출기의 전체 방출 단부가 완전히 덮여지도록 위치되어, 다이 및 다이 판의 필요성을 없애준다. 부착부의 면적은 압출기의 방출 출구의 최대 면적의 8배까지로 할 수 있다. 그러나, 부착부의 면적은 압출기의 방출 출구 면적의 약 80 내지 600% 정도가 좋다. 단일 나사 압출기와 쌍 나사 압출기에서의 방출 단부는 각기 상이한데, 쌍 나사의 경우는 더 긴 단면 치수를 갖는다. 따라서, 부착부는 면적 치수들을 염두에 두면서 사용되는 압출기의 형식을 보상하기 위해 조절되어야 한다.

중공 부착부의 길이는 처리될 식품재에 따라 변화시킬 수 있다. 대개, 중공 부착부의 길이는 압출기 방출구의 최장 단면 치수의 적어도 3배이어야 한다. 그러나, 중공 부착부의 길이를 압출기 방출 단부의 최장 단면 치수의 약 1,000배만큼 길게 할 수도 있다. 그러나, 가장 적합한 길이는 필요로 하는 최종 제품을 제조하는 데 필요한 물리적 및 화학적 반응을 허용하는 데 필요한 길이이며, 일반적으로 압출기의 방출 출구의 최장 단면 치수의 10 내지 100배 범위이다.

제한된 체류 시간으로 인해 식품재는 통상적인 압출기에 노출되게 되며, 자주 사용되어야 하는 극도의 고온들은 화학식 성분들을 부적합하게 파괴시키게 된다. 본 발명에서, 중공 부착부는 바람직한 열역학적인 효과를 얻도록 저온에서 장기간 동안의 사용을 허용한다. 예컨대, 상기 처리법을 이용하는 대부분의 식품재의 처리 또는 조리에 필요한 체류 시간은 일반적으로 3 내지 100분의 범위이다. 본 발명에 있어서 중공 부착부의 면적은 압출기 방출구 면적의 약 80 내지 400%로 하고, 부착부 내에서의 체류 시간을 3 내지 100분의 범위로 할 수 있도록 중공 부착부의 길이를 충분히 길게 하는 것이 좋다.

필요로 하는 최종 제품을 생산하기 위하여 식품재가 중공 부착부를 통해 매끄럽게 통과하는 것이 필수적이다. 본 발명에서, 중공 부착부의 내측 표면은 중공 부착부의 표면과 식품 사이의 마찰계수를 변경시키도록 처리되어 있다. 이는 관내에서의 견인 유동을 최소로 감소시키는 저마찰재로 중공 부착부의 내측 표면을 코팅 또는 라이닝함으로써 수행되며, 이로써 균일한 조리를 위해 바람직한 플러그(plug) 유동을 형성하게 된다. 저마찰재로는 테프론, 폴리프로필렌, 충전 강화 플라스틱, 연마된 금속, 니켈 등의 금속 코팅으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 중공 부착부는 테프론으로 라이닝 또는 코팅하는 것이 좋다.

본 발명의 중공 부착부는 밀폐된 분위기에서 식품재의 조리 시간을 연장시키도록 설계되어 있다. 그러나, 상기 중공 부착부의 온도는 절연성 외피에 의해 유지되는 냉각수 재킷에 의해 낮아지거나, 가열 재킷에 의해 높아질 수 있다. 필요로 하는 최종 제품에 따라 상기 열전달 부재를 임의로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 장치를 사용하여 식품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서 식품재는 압출기 안에 공급된다. 본 발명에서 필요로 하는 식품재는 전분 재료를 포함한다. "전분 재료"라 함은 밀, 쌀, 귀리, 옥수수, 땅콩 등의 곡물 재료와, 밀가루와 그리트와, 부분적 또는 전체적으로 탈지된 전 지방, 곡물, 글루텐 또는 녹말 등의 정제된 조각 참깨 씨앗 등의 통체 또는 분쇄된 씨앗 등의 적합한 비곡물 재료들의 더 작은 선택적인 조각과, 전체적으로 탈지된 콩 등의 콩류와, 감자 등의 탄수화물원과, 해바라기 등의 씨앗과, 단리 단백질들(protein isolates) 등의 다른 조각들을 포함하는 것을 의미한다.

