MX2010012825A - Metodo para reducir la formacion de acrilamida en alimentos termicamente procesados. - Google Patents

Abstract

Un método para reducir la cantidad de acrilamida en alimentos térmicamente procesados. Esta invención permite la producción de alimentos teniendo niveles significativamente reducidos de acrilamida. El método se basa en la manipulación de varias operaciones unitarias usadas en la producción de productos alimenticios, en particular las operaciones unitarias de pelado, cocción y rechazo. Por ejemplo, la operación unitaria de pelado puede ser modificada para proporcionar una rebanada de papa más completamente pelada. La operación unitaria de cocción puede ser modificada al cocer a mayor humedad y/o a menores temperaturas de aceite caliente para minimizar las condiciones de alta temperatura / baja humedad más favorablemente para la formación de acrilamida. La operación unitaria de rechazo puede ser modificada para rechazar, defectos que resultan en altos niveles de acrilamida.

Description

METODO PARA REDUCI R LA FORMACION DE ACRILAMIDA EN ALI M ENTOS TERMICAMENTE P ROCESADOS Antecedentes de la i nvención Referencia cruzada a solicitud relacionada Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud de patente estadounidense serial no. 1 1 /263,239 , presentada el 31 de octubre de 2005, la cual es una divisional de la solicitud de patente estadounidense serial no. 1 0/371 ,448, presentada el 21 de febrero de 2003, titulada "Method of Reducing Acrylamide Formation in Thermally Processed Foods" (Método para reducir la formación de acrilamida en alimentos térmicamente procesados) , cuya descri pción técnica es incorporada en la presente por referencia.

Campo técnico La presente invención se refiere a un método para reducir la cantidad de acri lamida en alimentos térmicamente procesados. Esta invención permite la producción de alimentos teniendo niveles significativamente red ucidos de acrilamida . El método se basa en variar los parámetros de varias operaciones unitarias para manipular la cantidad de acrilamida encontrada en el producto term inado , al tiempo que mantiene la calidad de producto.

Descri pción de técnica relacionada La acrilamida qu ímica ha sido usada desde hace mucho en su forma de polímero en aplicaciones industriales para tratamiento de agua, recuperación de aceite intensificada, elaboración de papel, floculantes, espesantes, procesamiento de minerales y géneros de planchado permanente. La acrilamida precipita como un sólido cristalino blanco, es inodora, y es altamente soluble en agua (2155 g/l a 30°C). Sinónimos para acrilamida incluyen 2-propenamida, etilen carboxamida, amida de ácido acrílico, vinil amida y amida de ácido propenoico. La acrilamida tiene una masa molecular de 71 .08, un punto de fusión de 84.5°C y un punto de ebullición de 125°C a 25 mmHg.

E tiempos muy recientes, una amplia variedad de alimentos han dado positivo por la presencia de monómero de acrilamida. La acrilamida ha sido encontrada en especial principalmente en productos alimenticios de carbohidratos que han sido calentados o procesados a altas temperaturas. Ejemplos de alimentos que han dado positivo para acrilamida incluyen café, cereales, galletas, hojuelas de papa, galletas, papas a la francesa, panes y bollos, y carnes fritas empanizadas. En general , los contenidos relativamente bajos de acrilamida han sido encontrados en alimentos ricos en proteína calentados, mientras que contenidos relativamente altos de acrilamida han sido encontrados en alimentos ricos en carbohidratos, comparados con niveles no detectables en alimentos no calentados y hervidos. Los niveles reportados de acrilamida encontrados en varios alimentos procesados de manera similar incluyen un rango de 330 - 2,300 (pg/kg) en hojuelas de papa, un rango de 300 - 1 100 (pg/kg) en papas a la francesa, un rango de 120 -1 80 (pg/kg) en hojuelas de maíz, y niveles variando desde no detectables hasta 1400 (pg/kg) en varios cereales para el desayuno.

Actualmente se cree que la acrilamida es formada a partir de la presencia de aminoácidos y azúcares reductores. Por ejemplo, se cree que una reacción entre asparagina libre, un aminoácido comúnmente encontrado en verduras crudas, y azúcares reductores libres responde por la mayoría de acrilamida encontrada en productos alimenticios fritos. La asparagina responde por aproximadamente 40% de los aminoácidos libres totales encontrados en papas crudas, aproximadamente 18% de los aminoácidos libres totales encontrados en centeno de alta proteína, y aproximadamente 14% de los aminoácidos libres totales encontrados en trigo.

La formación de acrilamida a partir de aminoácidos diferentes a asparagina es posible, pero todavía no ha sido confirmada con algún grado de certeza. Por ejemplo, alguna formación de acrilamida ha sido reportada a partir de probar glutamina, metionina, cisteína y ácido aspártico como precursores. Estos hallazgos son difíciles de confirmar, sin embargo, debido a las impurezas de asparagina potenciales en aminoácidos de stock. No obstante, la asparagina ha sido identificada como el precursor de aminoácidos más responsable por la formación de acrilamida.

Debido a que la acrilamida en alimentos es un fenómeno recientemente descubierto, su mecanismo exacto de formación no ha sido confirmado. Sin embargo, ahora se cree que la ruta más probable para formación de acrilamida involucra una reacción de Maillard. La reacción de Maillard ha sido reconocida desde hace mucho en la química de alimentos como una de las reacciones químicas más importantes en el procesamiento de alimentos y puede afectar sabor, color y el valor nutricional del alimento. La reacción de Maillard requiere calor, humedad, azúcares reductores y aminoácidos.

La reacción de Maillard involucra una serie de reacciones complejas con numerosos intermediarios, pero puede describirse generalmente como que involucra tres pasos. El primer paso de la reacción de Maillard involucra la combinación de un grupo amino libre (a partir de aminoácidos libres y/o proteínas) con un azúcar reductor (tal como glucosa) para formar productos de rearreglo de Amadori o Heyns. El segundo paso involucra la degradación de los productos de rearreglo de Amadori o Heyns vía diferentes rutas alternativas que involucran deoxiosonas, fisión o degradación de Strecker. Una serie compleja de reacciones incluyendo deshidratación, eliminación, ciclización, fisión y fragmentación resulta en un depósito de intermediarios de sabor y compuestos de sabor. El tercer paso de la reacción de Maillard es caracterizado por la formación de polímeros y copolímeros nitrogenados cafés. Usando la reacción de Maillard como la ruta probable para la formación de acrilamida, la Figura 1 ilustra una simplificación de trayectorias sospechadas para la formación de acrilamida iniciando con asparagina y glucosa.

La acrilamida no ha sido determinada como perjudicial para humanos, pero su presencia en productos alimenticios, especialmente a niveles elevados, es indeseable. Como se otra previamente, concentraciones relativamente mayores de acrilamida son encontradas en productos alimenticios que han sido calentados o térmicamente procesados. La reducción de acrilamida en tales productos alimenticios podría lograrse al reducir o eliminar los compuestos precursores que forman acrilamida, inhibir la formación de acrilamida durante el procesamiento del alimento, descomponer o hacer reaccionar el monómero de acrilamida una vez formado en el alimento, o remover la acrilamida del producto antes del consumo. De manera entendible, cada producto alimenticio presenta retos únicos para lograr cualquiera de las opciones anteriores. Por ejemplo, los alimentos que son rebanados y cocidos como piezas coherentes pueden no ser mezclados fácilmente con varios aditivos sin destruir físicamente las estructuras celulares que dan a los productos alimenticios sus características únicas sobre el cocido. Otros requerimientos de procesamiento para productos alimenticios específicos pueden hacer de igual manera a las estrategias de reducción de acrilamida incompatibles o extremadamente difíciles.

A manera de ejemplo, la Figura 2 ilustra métodos de técnica anterior bien conocidos para elaborar hojuelas de papas fritas a partir de un stock de papas crudas. Las papas crudas, las cuales contienen aproximadamente 80% o más agua en peso, primero proceden a un paso de pelado 21 . Después de que las cáscaras son peladas de las papas crudas, las papas son transportadas entonces a un paso de rebanado 22. El espesor de cada rebanada de papa en el paso de rebanado 22 es dependiente del espesor deseado del producto final. Un ejemplo en la técnica anterior involucra rebanar las papas a un espesor de aproximadamente 0.1 0 cm (0.04 in) hasta aproximadamente 0.20 cm (0.08 in). Estas rebanadas son transportadas entonces a un paso de lavado 23, en donde el almidón de superficie en cada rebanada es removido con agua. Las rebanadas de papa lavadas son transportadas entonces a un paso de cocción 24. Este paso de cocción 24 típicamente involucra freír las rebanadas en una freidora continua a, por ejemplo, aproximadamente 1 71 °C hasta aproximadamente 182°C (349-360°F) durante aproximadamente dos a tres minutos. El paso de cocción generalmente reduce el nivel de humedad de la hojuela a menos de 2% en peso. Por ejemplo, una hojuela de papa frita típica sale de la freidora con aproximadamente 1 -2% en peso de humedad. Las hojuelas de papa cocidas son transportadas entonces a un paso de sazonado 25, donde los sazonadores son aplicados en un tambor de rotación. Finalmente, las hojuelas sazonadas proceden a un paso de empacado 26. Este paso de empacado 26 usualmente involucra alimentar las hojuelas sazonadas a una o más básculas, las cuales dirigen entonces las hojuelas a una o más máquinas verticales de formado, llenado y sellado para empacar en un empaque flexible. Una vez empacado, el producto va a distribución y es comprado por un consumidor.

Ajustes menores en un número de los pasos de procesamiento de hojuelas de papa descritos antes, pueden resultar en cambios significativos en las características del producto final. Por ejemplo, un tiempo de residencia prolongado de las rebanadas en agua en el paso de lavado 23 puede resultar en compuestos que lixivian de las rebanadas que proporcionan el producto final con su sabor, color y textura de papa. Tiempos de residencia o temperaturas de calentamiento incrementados en el paso de cocción 24 pueden resultar en un aumento en los niveles de obscurecimiento de Maillard en la hojuela, así como un contenido de humedad menor. Si es deseable incorporar ingredientes en las rebanadas de papa antes de freír, puede ser necesario establecer mecanismos que proporcionen la absorción de los ingredientes adicionados en las porciones interiores de las rebanadas sin romper la estructura celular de la hojuela o lixiviar compuestos benéficos de la rebanada.

A manera de otro ejemplo de productos alimenticios calentados que representan retos únicos para reducir los niveles de acrilamida en los productos finales, las botanas también pueden hacerse como una botana fabricada. El término "botana fabricada" significa un alimento de botana que usa como su ingrediente inicial algo diferente al material de inicio almidonoso original y no alterado. Por ejemplo, las botanas fabricadas incluyen hojuelas de papa fabricadas que usan un producto de papa deshidratado como un material de inicio y hojuelas de maíz que usan una harina de masa como su material inicial. Se nota aquél que el producto de papa deshidratado puede ser harina de papa , hojuelas de papa, gránulos de papa o cualquier otra forma en la cual existen las papas deshidratadas. Cuando cualquiera de estos términos son usados en esta aplicación, se entiende que todas estas variaciones son incluidas.

Haciendo referencia nuevamente a la Figura 2, una hojuela de papa fabricada no requiere el paso de pelado 21 , el paso de rebanado 22 o el paso de lavado 23. En su lugar, las hojuelas de papa fabricadas inician con un producto de papa deshidratado, tal como hojuelas de papa. El producto de papa deshidratado es mezclado con agua y otros ingredientes menores para formar una masa. Esta masa es laminada entonces y cortada antes de proceder a un paso de cocción. El paso de cocción puede involucrar freído u horneado. Las hojuelas proceden entonces a un paso de sazonado y un paso de empacado. El mezclado de la masa de papa generalmente se presta a sí mismo a la fácil adición de otros ingredientes. Por el contrario, la adición de tales ingredientes a un producto alimenticio crudo, tales como rebanadas de papa, requiere que un mecanismo a ser encontrado permita la penetración de ingredientes en la estructura celular del producto. Sin embargo, la adición de cualquier ingrediente en el paso de mezclado debe hacerse con la consideración de que los ingredientes pueden afectar adversamente las características de laminado de la masa así como las características de hojuela final.

Sería deseable desarrollar uno más métodos para reducir el nivel de acrilamida en el producto final de alimentos calentados o térmicamente procesados. De manera ideal, tal proceso reduciría o eliminaría substancialmente la acrilamida en el producto final sin afectar adversamente la calidad y características del producto final. Además, el método debería ser fácil de implementar y, de preferencia, adicionar poco o ningún costo al proceso global.

Breve descripción de la invención La presente invención es un método para reducir la cantidad de acrilamida en productos alimenticios térmicamente procesados. De acuerdo con una modalidad, el método comprende proporcionar una alimentación continua de papas crudas peladas y rebanadas, en donde la alimentación continua de rebanadas de papa cruda tiene al menos 80% de la cáscara de papa removida, y freír las rebanadas de papa peladas en una operación unitaria simple a un contenido de humedad de entre aproximadamente 1 .4% hasta aproximadamente 2% en peso. Las rebanadas de papa fritas pueden ser analizadas entonces por características conocidas como consistentes con defectos de papa y esas rebanadas de papa fritas teniendo tales características son removidas de la corriente de producto alimenticio antes de empacarse.

Lo anterior, así como características y ventajas adicionales de la invención se volverán evidentes en la siguiente descripción escrita detallada.

Breve descripción de los dibujos Los novedosos rasgos que se creen característicos de la invención son expuestos en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, la invención por sí misma, así como un modo preferido de uso, objetivos y ventajas adicionales de los mismos, serán mejor entendidos por referencia a la siguiente descripción detallada de modalidades ilustrativas cuando se leen en conjunción con los dibujos acompañantes, en donde: La Figura 1 es un esquema de trayectorias químicas sospechadas para formación de acrilamida; La Figura 2 es un esquema de pasos de procesamiento de hojuelas de papa de la técnica anterior; La Figura 3 es una gráfica que muestra, en el eje y en partes por billón ("ppb"), concentraciones de acrilamida de muestras de prueba de papa que fueron fritas después de contactar en varias formas descritas a lo largo del eje x, así como el contenido final de humedad en peso; La Figura 4 es una gráfica que compara los resultados originales de la Figura 3 con los resultados de la Figura 3 después de normalización a un contenido de humedad de 1 .32% en peso; La Figura 5 es una gráfica que muestra la relación entre concentración de acrilamida y humedad de producto frito final, en donde la concentración de acrilamida en ppb está en el eje y, y el contenido de humedad en por ciento en peso está en el eje x; La Figura 6 es una gráfica que muestra la relación entre la concentración de acrilamida y humedad de producto horneado final, en donde la concentración de acrilamida en ppb está en el eje y, y el contenido de humedad en por ciento en peso está en el eje x; La Figura 7a es una gráfica que muestra las concentraciones de acrilamida en muestras de prueba de papa que fueron pre-fritas y entonces secadas en horno a aproximadamente 1 20°C (250°F) después de varios métodos de contacto, en donde las concentraciones de acrilamida son mostradas en el eje y en ppb, y los diversos métodos de contacto son descritos en el eje x; La Figura 7b es una gráfica que muestra los últimos seis puntos de datos de la Figura 7a en una escala de concentración de acrilamida más estrecha; La Figura 8 es una gráfica que muestra los datos de la Figura 7a después de normalizar los datos de pre-freído a un nivel de humedad de 3.13% en peso y normalizar los datos de secado en horno a una nivel de humedad de 1 .25% en peso; La Figura 9 es una gráfica que muestra en el eje y en ppb: 1 ) los niveles de acrilamida de muestras de prueba de papa que fueron contactadas en las diversas formas mostradas en el eje x, entonces pre-fritas a aproximadamente 178°C (353°F), y 2) los niveles de acrilamida de esas mismas muestras de prueba de papa después de secado en horno a aproximadamente 176°C (350°F), normalizadas a un nivel de humedad de 0.76% en peso; La Figura 10 es un diagrama que muestra las condiciones de operación y resultados de un experimento en el cual una muestra de control de rebanadas de papa fue freída a presión atmosférica a 1 .4% en peso de humedad y una muestra de prueba fue freída a presión atmosférica a 2.5% en peso de humedad, entonces secada en horno a 1 .4% en peso de humedad; La Figura 1 1 es un diagrama que muestra las condiciones de operación y resultados de varios experimentos en los cuales una muestra de control de rebanadas de papa fue freída a presión atmosférica a aproximadamente 0.8% en peso de humedad, y cuatro muestras de prueba fueron pre-fritas a presión atmosférica a aproximadamente 3-10% en peso de humedad, entonces freídas a vacío a baja temperatura hasta por debajo de 1 % en peso de humedad.

La Figura 12 es un diagrama que muestra las condiciones de operación y resultados de siete experimentos en los cuales cuatro muestras de prueba fueron freídas a presión atmosférica en aceite con temperaturas iniciales variando desde aproximadamente 165 hasta aproximadamente 180°C (329-356°F) durante aproximadamente 3-4 minutos, y tres muestras de prueba fueron freídas a vacío a temperatura baja durante aproximadamente 4-10 minutos a temperaturas variando desde aproximadamente 100 hasta aproximadamente 140°C (212-284°F) y presiones variando desde 50-100 milibars; y La Figura 1 3a es un diagrama que muestra el nivel de acrilamida versus contenido de humedad para hojuelas de papa hechas a partir de papas teniendo tres niveles diferentes de cáscara removida y freídas a presión ambiente; y La Figura 1 3b es una representación gráfica y línea de tendencia de los datos presentados en la Figura 1 3a.

Descripción detallada de la invención La formación de acrilamida en alimentos térmicamente procesados requiere una fuente de carbono y una fuente de nitrógeno. Se formula una hipótesis de que el carbono es provisto por una fuente de carbohidrato y el nitrógeno es provisto por una fuente de proteína o fuente de aminoácido. Muchos ingredientes alimenticios derivados de plantas tales como arroz, trigo, maíz, cebada, soya, papa y avena, contienen asparagina y son principalmente carbohidratos teniendo componentes de aminoácidos menores. Normalmente, tales ingredientes alimenticios tienen un depósito de aminoácidos pequeño, el cual contiene otros aminoácidos además de asparagina.