식품재는 일반적으로 재료들의 혼합물로 구성되며, 이 혼합물은 필요로 하는 최종 제품에 따른다. 그러나, 이는 단일 곡물 분말재의 사용을 배제하지는 않는다. 곡물 분말재의 양은 식품재의 건중량 기준으로 약 15 내지 100중량%로 변화될 수 있으며 약 40 내지 80중량%가 좋다.

다음에, 혼합된 성분의 전체 수분 함량이 약 12 내지 35중량%, 바람직하게는 약 17 내지 28중량%가 되기에 충분한 물과 전분 재료를 혼합시킴으로써 반죽이 준비되어 반죽된다. 상기 혼합 및 반죽 처리는 성분들의 조리 또는 젤라틴화 범위 이하의 온도를 갖는 압출기의 제2혼합 구역 내에서 수행될 수 있다. 혼합은 또한 회분 처리 또는 연속 반죽 혼합기 내에서 수행될 수 있으며, 그 다음에 필요로 하는 최종 제품에 따라서 압출기 안에 공급된다.

통상적으로 액체들은 배럴 또는 구역(2,3)들에서 부가된다. 선택적으로 시럽 또는 감미료 및 향료 등의 다른 성분과, 섬유소, 단백질, 비타민 및 광물 등의 영향 강화제(fortification)와, 과일 및 견과(堅果)를 포함하는 삽입 재료와, 유화제 등의 녹말 조절제와 이들의 혼합물이 압출기 배럴의 길이 방향에 따르는 임의의 적합한 위치에서 반죽 모재에 합쳐질 수 있다.

그 다음에, 반죽은 압출기의 조리 또는 가열 구역 안으로 통과하며, 여기에서 녹말의 젤라틴화 및 단백질의 변성을 개시시키기에 충분한 온도로 반죽의 온도를 효과적으로 상승시키는 온도 및 압력을 일정 시간 동안 받게 된다. 전분 반죽은 압출기 내에서 약 100 내지 149.9℃(212 내지 300℉)의 온도 범위, 바람직하게는 약 112.8 내지 135℃(235 내지 275℉)의 온도 범위로 가열된다. 상기 온도들은 젤라틴화 및 변성 처리를 개시시키는데 필요하다. 상기 온도에서 반죽은 또한 전분 반죽을 가열/조리하는 데 필요한 에너지원을 제공하는 특정 기계적 에너지를 받게 될 수도 있다.

압출기 내의 압력은 일반적으로 0.3515 내지 140.6㎏/㎠g(5 내지 2,000psig)의 범위, 바람직하게는 0.703 내지 10.545㎏/㎠g(10 내지 150psig) 범위인 것이 좋다.

압출기 내의 토오크의 조건들은 적당하 토오크를 제공하도록 낮게 제어된다. 이는 바람직한 토오크 조건들을 제공할 수 있는 압출기의 나사 설계를 필요로 하게 된다. 압출기 내의 반죽에 수행되는 일은 파운트 공급당 40와트시인데, 이는 단지 압출기 내의 물과 전류 및 전압에 의해 계산된 것이다.

압출기 내의 반죽은 외부 열원을 사용하여 가열되어 녹말의 글루텐 및 젤라틴화를 개시시킨다. 열이 약 100 내지 148.9℃(212 내지 300℉), 바람직하게는 약 112.8 내지 135℃(235 내지 275℉) 범위의 온도 및 약 0 내지 35.15㎏/㎠g(0 내지 500psig), 바람직하게는 약 0.703 내지 7.03㎏/㎠g(10 내지 100psig) 범위의 압력을 갖는 압출기로부터 방출되는 압출물에 의한 마찰 에너지로부터 기인하는 열과 결합될 때 인가되도록 압출기 내의 온도는 충분히 높게 유지된다.

선택적으로, 전분 반죽의 수분은 반죽이 조리 구역으로부터 온도 제어 구역으로 통과할 때 압출기의 말단부에 인접되어 연결된 통기 수단 또는 포트들에 의해 낮출 수 있다. 상기 포트들은 전분 반죽의 수분을 전체 수분의 약 1/3%까지 낮추는 작용을 한다. 수분은 일반적으로 약 23 내지 30%로부터 약 14 내지 22%까지 낮아진다.