Por "térmicamente procesado" se quiere decir alimento o ingredientes de alimentos en donde los componentes del alimento, tal como una mezcla de ingredientes alimenticios, son calentados a temperaturas de al menos 80°C. De preferencia, el procesamiento térmico del alimento o ingredientes alimenticios tiene lugar a temperaturas de entre aproximadamente 100°C y aproximadamente 205°C. El ingrediente alimenticio puede ser procesado por separado a temperatura elevada antes de la formación del producto alimenticio final. Un ejemplo de un ingrediente alimenticio térmicamente procesado es hojuelas de papa, el cual es formado a partir de papas crudas en un proceso que expone a la papa a temperaturas tan altas como 170°C. Ejemplos de otros ingredientes alimenticios térmicamente procesados incluyen avenas procesadas, pre-fritas y arroz deshidratado, productos de soya cocidos, masa de maíz, granos de café tostados y granos de cacao tostados. De manera alternativa, los ingredientes alimenticios crudos pueden ser usados en la preparación del producto alimenticio final, en donde la producción del producto alimenticio final incluye un paso de calentamiento térmico. Un ejemplo de procesamiento de materia cruda, en donde el producto alimenticio final resulta de un paso de calentamiento térmico es la fabricación de hojuelas de papa a partir de rebanadas de papa crudas mediante el paso de freír a una temperatura desde aproximadamente 100°C hasta aproximadamente 205°C o la producción de papas a la francesa fritas a temperaturas similares.

Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, se ha encontrado que una formación significativa de acrilamida ocurre cuando el aminoácido asparagina es calentado en la presencia de un azúcar reductor. Calentar otros aminoácidos tales como lisina y alanina en la presencia de un azúcar reductor tal como glucosa, no conduce a la formación de acrilamida. Pero, de manera sorprendente, la adición de otros aminoácidos a la mezcla de asparagína-azúcar puede incrementar o disminuir la cantidad de acrilamida formada.

Habiendo establecido la rápida formación de acrilamida cuando la asparagina es calentada en la presencia de una azúcar reductor, una reducción de acrilamida en alimentos térmicamente procesados puede lograrse al inactivar la asparagina. Por "inactivar" se quiere decir remover la asparagina del alimento y hacer a la asparagina no reactiva a lo largo de la ruta de formación de acrilamida por medio de conversión o unión a otro químico que interfiere con la formación de acrilamida a partir de la asparagina.

Las investigaciones hacia los efectos de las diversas operaciones unitarias o pasos de procesamiento sobre la formación de acrilamida en productos alimenticos terminados han conducido a resultados interesantes. Estos resultados demuestran una capacidad de modificar una o más operaciones unitarias en un proceso dado de la técnica anterior para elaborar un producto alimentico, de manera que el producto alimenticio cocido resultante tenga una concentración reducida de acrilamida. Por "concentración reducida de acrilamida" se quiere decir una concentración de acrilamida que es menor que la concentración que se habría formado durante un proceso sin modificar de la técnica anterior para cocer el producto alimenticio particular en cuestión. Los términos "concentración reducida de acrilamida", "concentración de acrilamida reducida" y "nivel de acrilamida reducido" son todos usados de manera intercambiable en esta solicitud. Para el propósito de esta solicitud, "operaciones unitarias" significa un segmento definible de un método global para producir un producto alimenticio. Por ejemplo, haciendo referencia a la Figura 2, cada uno de los pasos de procesamiento de hojuelas de papa (el paso de pelado 21 , el paso de rebanado 22, el paso de lavado 23, el paso de cocido 24, el paso de sazonado 25 y el paso de empacado 26) es considerado una operación unitaria separada con respecto al proceso global para producir un producto alimenticio de hojuela de papa.

Un primer ejemplo de la manipulación de una operación unitaria involucra el paso de lavado 23 (ilustrado en la Figura 2) de hojuelas de papa producidas al rebanar stock de papa cruda. El método de la técnica anterior de lavar rebanadas involucra enjuagar las hojuelas con agua a temperatura ambiente. El tiempo de residencia promedio de cada hojuela en este enjuague con agua en la técnica anterior es normalmente menor que aproximadamente 60 segundos, dependiendo del equipo usado.

La Figura 3 ilustra cómo la operación unitaria de lavado de hojuela puede ser manipulado de manera que los niveles de acrilamida en el producto de hojuela terminado puedan ajustarse. De acuerdo con la presente invención, el paso de lavado 23 puede ser manipulado para comprimir un paso de contacto, donde una alimentación continua de rebanadas de papa es contactada con una solución acuosa para tiempos de residencia y a temperaturas que difieren de aquéllas usadas en el paso de lavado de la técnica anterior. La Figura 3 es un diagrama que muestra en la vertical o eje y a la izquierda (desde la perspectiva del observador) , la cantidad de acrilamida ("AA") en partes por billón ("ppb") encontrada en el producto de hojuela de papa terminado. La vertical o eje y a la derecha de la gráfica en la Figura 3 muestra el porcentaje de humedad en peso en el producto de hojuela terminado. El nivel de acrilamida es graficado en la gráfica mediante las barras verticales, mientras que el porcentaje de nivel de humedad es graficado por la gráfica lineal. La horizontal o eje x del diagrama mostrado en la Figura 3 lista varios cambios de parámetros de procesamiento hechos a las operaciones unitarias de lavado de un proceso de fabricación de hojuelas de papa. El tiempo de cocción y temperatura fueron idénticos para todas las corridas de producto reflejadas en la Figura 3. De manera específica, cada muestra fue freída aproximadamente 1 78°C (353°F) durante aproximadamente 120-140 segundos. En consecuencia, los niveles de humedad del producto final tendieron a variar.

A manera de comparación con los resultados mostrados en la Figura 3, el paso de lavado de la técnica anterior descrito antes, usando papas de stock de hojuela rebanadas a un espesor de 0.127 cm (0.05 in) y freídas a aproximadamente 178°C (353°F) durante aproximadamente 102-140 segundos, resulta en un producto terminado teniendo un nivel de acrilamida de aproximadamente 300-500 ppb (el cual puede ser mayor dependiendo del contenido de glucosa y otro stock de papa variable) y un nivel humedad en peso final de aproximadamente 1 .4%. Este resultado de técnica anterior es bastante similar al primer punto de datos 31 encontrado en el diagrama mostrado en la Figura 3, el cual representa el punto de datos base e involucra un paso de lavado con un tiempo de residencia de agua para las rebanadas de papa de dos a tres minutos. Manteniendo todos los demás parámetros en el procesamiento global de la hojuela de papa, este cambio menor en las operaciones unitarias de lavado no resulta en cambio notable en el nivel de acrilamida (aproximadamente 330 ppb) o el nivel de humedad del producto terminado (aproximadamente 1 .35%), como se compara con un producto terminado de acuerdo con el paso de lavado de la técnica anterior.

El siguiente punto de datos 32 mostrado en la gráfica en la Figura 3 refleja un cambio en el paso de lavado que comprende contactar las rebanadas de papa con agua como la solución acuosa, incrementar el tiempo de contacto de la solución acuosa con las rebanadas de papa a diez minutos, e incrementar la temperatura de la solución acuosa desde temperatura ambiente o de habitación hasta aproximadamente 38°C (100°F). Este ajuste resultó en una disminución de la acrilamida en el producto terminado a aproximadamente 210 ppb y una reducción en el nivel de humedad del producto terminado a menos de 1 % en peso. De manera interesante, el tercer punto de datos 33 refleja que aumentar la temperatura de solución acuosa (nuevamente agua) hasta aproximadamente 54°C (130°F) con un tiempo de contacto promedio de cinco minutos, no resultó en una reducción apreciable en los niveles de acrilamida en el producto terminado. En contraste, el cuarto punto de datos 34 demuestra una reducción apreciable en los niveles de acrilamida en el producto final (por debajo de 100 ppb) cuando la operación unitaria de lavado involucra un paso de contacto proporcionando un tiempo de contacto de un minuto con una solución acuosa comprendiendo agua a una temperatura de aproximadamente 82°C (180°F). Sin embargo, el nivel de humedad de la hojuela de producto final fue casi 1 .8%. El quinto punto de datos 35 refleja que usar una solución de L-cisteína al 1 % como la solución acuosa, a temperaturas ambiente durante quince minutos, reduce el nivel de acrilamida en el producto final a menos de 250 ppb.

En la gráfica ilustrada en la Figura 4, los resultados de experimento mostrados en la Figura 3 (el primero de cada par de barras verticales) son normalizados para mostrar los niveles de acrilamida que podrían esperarse si las muestras de prueba fueran fritas al mismo nivel de humedad estandarizado (el segundo de cada par de barras verticales). Al asumir que el porcentaje de cambio en el nivel de acrilamida es inversamente proporcional al porcentaje de cambio en el nivel de humedad cuando los niveles de humedad son bajos, los resultados de los datos de prueba mostrados en la Figura 3 pueden ser normalizados al multiplicar los niveles de acrilamida reales por el porcentaje de cambio en los niveles de humedad requeridos para alcanzar el nivel de humedad final de la muestra de base/estándar.

Normalizar los datos experimentales al mismo nivel de humedad le permite a uno comparar de manera más precisa la efectividad relativa de cada método de contacto para reducir la formación de acrilamida.