가열된 전분 반죽은 압출기(40)로부터 이 압출기의 방출 단부에 연결되고 밀폐된 분위기에서 녹말을 완전히 젤라틴화 시키고 단백질을 변성시키며 전분 반죽을 조리하기에 충분한 면적 및 길이로 되어 있고 그 내부 표면은 이를 통과하는 식품의 통과를 촉진시킬 수 있도록 충분히 매끄럽게 되어 있는 중공 부착부(18)안으로 유효 시간 동안 효과적인 온도 및 압력으로 방출된다.

중공 부착부는 압출기(40)의 방출 단부에 연결되어 있다. 제한 다이(restrictor die)가 필요하지 않으므로, 가열된 전분 반죽은 중공 부착부 안으로 직접 통과한다. 압출기의 방출 단부에 접촉하는 중공 부착부의 면적은 압출기의 방출 출구의 최대 면적의 8배까지 될 수 있으며, 압출기의 방출 출구 면적의 약 80 내지 600%인 것이 바람직하다.

중공 부착부의 길이는 맛의 발현을 촉진시키는 데 필요한 조리의 정도와, 녹말의 완전 젤라틴화와, 곡물, 특히 겨의 조각들의 팽창과, 캐러멜화 및 메일라드 반응(maillard reaction)으로 인한 색상 발현의 증진과, 직조적 강화의 촉진과, 휘발성 향료들의 손실 제어에 영향을 미친다. 또한, 전분 반죽이 중공 부착부 내에 체류하는 시간의 길이도 필요로 하는 최종 제품에 영향을 미치는 요소이다. 중공 부착부의 길이 및 압출기의 입구 공급률은 일반적으로 중공 부착부 내에서의 체류 시간을 결정하게 되므로 수행되는 조리의 정도가 결정된다. 중공 부착부 내에서의 체류 시간은 통상 약 3 내지 100분의 범위이며, 약 10 내지 40분의 범위가 바람직하다.

또한, 중공 부착부의 길이도 필요로 하는 최종 제품에 따른다. 통상적으로 중공 부착부의 길이는 압출기의 방출 출구의 최장 단면 치수의 적어도 3배이다. 그러나, 상기 길이는 압출기의 방출 배출구의 최장 단면치수의 3 내지 약 1000배의 범위로 될 수 있다.

전분 반죽을 중공 부착부에 용이하게 통과시키기 위해, 부착부는 자체의 내측 표면에 낮은 마찰의 코팅으로 라이닝되어 부착부 내의 견인 유동을 최소화하여, 균일한 조리를 위해 필요한 플러그 유동을 생성한다. 낮은 마찰의 코팅으로는 테프론이 적합하지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 적합한 코팅에 대해서는 앞서 설명하였다.

전분 반죽의 온도 및 수분 함량은 반죽이 중공 부착부를 통과할 때 유지된다. 부착부로부터 방출되는 제품은 일반적으로 약 123 내지 135℃(235 내지 275℉)의 온도 범위 및 약 14 내지 22%의 수분 함량을 갖는다.

조리된 전분 반죽은 중공 부착부로부터 방출될 때 제품에 의해 생성되어 증가된 부분적인 가스 압력들에 의해 폭발적으로 방출되게 된다. 이는 제품에 도입된 부분압보다 큰 배압을 생성함으로써 제거할 수 있다. 상기 배압은 90°엘보우 등의 제한 조절 가능한 볼트들에 의해 효과적으로 생성할 수 있다.

필요로 하는 최종 제품에 따라, 오리피스(23)들을 포함하느 선택 다이 판(22)을 중공 부착부의 방출 출구에 부착할 수 있다. 다이 판을 마련함으로써 중공 부착부 내의 배압을 약 3.515 내지 35.15㎏/㎠g(50 내지 500psig)의 범위로 증가시킬 수 있게 된다. 그러나, 적합한 압력 범위는 약 6.327 내지 35.15㎏/㎠g(90 내지 500psig)이다. 다이 오리피스로부터 방출되는 제품은 일반적으로 25로 도시한 로프의 형태이며, 이는 후속 처리를 위해 필요한 크기의 펠릿(30)으로 절단된다. 다이 오리피스의 형상도 필요로 하는 최종 제품에 따라 변화될 수 있다.

조리된 덩어리는 중공 부착부로부터 방출되고 약 10 내지 93℃(50 내지 200℉) 범위의 온도로 냉각된다. 편상으로 된 제품의 경우, 조리되고 냉각된 덩어리는 편상화(flaking)에 적합한 크기로 감소된다. 다이가 사용되는 경우, 펠릿들은 다이 판(22)에서 직접 절단되거나, 로프 형태로 제조하여 이후에 적합한 장치를 사용하여 펠릿(30)들로 성형한다. 냉각 후의 수분 함량은 약 8 내지 20%의 범위이며, 약 12 내지 18%의 범위인 것이 바람직하다.

그 다음에, 냉각된 덩어리는 필요로 하는 최종 제품에 따라 성형된다. 대개, 성형은 분쇄기 또는 쉬레딩(shredding) 및 그레이팅(greating) 롤, 브리케팅(briquetting) 장치, 펠리타이저, 플레이킹 롤 등의 다른 장치에 의해 이루어진다.

그 다음에, 성형된 제품은 필요로 하는 최종 제품에 따라 약 2 내지 10%, 바람직하게는 약 2 내지 4%의 수분 함량을 갖도록 구워지거나 또는 건조될 수 있다.

본 발명의 적합한 실시예에 대하여 설명한다.

[예 1]

통체의 밀을 28%의 수분으로 습윤시킨 다음에 밀알 자체의 성분들을 파괴시키지 않으면서 밀알을 파쇄하도록 통상의 톱니형 롤러 분쇄기를 통해 공급한다. 다음에, 상기 습윤되고 공급된 밀을 2시간 동안 수분이 평형되게 한다. 적색 및 백색 밀겨들을 적색 밀겨 60% 백색 밀겨 40%의 비율로 미리 혼합한다.

물 1.5%, 액체 설탕 74.8%, 콘 시럽 7.5%, 밀가루 5.4%, 엿기름을 넣은 보리가루 4.3% 및 소금 6.5%를 혼합하여 온침된(digested) 조미(調味) 시럽을 준비한다. 상기 슬러리(slurry)를 65.6℃(150℉)로 가열하고 45분간 온침한다. 다음에 온도를 82.2℃(180℉)로 올린다.

겨 혼합물 및 습윤 분쇄된 밀을 60 : 40으로 미리 혼합하고, 1000lbs/hr의 비율로 베르너 앤드 플라이데르(Werner ＆ Pfleiderer) C-120 쌍 나사 압출기에 공급한다. 낮은 전단 형상으로 된 10개 구역 압출기가 사용된다. 3개의 반죽 전진 구역이 압출기의 축들을 따라 산재되어 있다. 12.8℃(55℉)의 냉수를 공급 입구구역(1)을 통해 순환시킨다. 온침된 조미 시럽을 400ls/hr의 비율로 구역(2) 안에 분사한다. 재킷들을 통해 고온 오일을 순환시켜 구역(2, 3, 4, 5, 6)들을 135℃(275℉)로 가열한다. 구역(7, 8)들은 가열하지 않는다. 구역(8)은 증기들을 방출시키기 위한 통기 포트를 포함한다. 제품 온도를 127.8℃(262℉)로 유지시키기 위해 구역(9,10)을 다양하게 가열한다.

"8→0(8 to 0) 어댑터"를 압출기의 단부에 고정시켜 8자형의 압출기 방출부의 0자형 후 압출 장치 사이에 부드러운 전이부를 형성한다.

상기 후 압출 장치는 203.2㎜(8in)의 직경을 갖는 압출기의 방출 출구에 볼트로 체결된 254㎜(10in)의 직경을 갖고 테프론 라이닝된 6,096㎜(20ft)의 파이프이다.

조작 조건들은 다음과 같다. 겨 및 공급된 밀의 공급률은 1,000lbs/hr이고, 온침된 시럽의 비율은 400lbs/hr이고, 압출기의 rpm은 압출기 토오크의 30%인 150이고, 압출기의 방출 압력은 12.654㎏/㎠g(180psig)이고, 후 압출 장치의 압력은 기본적으로 0(방출 단부에서 개방). 방출 온도는 126.7 내지 127.8℃(260 내지 262℉)이다.

후 압출 장치로부터 방출된 재료를 남자 주먹 크기 정도의 덩어리들로 파쇄한다. 상기 덩어리들을 약 87.8℃(190℉)의 온도로 수분간 냉각시킨 후, 2,300rpm으로 작동하는 어쉘 코미트롤(Urschel Comitrol)과 300μ헤드 및 직선형 3블레이드 임펠러를 사용하여 작은 입자들로 분쇄한다.