Haciendo referencia nuevamente a la Figura 4, la vertical o eje y es etiquetada nuevamente en ppb de acrilamida encontrada en el producto terminado. La horizontal o eje x es etiquetada para mostrar los parámetros de cada punto de datos. En la Figura 4, cada punto de datos muestra un par de barras verticales, las barras a la izquierda de un par son importadas de la Figura 3, mientas que las barras a la derecha de un par reflejan los resultados esperados de los mismos parámetros de proceso de contacto si el producto final fuera frito a un nivel de humedad uniforme o estandarizado de 1 .32% .

Nuevamente, el primer punto de datos 41 es la muestra base que involucra un lavado de agua de dos a tres minutos a temperatura ambiente. El segundo punto de datos 42 involucra el paso de contacto de acuerdo con la presente invención, donde las rebanadas de papa son contactadas con una solución acuosa comprendiendo agua a una temperatura de aproximadamente 38°C (100DF) durante un tiempo de contacto de diez minutos. La barra a mano izquierda nuevamente refleja que tal contacto seguido por freído a aproximadamente 178°C (353°F) durante aproximadamente 120-130 segundos, resultará justo sobre 200 ppb de acrilamida en el producto terminado y un producto terminado teniendo un nivel de humedad de menos de 1 %. Sin embargo, la barra a mano derecha demuestra que si una hojuela así contactada fuera freída a un nivel de humedad estandarizado de 1 .32%, el nivel de acrilamida proyectado caería a aproximadamente 1 50 ppb.

Un resultado deseable similar ocurre con respecto al tercer punto de datos 43, mientras que el cuarto punto de datos 44 refleja que la reducción del nivel de humedad del producto terminado eleva ligeramente el nivel de acrilamida encontrado. De manera interesante, el último punto de datos 45 refleja una reducción de acrilamida significativo cuando una solución acuosa comprendiendo 1 % de L- cisteína y un tiempo de contacto de quince minutos es usado. Adicionalmente, un nivel de acrilamida particularmente bajo es proyectado para un nivel de humedad de hojuela final de 1 .32% en peso. También es interesante notar que el nivel de acrilamida proyectado para rebanadas de papa contactado con 1 % de L-cisteína durante un tiempo de contacto de quince minutos, es casi el mismo que el nivel proyectado para rebanadas contactadas con una solución acuosa comprendiendo agua durante diez minutos a aproximadamente 38°C (100°F).

De acuerdo con otras modalidades, contactar las rebanadas de - papa con una solución acuosa comprende además remover uno o más precursores de acrilamida, tales como asparagina o azúcares reductores, a partir de las rebanadas de papa cruda al lixiviar tales precursores de acrilamida fuera de las rebanadas de papa cruda con un extracto de papa o una corriente de lixiviación. La lixiviación de componentes en las rebanadas de papa por el extracto de papa o la corriente de lixiviación ocurre para esos componentes para los cuales existe un gradiente de concentración entre las rebanadas de papa y el extracto de papa o la corriente de lixiviación. La lixiviación puede ser lograda de manera selectiva por una solución de extracto de papa que es deficiente en el precursor de acrilamida a ser removido, pero tiene niveles de concentración de otra materia soluble que están a o cerca del equilibrio con los niveles de concentración correspondientes en las rebanadas de papa. La lixiviación también puede ser lograda de manera no selectiva por una corriente de lixiviación tal como agua pura. Un ejemplo de lixiviación selectiva involucra hacer el extracto de papa deficiente en asparagina, y entonces contactar las rebanadas de papa cruda con el extracto de papa deficiente en asparagina para lixiviar la asparagina fuera de las rebanadas de papa cruda. De acuerdo con una modalidad, el extracto de papa deficiente en uno o más precursores de acrilamida contacta las rebanadas de papa cruda en una manera contracorriente, lo cual puede conducir a una lixiviación más efectiva que un flujo paralelo. En otra modalidad, la lixiviación es intensificada adicionalmente al hacer vibrar de manera ultrasónica el extracto de papa mientras está en contacto con las rebanadas de papa. Si se desea, el extracto de papa o la corriente de lixiviación puede ser tratada para remover los precursores de acrilamida lixiviada de manera que el extracto de papa o la corriente de lixiviación se puede reciclar para uso continuo en la lixiviación de más rebanadas de papa.

Un punto que debe mantenerse en mente cuando se revisan los efectos de manipular varios parámetros de operaciones unitarias, tales como aquéllos efectos mostrados en las Figuras 3 y 4, es que todos estos ajustes tendrán algún efecto colateral sobre la calidad y características del producto final. En consecuencia, cualquier ajuste hecho en cualquiera de las operaciones unitarias debe ser seleccionado cuidadosamente con el fin de llegar al producto exhibiendo las características finales deseadas. Estas características incluyen color, sabor, sensación en la boca, densidad, olor y los aspectos de vida de anaquel del producto terminado.

La Figura 5 se enfoca en otro aspecto de operaciones unitarias y muestra el efecto de disminuir el nivel de humedad en la hojuela durante la etapa de cocción . Haciendo referencia a la Figura 2, el paso de cocción 24 es una operación unitaria que involucra de manera típica cocer las hojuelas de papa rebanadas en una freidora continua de aceite a altas temperaturas. Regresando a la Figura 5, la gráfica sobre la misma refleja en la horizontal o eje x, el nivel de humedad del producto de hojuela final. La vertical o eje y es etiquetado nuevamente en ppb de acrilamida ("AA") encontrada en el producto final. Un número de puntos de datos son graficados entonces, mostrando un porcentaje de humedad versus el nivel de acrilamida de la hojuela final. Dos diferentes temperaturas de freído fueron usadas con símbolos de diamante representando hojuelas freídas a aproximadamente 178°C (353°F) mientras que símbolos de cuadrado son usados para representar los puntos de datos para hojuelas freídas a aproximadamente 149°C (300°F). Las gráficas de línea 51 , 52 son curvas ajustadas a los puntos de datos con el fin de establecer una tendencia. Las gráficas de línea de curva ajustada 51 , 52 siguen la ecuación general: y = c xb, donde "y" representa el nivel de acrilamida, "c" es una constante, "x" es el nivel de humedad, y "b" es el exponente de "x". La primera gráfica de línea 51 se refiere a los puntos de datos de temperatura de freído de 149°C (300°F) . La segunda línea 52 se refiere a los puntos de datos graficados para la temperatura de freído de 178°C (353°F). Como puede verse en la Figura 5, los niveles de acrilamida permanecen muy bajas a niveles de humedad de hojuela por arriba de aproximadamente 3% de humedad en peso sin importar la temperatura de freído.

Mientras que la Figura 5 muestra la relación entre los niveles de acrilamida y contenido de humedad en las rebanadas de papas fritas, la Figura 6 muestra la misma relación en productos de hojuelas de papa horneadas hechas a partir de una mezcla seca. El eje vertical de la gráfica en la Figura 6 muestra las concentraciones de acrilamida, mientras que el eje horizontal muestra niveles de humedad en peso. Aunque las concentraciones de acrilamida tienden a ser mayores en productos de hojuelas de papa horneados que en rebanadas de papas fritas, las Figuras 5 y 6 muestran ambas que las concentraciones de acrilamida permanecen bastante bajas para cocer productos de papa hasta que el nivel de humedad cae por debajo de aproximadamente 3%.

Lo que se hace evidente para las Figuras 5 y 6, es que los niveles de acrilamida en hojuelas de papa cocidas en una freidora típica aumentan bastante dramáticamente una vez que el nivel de humedad cae por debajo de 3% en peso de humedad, punto en el cual parece que no queda suficiente humedad para mantener la temperatura de producto por debajo de una temperatura de formación de acrilamida. Por ejemplo, la Figura 5 ilustra que el nivel de acrilamida encontrado en el producto final es relativamente bajo cuando el nivel de humedad de la hojuela durante la operación unitaria de cocción es 3% en peso o mayor, sin importar la exposición a ambientes de cocción de alta temperatura. Las Figuras 5 y 6 demuestran que el niel de humedad es un parámetro adicional útil en una operación unitaria que puede ajustarse para la reducción de formación de acrilamida en el producto final .

Desafortunadamente, el nivel de humedad en una hojuela de papa terminada de manera ideal debería estar por debajo de aproximadamente 2%, y de preferencia entre aproximadamente 1 .3 y 1 .4%. Cualquier cosa mayor que 2%, e incluso mayor que 1 .4% puede conducir a cuestiones de envejecimiento y descomposición microbiana en el producto empacado, así como consecuencias organolépticas, por ejemplo, sabor, textura, etc. Sin embargo, los cambios en color, sabor y consistencia del producto final pueden ajustarse mediante varios medios. Además, puede ser posible contrarrestrar las consecuencias de terminar el producto alimenticio con un mayor contenido de humedad al ajustar varios factores en el paso de pre-empacado, tales como extender campanas de freidora, cubrir transportadores a la máquina empacadora, deshumidificación del ambiente de planta y varios factores en el empacado, tales como materiales de empaque, películas, bolsas y sellos. De esta manera, de acuerdo con otra modalidad del método descrito para reducir la formación de acrilamida en alimentos térmicamente procesados, una operación unitaria adicional comprende terminar el producto alimentico conforme emerge de su paso de cocción final a un contenido de humedad, por ejemplo, a aproximadamente 1 .4% en peso, aproximadamente 1 .6% en peso, aproximadamente 1 .8% en peso y aproximadamente 2% en peso, o en cualquier % de peso de humedad entre 1 .4% y 2%.