다음에, 상기 입자들이 서로 달라붙는 것을 방지하기 위해 약간 냉각시킨 후, 통상의 유입식 플레이킹 돌들로 약 35.15㎏/㎠g(500psig) 또는 0.635㎜(0.025in)의 플레이크를 제조하기에 충분한 압력으로 편상으로 만든다. 그 다음에, 상기 플레이크들을 강제식 공기 건조기 내에서 137.8℃(280℉)로 5분간 건조하고 굽는다.

[예 2]

콘 그리트들에 따뜻한 물을 붓고 8시간 동안 습윤시킨다. 액체 설탕 61, 소금 81, 콘 시럽 16 및 엿기름 시럽 5의 비율로 재킷을 입힌(jacketed) 솥 내에 위치시켜 별도로 준비한다. 시럽을 계속 혼합하면서 65.6℃(150℉)로 가열한다.

10개 구역으로 된 57㎜ 베르너 앤드 플라이데르 쌍 나사 압출기를 사용한다[출구의 직경은 88.9㎜(3.5in)]. 5개의 반죽 구역들을 포함하는 전단 완화 형상의 나사부를 압출기 내에 위치시킨다. 12.8℃(55℉)의 냉수를 공급 입구를 포함하는 제1구역을 통해 순환시킨다. 고온 오일을 재킷들을 통해 순환시켜 다음의 5개의 구역들을 121.1℃(250℉)로 가열한다. 제8구역은 통기 포트를 포함하며 가열되지 않는다. 재킷들 내의 냉수를 사용하여 마지막 2개 구역(9.10)들을 90.6℃(195℉)로 냉각시킨다.

직경 101.6㎜(4in)의 테프론 라이닝 파이프로 된 1,219.2㎜(4ft)의 구역들[크레인(Crane)사의 레지스토플렉스 디비젼(Resistoflex div.)에 의해 제조된 레지스토플렉스 티에프이(Resistoflex TFE) 테프론 내층 파이프]을 압출기의 출구에 직접 부착시킨다. 직경 3.969㎜(5/32in)의 구멍 6개를 포함하는 다이를 부착부의 최종 관의 단부에 부착시킨다.

습윤시킨 후, 물을 콘으로부터 배수시킨다. 다음에, 콘을 냉각 스크린 상에 위치시키며, 여기서 표면의 수분이 제거된다. 25%의 수분으로 미리 습윤시킨 콘크리트들을 아크리슨(Acrison) 공급기 내에 위치시키고 72.4lbs/hr의 비율로 압출기의 호퍼 안에 연속적으로 공급한다.

가열된 시럽을 압출기의 제2구역의 포트 안으로 27.6lbs/hr의 비율로 연속적으로 주입한다. 최종 제품의 수분을 조절하기 위해 추가의 물을 동일 지점에서 부가한다. 이는 통상적으로, 16lbs/hr 의 비율로 유지한다.

압출기를 토오크의 30%인 200rpm 및 압출기 단부의 압력 24.605㎏/㎠g(350psig)로 작동시킨다.

이에 따라, 콘은 부착부 내에서 15분간 체류하게 된다. 콘이 다이로부터 방출될 때의 온도는 115.6℃(240℉)이다.

부착부의 단부에서 콘의 가닥들이 다이를 떠날 때, 이들은 천공된 벨트를 통해 주입되는 공기에 의해 54.4℃(130℉)로 냉각되게 되는 캄플렉스(Kamflex

)연속 벨트 컨베이어 위로 안내된다. 콘에어(Conair

) 가닥 절단기를 사용하여, 이송롤을 약 130rpm으로 커터 롤을 약 150rpm으로 작동시켜 냉각된 가닥들을 약 6.35㎜(1/4in) 길이의 펠릿들로 절단한다.

약 18%의 수분을 갖는 상기 펠릿들을 37.8 내지 48.9℃(100 내지 120℉)로 공냉시키고 페렐 로스(Ferrel Ross) 플레이킹 롤들에 직접 이송시킨다. 플레이크들을 0.635 내지 0.762㎜(0.025 내지 0.030in)의 두께로 성형하고 2.5%의 수분을 갖도록 제트존(Jetzone

) 토스트 오븐에 직접 이송시킨다.

[예 3]

황색 큰 가루와 제2헤드 라이스(head rice)를 동일한 비율로 리본 믹서 내에서 혼합시킨다. 상기 혼합물을 아크리슨 공급기 내에 위치시키고 예 2에서와 마찬가지로 3.3lbs/min의 비유로 57㎜ 베르너 앤드 플라이데르 쌍 나사 압출기 및 부착부에 연속적으로 공급한다.

액체 설탕 85, 엿기름 시럽 9, 소금 7의 비율로 재킷을 입힌 솥 안에 위치시켜 조리 시럽을 준비한다. 소형 모이노(Moyno) 펌프를 사용하여 시럽을 솥으로부터 제1 및 제2 구역들 사이의 압출기 포트 안으로 1.5lbs/min의 비유로 연속 공급한다.

압출기를 토오크의 28%인 250rpm 및 압출기 단부에서의 압력 21.09㎏/㎠g(300psig)로 작동시킨다. 상기 조건들에서 제품은 압출기 및 부착부 내에서 20분의 체류 시간을 갖는다. 부착부 다이로부터 방출되는 콘의 온도는 121.1℃(250℉)이다.

압출된 고온의 가닥들을 캄플렉스 컨베이어 상에서 공냉시키고, 예 2에서와 마찬가지로 콘에어 가닥 절단기로 절단한다.

펠릿들의 온도가 37.8 내지 48.9℃(100 내지 120℉)로 될 때까지 휴대용 회분 냉각 스크린으로 더욱 냉각시킨다. 여기서, 수분은 22%이다.

냉각된 콘 라이스 펠릿들을 1.588㎜×3.175㎜(1/16in×1/8in)의 크기를 쉬레딩 롤 셋트(더글라스 엔지니어링사의 제품)에 즉시 이송한다. 이에 따라 조리되고 152.4㎜(6in) 폭을 갖는 습윤된 반죽으로 된 웨브 시트가 제조된다. 2개의 웨브 시트층들을 부착된 절단 및 다이싱(dicing) 기구 안으로 이송하여 15.875㎜×15.875㎜(5/8in×5/8in)의 맞물려 절단되 2중 층의 조각들을 제조하며 이들은 2개 구역을 울버린 제트존(Wolverine Jetzone

) 오븐 안으로 직접 이송된다. 제1구역은 55.88㎜(2.2in)의 물 게이지의 압력차에 의해 생성되는 공기 유동으로 248.9℃(480℉)에서 작동된다. 제2구역은 0.8의 공기압으로 160℃(320℉)에서 작동된다. 컨베이어를 조절하여 약 1분의 체류 시간을 제공한다. 제품이 제트존에서 방출될 때 제트존 냉각기를 사용하여 제품을 주변 조건들로 냉각시킨다.