Sin embargo, es importante notar que otros productos de papa han sido conocidos para formar cantidades significativas de acrilamida incluso a contenido de humedad relativamente alto. Por ejemplo, se ha mostrado que las papas fritas, las cuales normalmente dejan una freidora con alrededor de 1 5% de humedad en peso, desarrollan cantidades significativas de acrilamida durante la cocción. Esto sugiere que la formación de acrilamida depende de la temperatura (en particular la temperatura de superficie) de un producto de cocción en lugar del contenido de humedad global. De hecho, estudios han mostrado que la acrilamida no se forma en cantidades significativas hasta que los reactivos necesarios son expuestos a temperaturas de aproximadamente 120°C (250°F). De esta manera parece que un producto de papa conteniendo compuestos precursores de acrilamida no formarán cantidades significativas de acrilamida hasta que, sobre cocción, la temperatura de producto, la cual puede diferir significativamente de la temperatura de medio de cocción, se eleve por arriba de aproximadamente 120°C (250°F). No obstante, el contenido de humedad de tal producto puede ser una buena indicación de si la temperatura de producto se ha elevado por arriba de una temperatura de formación para acrilamida.

Se ha elaborado una teoría por aquéllos de habilidad ordinaria en la técnica que la humedad en el producto ayuda a mantener la temperatura interna de producto por debajo de la temperatura de formación de acrilamida, incluso mientras está en un ambiente de temperatura relativamente alta. Sin embargo, cuando la mayoría de la humedad es removida, los alrededores de la alta temperatura pueden provocar que la temperatura de producto se eleve por arriba de la temperatura de formación de acrilamida. Es importante tener en mente, sin embargo, que no todas las porciones de un producto de cocción comparten la misma temperatura interna . Las papas a la francesa, por ejemplo, pueden ser bastante gruesas cuando se comparan con rebanadas de papa y de esta manera tienden a tener un gradiente de humedad mayor entre las porciones interior y exterior del producto. En consecuencia, es posible para una papa a la francesa ser cocida para tener una temperatura de superficie bastante alta aún cuando su contenido de humedad interior es alto. En contraste, una rebanada de papa es más delgada y tiene a tener niveles de humedad más consistentes a lo largo de la rebanada durante la cocción. De esta manera, al menos para productos delgados tales como rebanadas de papa o piezas de papa fabricadas, el nivel de humedad todavía puede ser una buena medida de su temperatura interna. Esto también es válido para productos no de papa hechos a partir de maíz, cebada, trigo, centeno, arroz, avena, mijo y otros granos basados en almidón. Adicionalmente, equipo de cocción continuo puede ser diseñado con diferentes etapas de temperatura que disminuyen progresivamente desde temperaturas mayores hasta menores conforme el contenido de humedad de la producción de cocción disminuye. Esto permite que la humedad sea removida rápidamente sin permitir que la temperatura de producto se eleve por arriba de de la temperatura de formación de acrilamida.

En consecuencia, un elemento de esta invención involucra dividir la operación unitaria de cocción (la cuarta operación unitaria 24 mostrada en la Figura 2) en al menos dos pasos de calentamiento separados. Un primer paso de calentamiento ocurre a temperaturas elevadas para reducir el nivel de humedad a algún punto cercano pero por arriba de 3% en peso. El producto es terminado entonces al nivel de humedad deseado de aproximadamente 1 -2% en peso, pero de preferencia aproximadamente 1 .4% en peso, con un paso de cocción de temperatura menor teniendo una temperatura por debajo de aproximadamente 120°C (250°F). Sin embargo, las modificaciones de proceso descritas en la presente no están limitadas a procesos de la técnica anterior para cocer rebanadas de papa, tales como descrita en la Figura 2. Estas modificaciones también son aplicables en procesos para hacer productos fabricados derivados de papa, maíz, trigo, centeno, arroz, avena, mijo y otros granos basados en almidón. Por ejemplo, estas modificaciones de proceso pueden ser usadas para reducir la formación de acrilamida en productos de papa y maíz fabricados, cereales, galletas, galletas saladas, pretzels duros y panes, por nombrar algunos. Notar que los términos "paso de cocción modificado" y "operación unitaria de cocción modificada" pretenden incluir no solo el método de técnica anterior de la Figura 2 para cocer rebanadas de papa, sino también métodos de la técnica anterior para preparar otros productos alimenticios en los cuales es deseable reducir la formación de acrilamida. Además, el término "piezas basadas en papa" quiere decir que incluyen tanto rebanadas de papa crudas como piezas de papa fabricadas derivadas de masa o almidón de papa.

Cada paso de calentamiento puede ser logrado usando varios métodos de calentamiento. Por ejemplo, el primer paso de calentamiento puede comprender freído atmosférico, freído al vacío, freído asistido por microondas u horneado. Sin embargo, el primer paso de calentamiento, puede comprender de manera alternativa cualquier otro método para cocer el producto y disminuir su nivel de humedad con consideración primaria dada a eficiencias de producción tales como tiempo de residencia, costos de energía, costos de capital de equipo y espacio de piso disponible. Cuando el primer paso de calentamiento involucra freír el producto, el primer paso de calentamiento es frecuentemente llamado "pre-freído", ya que tal freído solo coce parcialmente el producto hasta que su contenido de humedad es disminuido hasta algún punto cercano pero por arriba de 3% en peso. El segundo paso de calentamiento puede comprender freído al vacío, secado en horno a baja temperatura, secado en horno al vacío o cualquier método de cocción que mantenga temperaturas de cocción requeridas por el segundo paso de calentamiento. Sin embargo, otros métodos también pueden ser usados para reducir el contenido de humedad mientras que se evitan las condiciones de baja humedad/alta temperatura más favorables a la formación de acrilamida siempre y cuando la temperatura de producto permanezca por debajo de la temperatura de formación de acrilamida de aproximadamente 120°C (250°F) . El segundo paso de calentamiento es frecuentemente llamado "freído de terminado" o "secado de terminado", ya que el contenido de humedad es reducido adicionalmente al nivel deseado final.

Al modificar el paso de lavado 23 y/o el paso de cocción 24 del proceso para hacer hojuelas de papa mostrado en la Figura 2, los niveles de acrilamida en el producto final puede ser reducido significativamente sin afectar de manera adversa la calidad de producto y características finales. En una modalidad preferida, un proceso para elaborar hojuelas de papa usando papas de hojuelas frescas combina pasos tradicionales de pelado, rebanado y lavado con una operación unitaria de cocción modificada que involucra pre-freír a aproximadamente 165 hasta aproximadamente 182°C (330-360°F) durante aproximadamente 1 -3 minutos, seguido por secado en horno por debajo de 120°C (250°F) hasta que el nivel de humedad de hojuela es reducido a aproximadamente 1 .4% en peso. En pruebas usando esta modalidad preferida, los niveles de acrilamida por debajo de 130 ppb son alcanzados. Esta modalidad preferida alcanza un balance entre un alto nivel de reducción de acrilamida con un cambio aceptable en calidad de producto asociado con las modificaciones de proceso necesarias. Sin embargo, otras modalidades son posibles. Las Figuras 7a, 7b y 8 muestran varios ejemplos de combinaciones de modificaciones de lavado comprendiendo contactar con una solución acuosa y modificaciones de cocción que reducen los niveles de acrilamida finales de aquéllos niveles que resultan de los métodos de la técnica anterior. Por ejemplo, un nivel de acrilamida final de más de 300 ppb es reducido a menos de 100 ppb. Aunque las Figuras 7a, 7b y 8 involucran modalidades para procesar rebanadas de papa cruda, los métodos de lavado modificados usados en esas modalidades también pueden aplicarse a otros tipos de alimentos crudos en los cuales la reducción de acrilamida es deseable, tales como camotes, batatas y plátanos. De igual manera, las modificaciones de cocción usadas en esas modalidades también pueden aplicarse a otros productos alimenticios freídos tales como tortillas fritas, plántanos fritos, camotes fritos y batatas fritas.

La Figura 7a muestra los niveles de acrilamida resultantes de hojuelas de papa hechos a partir de combinar varias modalidades diferentes de un paso de lavado modificado comprendiendo contactar con una modalidad particular de un paso de cocción modificado. El paso de cocción modificado de la Figura 7a comprende freír parcialmente ("pre-freír") rebanadas de papa a aproximadamente 178°C (353°F) durante aproximadamente uno a tres minutos en un primer paso de calentamiento, entonces secar en horno las rebanadas de papa a aproximadamente 1 20°C (250°F) hasta que el contenido de humedad es reducido a aproximadamente 1 .3% en peso en un segundo paso de calentamiento. La ventana de pre-freír seguido por secar en horno es que las condiciones de baja humedad/alta temperatura más favorables para la formación de acrilamida pueden ser evitadas, mientras que todavía se producen productos finales que son organolépticamente similares a productos fritos de manera tradicional. Sin embargo, el secado en horno prolongado puede dar al producto una sensación seca en la boca y puede provocar chamuscado de producto que es difícil de enmascarar.