Claims

식품을 제조하는 조리 장치에 있어서, 압출기와, 상기 압출기의 방출 단부에 연결되며 밀폐된 환경에서 식품을 완전히 조리하기에 충분한 면적 및 길이로 되어 있고 그 내측 표면은 이를 통과하는 식품의 통과를 촉진할 수 있도록 충분히 매끄럽게 되어 있는 중공 부착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제1항에 있어서, 상기 식품이 전분 제품인 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제2항에 있어서, 상기 전분 제품이 곡물 제품인 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제1항에 있어서, 압출기의 방출 출구에 접촉하는 중공 부착부의 면적이 압출기 방출 출구의 최대 면적의 8배까지인 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제4항에 있어서, 압출기의 방출 출구에 접촉되는 중공 부착부의 면적이 압출기 방출 출구의 면적의 80 내지 600%의 범위인 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제1항에 있어서, 상기 중공 부착부의 길이가 압출기 방출 출구의 최장 단면 치수의 적어도 3배인 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제6항에 있어서, 중공 부착부의 길이가 압출기 방출 출구의 최장 단면 치수의 3 내지 1,000배인 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제1항에 있어서, 중공 부착부의 면적이 압출기 배럴 면적의 80 내지 400%이고, 중공 부착부가 그 안에서의 체류시간이 3 내지 100분이 되도록 충분한 길이로 되어 있는 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제1항에 있어서, 중공 부착부의 내측 표면이 이 표면과 식품 사이의 마찰 계수를 변경시키도록 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제9항에 있어서, 중공 부착부의 내측 표면이 테프론, 폴리프로필렌, 충전 강화 플라스틱, 연마 금속, 니켈 등의 금속성 코팅재로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제10항에 있어서, 중공 부착부가 테프론으로 코팅된 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제1항에 있어서, 중공 부착부의 방출 단부에 다이 판 부착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조리 장치.
제1항에 있어서, 중공 부착부의 방출 개구에 90˚엘보우를 포함하는 것을 특징으로 하는 조리장치.
식품을 제조하는 방법에 있어서, (a) 전분 재료를 압출기 안으로 공급하는 단계와, (b) 압출기 내의 전분 재료에 반죽을 형성하기에 충분한 수분을 부가하는 단계와, (c) 반죽의 온도를 녹말을 젤라틴화 시키고 단백질을 변성시키기에 충분한 온도로 상승시키게 되는 온도 및 압력으로 일정시간 동안 압출기 내의 반죽을 가열하는 단계와, (d) 압출기의 방출 단부에 연결되며 밀폐된 환경에서 녹말을 완전히 젤라틴화 시키고 단백질을 변성시키고 전분 재료를 조리하기에 충분한 면적 및 길이로 되어 있고 그 내측 표면은 이를 통과하는 전분 반죽의 통과를 촉진시킬 수 있도록 충분히 매끄럽게 되어 있는 중공 부착부 안으로 상기 가열된 전분 반죽을 유효 온도 및 압력으로 유효 시간 동안 방출하는 단계와, (e) 조리된 반죽을 냉각하는 단계와, (f) 냉각된 전분 반죽을 소정의 모양 또는 형상으로 성형하는 단계와, (g) 상기 성형된 전분 반죽을 소정의 수분 함량까지 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 전분 재료가 옥수수, 밀, 쌀, 보리, 콩, 감자, 호밀, 귀리 등과 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 압출기 내의 전분 재료의 수분이 전분 혼합물의 12 내지 35중량%로 증가되는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제16항에 있어서, 압출기 내의 전분 재료의 수분이 전분 혼합물의 17 내지 28중량%로 증가되는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 전분 반죽이 100 내지 148.9℃(212 내지 300℉)의 온도 범위로 가열되는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 압출기 내의 압력이 0.352 내지 140.6㎏/㎠g(5 내지 2,000psig)의 범위인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 통기 포트를 통해 통기시킴으로써 압출기 내의 전분 혼합물의 수분을 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제20항에 있어서, 수분이 전분 반죽의 23 내지 30중량%에서 14 내지 22중량%로 낮아지는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 중공 부착부 안으로 방출되는 전분 반죽이 100 내지 148.9℃(212 내지 300℉) 범위의 온도와 23 내지 30% 범위의 수분 및 0.352 내지 140.6㎏/㎠g(5 내지 2,000psig) 범위의 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 압출기의 방출 출구에 접촉하는 중공 부착부의 면적이 압출기 출구의 최대 면적의 8배까지인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제23항에 있어서, 압출기의 방출 출구에 접촉하는 중공 부착부의 면적이 압출기 출구 면적의 80 내지 600%인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 중공 부착부의 길이가 압출기 방출 출구의 최장 단면 치수의 적어도 3배인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제25항에 있어서, 중공 부착부의 길이가 압출기 방출 출구의 최장 단면 치수의 3 내지 1,000배인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 중공 부착부 내에서의 체류시간이 3 내지 100분인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 압출기의 내측 표면이 이 표면과 전분 반죽 사이의 마찰 계수를 변경시키도록 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 중공 부착부의 내측 표면이 테프론, 폴리프로필렌, 충전 강화 플라스틱, 연마 금속, 니켈 등의 금속성 코팅제로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제29항에 있어서, 중공 부착부가 내측 표면이 테프론으로 코팅된 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 중고 부착부에서 방출되는 조리된 반죽의 온도 100 내지 148.9℃(212 내지 300℉), 양호하게는 112.8 내지 135℃(235 내지 275℉)의 범위인 것을 특징으로 하는 식품 제조방법.
제14항에 있어서, 중공 부착부에서 방출되는 반죽의 수분이 14 내지 22중량%인 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 중공 부착부의 방출 단부에 다이 핀 부착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제14항에 있어서, 모양 또는 형상이 성형된 전분 반죽이 2 내지 10중량% 범위의 수분을 갖도록 건조되는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
제34항에 있어서, 모양 또는 형상이 성형된 전분 반죽이 2 내지 4중량% 범위의 수분을 갖도록 건조되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.