La vertical o eje y de la gráfica en la Figura 7a muestra concentraciones de acrilamida en ppb, mientras que la horizontal o eje x es etiquetado para mostrar los parámetros de cada modalidad del paso de lavado modificado comprendiendo contactar las rebanadas de papa con una solución acuosa. Cada punto de datos muestra un par de barras verticales: la barra de la izquierda representa las concentraciones de acrilamida después de contactar y pre-freír, mientras que la barra derecha representa concentraciones de acrilamida después de secado en horno. Leyendo de izquierda a derecha, el primer punto de datos 71 de la Figura 7a, igual que las Figuras 3 y 4, es una muestra base que involucra un lavado con agua de dos a tres minutos a temperatura ambiente, después del cual la muestra es entonces atmosféricamente freída a aproximadamente 1 .3% de humedad en peso. El segundo punto de datos 72 es igual que el primero, excepto que la muestra es freída a aproximadamente 1 .0% de humedad. Notar que las muestras primera y segunda 71 , 72 desarrollaron aproximadamente 320 ppb y 630 ppb de acrilamida, respectivamente. El tercer punto de datos 73 involucra el mismo lavado con agua ambiente de dos a tres minutos, pero la muestra es entonces pre-frita a ligeramente por arriba de 3% de humedad y secada en horno a aproximadamente 1 .3% de humedad. Las barras izquierda y derecha muestran que la muestra salió del paso de pre-freído con una concentración de acrilamida relativamente baja de aproximadamente 65 ppb y ganó menos de 15 ppb en el paso de secado en horno. El cuarto punto de datos 74 involucra una solución acuosa comprendiendo agua que contactar las rebanadas de papa durante un tiempo de contacto de cinco minutos a aproximadamente 60°C (140°F), seguido por los pasos de pre-freído y secado en horno de la operación unitaria de cocción modificada. Este contacto de cinco minutos, a 60°C (140°F) combinado con los pasos de pre-freído y secado en horno, resultó en una concentración de acrilamida final incluso menor de menos de 40 ppb.

Las muestras contactadas con soluciones de cloruro de calcio 75, 76, 77 todas produjeron niveles de acrilamida mayores que aquéllos producidos por la muestra 74 contactada con agua pura durante cinco minutos a aproximadamente 60°C (140°F). Sin embargo, los niveles de acrilamida finales de todas esas muestras estuvieron todavía por debajo de 80 ppb, lo cual es significativamente menor que las 320 ppb en la muestra base.

El último punto de datos 78 involucra un contacto de 15 minutos con una solución acuosa comprendiendo 1 % de L-cisteína. De manera interesante, de los diversos métodos de contacto mostrados en la Figura 7a, este método de contacto produjo la concentración más baja de acrilamida. Sin embargo, este método de contacto también requirió el tiempo de contacto más largo de los diversos métodos mostrados en la Figura 7a. Aunque usar 1 % de L-cisteína 78 como la solución acuosa para contacto resultó en el nivel más bajo de acrilamida en el producto final , otros factores deben ser considerados, tales como el efecto de tal tiempo de contacto sobre la calidad de producto, así como el costo de tiempo de contacto creciente.

La Figura 7b muestra los últimos seis puntos de datos 73, 74, 75, 76, 77, 68 de la Figura 7a en una gráfica con una escala de concentración de acrilamida más estrecha.

En la Figura 8, los resultados mostrados en la Figura 7b han sido normalizados para mostrar los niveles de acrilamida que podría esperarse si las muestras de prueba fueran freídas a un nivel de humedad ligeramente por arriba de 3% en peso y entonces secados en horno a aproximadamente 120°C (250°F) a un nivel de humedad estandarizado de aproximadamente 1 .3% en peso. Los niveles de acrilamida son normalizados en la misma manera descrita antes con respecto a la Figura 4. Cuando se comparan los resultados 83, 84, 88 mostrados en la Figura 8 con aquéllos de experimentos similares 41 , 43, 45 mostrados en la Figura 4, uno puede ver que dividir la operación unitaria de cocción en un primer paso de calentamiento de alta temperatura y un segundo paso de calentamiento de menor temperatura reduce significativamente los niveles de acrilamida. Mientras que la Figura 4 muestra que el freído en una manera tradicional a un nivel de 1 .32% en peso de humedad estandarizado debería resultar en concentraciones de acrilamida variando desde ligeramente por arriba de 100 ppb hasta sobre 400 ppb, la Figura 8 muestra que el pre-freído y secado en horno al mismo nivel de humedad estandarizado debería resultar en concentraciones de acrilamida significativamente menores bajo 100 ppb. El beneficio acumulado de combinar tanto una operación unitaria de lavado modificada comprendiendo un paso de contacto con una operación unitaria de cocción modificada es particularmente evidente cuando se compara con el punto de dato de contacto de 54°C (1 30°F)/5 min 43 de la Figura 4 y el punto de dato de contacto de 60°C (140°F)/5 minutos 84 de la Figura 8 con el punto de datos de base 41 de la Figura 4. Como se discute antes con respecto a la Figura 4, incrementar el tiempo de contacto desde 2-3 minutos hasta 5 minutos e incrementar la temperatura de contacto desde ambiente hasta aproximadamente 54°C (130°F) provoca que el nivel de acrilamida en el producto final disminuya desde aproximadamente 330 ppb hasta aproximadamente 230 ppb. El segundo punto de datos 34 de la Figura 8 muestra que el nivel de acrilamida final pueda ser reducido adicionalmente a menos de 40 ppb cuando un paso de contacto de 5 minutos, 60°C (140°F) similar es seguido mediante una operación unitaria de cocción es seguido por una operación unitaria de cocción modificada que involucra pre-freído y secado en horno.

La Figura 9 muestra el aumento dramático en concentraciones finales de acrilamida que resulta de usar una temperatura de secado en horno por arriba de aproximadamente 120°C (250°F). En la Figura 9, las muestras de prueba fueron contactadas y entonces pre-freídas en la misma manera que en la Figura 7b, pero las muestras fueron secadas en horno entonces a aproximadamente 176°C (350°F), en lugar de aproximadamente 120°C (250°F). Las concentraciones finales de acrilamida de las muestras de prueba fueron normalizadas entonces para mostrar los niveles de acrilamida esperados al alcanzar 0.76% en peso (el cual es un contenido de humedad final que fue alcanzado en el punto base/lavado con agua de dos a tres minutos, estándar, mostrado como el primer punto de datos). Comparando con el segundo punto de datos 74 de la Figura 7b con el segundo punto de datos 94 de la Figura 9, por ejemplo, incrementar la temperatura de secado en horno desde aproximadamente 120°C (250°F) hasta aproximadamente 176°C (350°F) aumentó la concentración de acrilamida desde ligeramente por debajo de 40 ppb hasta aproximadamente 270 ppb. Este aumento de temperatura de secado en horno provocó de manera similar que las concentraciones de acrilamida de las otras muestras de prueba aumentaran dramáticamente desde por debajo de 1 00 ppb hasta arriba de 500 ppb. Otra muestra de prueba (no mostrada) fue lavada para remover el almidón de superficie, pre-freída a aproximadamente 1 76°C (350°F) a un contenido de humedad de entre aproximadamente 3-5% en peso, y entonces secadas en un horno Wenger comercial a aproximadamente 132°C 8270°F) a un contenido de humedad final de aproximadamente 1 .3% en peso, que resulta en un nivel de acrilamida de aproximadamente 270 ppb. Los resultados 93, 94, 95, 96, 97, 98 mostrados en la Figura 9, así como los resultados de la muestra de prueba secada en horno a aproximadamente 1 32°C 8270°F), ilustran de esta manera las ventajas de mantener la temperatura de cocción y/o secado del producto menor que o igual a aproximadamente 1 20°C (250°F) cuando el contenido de humedad cae por debajo de aproximadamente 3% en peso. El principio aplica no solo a rebanadas de papas crudas, sino también a otros alimentos crudos, tales como batatas y plátanos, y productos fabricados derivados de papa, maíz, cebada, trigo, centeno, arroz, avena, mijo y otros granos basados en almidón.

La Figura 10 gráfica los resultados y condiciones de operación de todavía otra modalidad. En la cual las rebanadas de papa fueron lavadas, pre-fritas y entonces secadas en horno. Una muestra de control 1 01 fue procesada en una manera similar a aquélla descrita con respecto a las muestras base 71 , 72 mostradas en la Figura 7a. Después de aproximadamente un lavado con agua a temperatura ambiente, de 20-30 segundos, seguido por contactar brevemente las rebanadas de papa con una solución diluida (3-5%) de cloruro de sodio durante unos cuantos segundos, una muestra de control 101 de rebanadas de 1 .45 mm de grosor de papas de hojuelas Hermes peladas fue pre-frita en aceite teniendo una temperatura inicial de aproximadamente 1 79°C (354°F) durante aproximadamente tres minutos a 1 .4% de humedad en peso. La muestra de control 101 tuvo una concentración de acrilamida de 640 ppb, similar a las 630 ppb producida en la segunda muestra base 72 mostrada en la Figura 7a. La muestra de prueba 1 02 fue lavada similarmente y contactada como la muestra de control 101 . Usando una freidora comercial grande, la muestra de prueba 1 02 fue entonces pre-frita en aceite teniendo una temperatura inicial de aproximadamente 174°C (345°F) durante aproximadamente tres minutos hasta que el contenido de humedad disminuyó a 2.5% en peso. La muestra de prueba pre-frita 102 fue entonces secada-para terminado durante aproximadamente seis minutos usando un horno a aproximadamente 1 1 0°C (230°F) hasta que el nivel de humedad disminuyó a 1 .4% en peso. Cocer en esta manera el producto producido con una concentración de acrilamida reducida de 160 ppb, el cual es aproximadamente 25% de la concentración de acrilamida de la muestra de control 101 .

Todavía otro conjunto de pruebas (no mostradas) similar a aquéllas mostradas en la Figura 10, rebanadas de papa experimentaron un procedimiento de lavado estándar, fuero pre-fritas a aproximadamente 3-5% de humedad en peso y entonces se secaron en horno a menos de aproximadamente 2% de humedad en peso. Una muestra de control fue lavada y enfriada entonces a aproximadamente 179°C (354°F) a un contenido de humedad terminado de aproximadamente 1 .3% en peso, resultando en un nivel de acrilamida de 380 ppb. Sin embargo, las muestras de prueba pre-fritas a aproximadamente 179°C (354°F) a un contenido de humedad de entre aproximadamente 3 hasta aproximadamente 5% en niveles de acrilamida de aproximadamente 64 ppb. El producto pre-frito fue secado entonces en un horno Wenger comercial a varias temperaturas. Se mostró que secar las rebanadas pre-fritas a aproximadamente 1 1 5°C (240°F) a un contenido de humedad final de aproximadamente 1 .3% de humedad en peso en un horno Wenger resultó en niveles de acrilamida de 125 ppb. De manera interesante, secar las rebanadas pre-fritas a aproximadamente 100°C (212°F) y bajo presión atmosférica o ligeramente menor que presión atmosférica (0.956 a 1 .026 kg/cm2 absolutos (13.6 a 14.6 psia)), aún durante periodos prolongados (incluso tan largos como 10-1 5 minutos) , no aumentó los niveles de acrilamida.

Esta modalidad demuestra que las rebanadas de papa pueden ser pre-fritas a aproximadamente 179°C (354°F) a un contenido de humedad de entre 3-5% y entonces se secó en horno a aproximadamente 1 00°C (212°F) bajo presión atmosférica o ligeramente más debajo de la presión atmosférica sin incrementar los niveles de acrilamida más allá que lo que se forma en la operación de pre-freído. Para reducir adicionalmente la concentración de acrilamida formada en el producto cocido, las rebanadas de papa pueden ser removidos del paso de pre-freído con niveles de humedad tan altos como 10% en peso, pero remover el producto tan pronto puede afectar la textura final del producto. Notar, sin embargo, que este método no es limitado a rebanadas de papa crudas y puede aplicarse a otros productos alimenticios fritos, tales como tortillas fritas, plátanos fritos, camotes fritos y batatas fritas. La ventaja de pre-freír y entonces secar en horno a aproximadamente 1 00°C (21 2°F) es que la operación unitaria de cocción sola puede modificarse para reducir significativamente la formación de acrilamida desde aproximadamente 300 ppb hasta menos de aproximadamente 70 ppb; los pasos de pelado, rebanado y lavado estándares no necesitan ser modificados.

En el conjunto de modalidades que involucran pre-freído seguido por secado en horno, también es posible conducir el secado en horno bajo vacío con el fin de intensificar la remoción de humedad. Mediante secado en horno bajo vacío, menos tiempo es requerido para secar el producto al contenido de humedad final deseado. Aunque se ha mostrado que el secado en horno a o cerca de 100°C (21 2°F) no provoca algún incremento medible en niveles de acrilamida, el secado en horno a esa temperatura tiene un tiempo relativamente largo para secar el producto. De esta manera, el secado en horno a vacío ayuda a disminuir el tiempo que toma secar el producto. También ayuda a disminuir la cantidad de tiempo que el producto es expuesto a temperaturas formadoras de acrilamida, deberían usarse mayores temperaturas de secado en horno.

Aunque las Figuras 7a, 7b, 8 y 10 mostraron los resultados de prueba de combinar una modalidad particular de una operación unitaria de cocción modificada con varias modalidades diferentes de una operación unitaria de lavado modificada comprendiendo un paso de contacto, otras modalidades y combinaciones son posibles. Por ejemplo, los diversos pasos de contacto diferentes mostrados en esas figuras pueden ser seguidos en su lugar por una operación unitaria de cocción modificada diferente. De manera alternativa, un método mejorado para reducir la formación de acrilamida puede simplemente utilizar una operación unitaria de cocción modificada sin modificar cualquiera de las otras operaciones unitarias. En otro conjunto de modalidades de la invención, el segundo de los pasos de calentamiento de una operación unitaria de cocción modificada comprende freído terminal a vacío en lugar de freído atmosférico. Mediante freído terminal bajo vacío, el producto parcialmente freído o cocido emergiendo del primer paso de calentamiento puede continuar siendo freído, pero a una temperatura demasiado baja para formar cantidades significativas de acrilamida. De acuerdo con una modalidad, la presión a vacío debería ser tal que el freído ocurre por debajo de aproximadamente 120°C (250°F). Tal freído terminal a vacío también puede ser aplicado a otros productos alimenticios fritos tales como aquéllos derivados de papa, masa de maíz, cebada, trigo, arroz, avena, mijo y otros granos basados en almidón.

La Figura 1 1 gráfica los resultados y condiciones de operación de varios ejemplos de una operación unitaria de cocción modificada que involucra pre-freído seguido por freído terminal al vacío. En las muestras de control 1 10 y prueba 1 1 1 , 1 12, 1 13, 1 14, la variedad Hermes de papas de hojuelas fueron peladas, rebanadas hasta aproximadamente 1 .35 mm de espesor y sometidas a lavado con agua a temperatura ambiente de 20 a 30 segundos estándar. Después del lavado, la muestra de control 1 1 0 fue freída a presión atmosférica en aceite teniendo una temperatura inicial de aproximadamente 1 77°C (351 °F) durante aproximadamente 2.5 minutos hasta un nivel de humedad de 0.83% en peso, produciendo una concentración de acrilamida de 370 ppb. En las Pruebas 1 -4, todas las muestras de prueba 1 1 1 , 1 1 2, 1 1 3, 1 14 fueron pre-freídas a presión atmosférica a aproximadamente 177°C (351 °F) y a freído terminal al vacío durante tiempos diferentes. En la Prueba 1 , 1 1 1 , 220 ppb de acrilamida fueron encontrados en la muestra de prueba después de lavado, pre-freído a presión atmosférica durante aproximadamente 1 00 segundos hasta 3% en peso de humedad, y freído terminal al vacío durante 44 segundos a aproximadamente 0.7% en peso de humedad. Los resultados de Pruebas 2-4 1 12, 1 1 3, 1 14 muestran que los niveles de acrilamida en el producto final disminuyeron dramáticamente cuando el pre-freído es detenido y el freído terminal al vacío es comenzado, antes de que el contenido de humedad disminuya a 3% en peso. Las pruebas 2-4 1 1 2, 1 13, 1 14 todas produjeron concentraciones de acrilamida finales por debajo de 50 ppb. En la Prueba 4 1 14, un nivel de acrilamida de solo 1 3 ppb se alcanzó al pre-freír a 10% en peso de humedad, entonces freír al vacío a aproximadamente 1 % en peso de humedad. Como puede verse a partir de los datos, freír parcialmente tas rebanadas a mayor contenido de humedad antes de que se sometan a freído terminal al vacío, a baja temperatura, disminuye dramáticamente las concentraciones finales de acrilamida. Este método también puede ser usado para reducir las concentraciones finales de acrilamida en otros productos fritos, tales como tortillas fritas, camotes fritos y batatas fritas. Las ventajas del freído terminal al vacío después de pre-freír a aproximadamente 3-10% en peso de humedad, son que las etapas finales de cocción pueden completarse a bajas temperaturas sin afectar textura de producto y su efectividad para reducir la formación de acrilamida puede eliminar la necesidad de un paso de lavado modificado comprendiendo contactar el producto con una solución acuosa. Sin embargo, el freído terminal al vacío también permite las etapas finales de cocción para ser completadas a temperaturas mayores que aquéllas que pueden ser usadas cuando no se fríen bajo un vacío, mientras que todavía proporcionan una concentración de acrilamida reducida en el producto terminado. Se nota que el producto de freído terminal al vacío tuvo un color más ligero que la muestra de control y transferir producto de cocción de la operación de pre-freído a la unidad de freído terminal al vacío a mayores niveles de humedad puede impartir un sabor blando al producto. Se debería mantener en mente que el costo de capital de equipo de freído terminal al vacío puede ser mayor que aquél de equipo de secado en horno.

De manera similar, el pre-freído al vacío puede ser usado en el primero de los dos pasos de calentamiento de una operación unitaria de cocción modificada. Como un ejemplo, una modalidad de una operación unitaria de cocción modificada involucra pre-freír al vacío a un contenido de humedad cercano pero por arriba del nivel de humedad de umbral de 3-4% en peso, entonces secar en horno a no más de aproximadamente 1 20°C (250°F) a terminación. Al pre-freír bajo vacío, el producto puede ser frito a menor temperatura, produciendo así menos acrilamida. Adicionalmente, secar en horno a o por debajo de aproximadamente 120°C (250°F) asegura que poca o ninguna acrilamida adicional es formada durante la etapa de secado en horno. La ventaja de usar pre-freído al vacío en el primero de los dos pasos de calentamiento, en particular cuando se hace por debajo de aproximadamente 1 20°C (250°F) e incluso por debajo de aproximadamente 140°C (284°F) cuando está bajo vacío, es que poca o nada de acrilamida se formará en el primer paso, mientras que el pre-freído generalmente produce al menos algún nivel de acrilamida. Sin embargo, freír al vacío en el primer paso de calentamiento puede crear producto con diferentes características terminadas.

Para líneas de producto horneado, las cuales pueden involucrar botanas o productos fabricados tales como cereales, galletas, galletitas, pretzels duros y pan, otra modalidad de la invención comprende una operación unitaria de cocción modificada con un primer paso de horneado de mayor temperatura y un segundo paso de horneado de menor temperatura. En la operación unitaria de cocción de esta modalidad, el producto es horneado primero a mayor temperatura (por arriba de aproximadamente 120°C (250°F)) hasta que su contenido de humedad es reducido a aproximadamente 4% hasta aproximadamente 10% en peso. El producto es secado en horno entonces (horneado o secado terminal) a una temperatura no mayor que aproximadamente 120°C (250°F) hasta que el nivel de humedad deseado, normalmente aproximadamente 1 % hasta aproximadamente 3% en peso, es alcanzado. Por ejemplo, un horno de convección puede sr usado en el primer paso de calentamiento de mayor temperatura para reducir el contenido de humedad de producto a aproximadamente 10% en peso. El horno puede ser dividido en cuatro zonas de calentamiento, en las cuales la temperatura es más alta en la primera zona y gradualmente disminuye a través de las tres zonas restantes. Un horno de convección, de zona simple, de corriente descendente, puede ser usado en el segundo paso de calentamiento de menor temperatura para completar el proceso de cocción. Sin embargo, otros tipos de hornos, pueden ser usados para los dos pasos de calentamiento de esta modalidad. También, el segundo paso de calentamiento de menor temperatura de esta modalidad particular, similar a aquél de las modalidades que involucran pre-freído seguido por secado en horno, puede ser realizado a aproximadamente 100°C (212°F) y ligeramente por debajo de la presión atmosférica, de manera que poca o ninguna acrilamida adicional es formada después del primer paso de calentamiento de mayor temperatura.

En las pruebas que usan una modalidad de ejemplo que involucró un primer paso de horneado de mayor temperatura y un segundo paso de horneado de menor temperatura, piezas de papa fabricadas fueron primero horneadas a una temperatura por arriba de aproximadamente 120°C (250°F) hasta que los niveles de humedad disminuyeran a aproximadamente 10% en peso. Las piezas fueron sometidas entonces a secado terminal a aproximadamente 1 1 0°C (230°F) durante aproximadamente 1 0 minutos hasta que el contenido de humedad disminuyó a aproximadamente 1 .7-2.2% en peso. Los niveles finales de acrilamida de aproximadamente 100-200 ppb fueron reportados. Sin embargo, cuando varias muestras de piezas parcialmente horneadas fueron sometidas a secado terminal a aproximadamente 120°C (250°F) a aproximadamente 1 .6% en peso de humedad, los niveles de acrilamida de entre 470 y 750 ppb fueron reportados. Adicionalmente, niveles de acrilamida substancialmente mayores de entre 460 y 1900 ppb fueron producidos cuando las muestras de rebanadas parcialmente horneadas fueron sometidas a freído terminal a aproximadamente 1 32°C (270°F) hasta aproximadamente 1 .6-2.2% en peso de humedad. Estos resultados re-enfatizan la importancia de mantener la temperatura de cocción o secado de un producto de cocción a o por debajo de aproximadamente 120°C (250°F) durante a las etapas finales de cocción. Este principio no solo aplica a la cocción de piezas de papa fabricadas, sino también a otros productos fabricados derivados de papa, maíz, cebada, trigo, centeno, arroz, avena, mijo y otros granos basados en almidón. Este principio también aplica a la cocción de alimentos crudos, tales como, batatas y plátanos.

En otra modalidad de la invención, en lugar de dividir la operación unitaria de cocción modificada en un primer paso de calentamiento de mayor temperatura y un segundo paso de calentamiento de menor temperatura, la operación unitaria de cocción modificada en su lugar comprende freído al vacío para el proceso de cocción entero. La Figura 12 gráfica los resultados y condiciones de operación de varios ejemplos de tal modalidad. En las Pruebas 1 -4 121 , 122, 1 23, 124, varios grupos de control de papas de hojuelas Hermes de 1 .45 mm de espesor, peladas, rebanadas, fueron lavadas en agua a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 segundos, entonces se procesaron a través de una freidora continua estándar. La temperatura de aceite de entrada de freidora fue variada dentro del rango de aproximadamente 165° hasta aproximadamente 1 80°C (329-356°F) y las muestras de control fueron freídas durante aproximadamente 3-4 minutos, resultando en niveles de acrilamida sobre 300 ppb. En contraste, las muestras de prueba en las Pruebas 5-7 125, 126, 17 produjeron todas concentraciones de acrilamida por debajo de 60 ppb después de freír al vacío de baja temperatura durante aproximadamente 4 hasta aproximadamente 10 minutos a temperaturas que varían desde aproximadamente 1 00 hasta aproximadamente 140°C (212-284°F) y presiones que varían desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 1 00 milibars. Como puede verse a partir de los datos, freír al vacío a temperaturas reducidas reduce dramáticamente la cantidad de acrilamida formada . Adicionalmente, poca a nada acri lamida es formada cuando el producto es freído al vacío por debajo de una temperatura de aproximadamente 1 20|C (250°F) a través del proceso de cocción entero. Las pruebas 6 y 7 1 26, 127, por ejemplo, muestran que el freído al vacío bajo aproximadamente 120°C (250°F) y a una presión de no más de 1 00 milibars resulta en niveles virtualmente no detectables (menos de 5 ppb) de acrilamida. La ventaja de freír bajo aproximadamente 1 20°C (250° F) es que poca a nada de acrilamida es formada, mientras que pre-freír a alta temperatura provoca q ue se forme al menos algo de acrilamida . Sin embargo, las temperaturas mayores que aproximadamente 120°C (250°F) puede usarse cuando se emplea freído al vacío o freído terminal al vacío, mientras que todavía alcanza una concentración reducida de acrilamida en el producto terminado. Por ejemplo, en la prueba 5 1 25, freír al vacío a 1 40°C (284°F) produjo un producto con un contenido de acrilamida de aproxi madamente 53 ppb. Dado este resultado , parece probable que el freído terminal al vacío o freído al vacío solo podría producir productos teniendo menos de aproximadamente 1 00 ppb de acrilamida a temperaturas de hasta 143°C (290°F) . Sin embargo, se debería mantener en mente, que freír al vacío a lo largo del proceso de cocción entero puede alterar significativamente la textura , apariencia y sabor de producto.

Para l íneas de producto horneado, las cuales pueden involucrar botanas fabricadas, cereales y otros productos basados en masa o almidón como se explica antes, la operación unitaria de cocción modificada puede comprender de manera alternativa horneado de baja temperatura para el proceso de cocción entero. El horneado de baja temperatura puede ser realizado a o por debajo de aproximadamente 120|C (250°F), de manera que poca o nada de acrilamida es formada. Sin embargo, el horneado de menor temperatura puede crear productos de color más ligero, mientras que el horneado de mayor temperatura puede crear productos de color más obscuro. De esta manera, la aplicabilidad de horneado de baja temperatura depende en parte de las características de color deseadas del producto final.

Una prueba es conducida para valorar el nivel de reducción de acrilamida que puede ser obtenido al remover más cáscara de la papa. Como se usa en la presente, la remoción de cáscara es definida como la cantidad de cáscara removida de una papa. Los peladores de la técnica anterior normalmente remueven 60-70% de la cáscara de papa de la papa antes de rebanar, lavar y freír las rebanadas de papa. Los sistemas para pelar papas son conocidos en la técnica como es ejemplificado por la patente estadounidense no. 4,831 , 922, asignada al mismo cesionario como la presente invención. La remoción de cáscara adicional por tales sistemas también resulta en la remoción de pulpa de papa adicional. Un pelador de vapor puede usarse para cocer la capa exterior de la papa antes de enrutar la papa a un tambor de cepillo para intensificar la remoción de la cáscara al tiempo que minimiza la remoción de pulpa.

Varias papas fueron peladas a uno de tres niveles de remoción de cáscara. El primer conjunto de papas tenía aproximadamente 73% de la cáscara removida de la papa. Declarado de manera diferente, 27% del área de superficie periférica exterior de la papa estaba hecha de cáscara. Un segundo conjunto de papas tenía aproximadamente 88% de la cáscara removida y un tercer conjunto tenía aproximadamente 95% de la cáscara removida. Cada lote fue rebanado entonces a un espesor de 0.135 cm (0.053 in) y se secó en aceite caliente. Las rebanadas fueron medidas entonces por contenido de humedad y niveles de acrilamida. La Figura 13a muestra los resultados seleccionados de esa prueba. Los resultados de prueba fueron seleccionados de manera que el promedio del contenido de humedad para cada conjunto de rebanadas fue aproximadamente 1 .61 % en peso. Los puntos con forma de diamante en la Figura 1 3a representan niveles de contenido de humedad y acrilamida de las rebanadas de papas fritas teniendo 73% de cáscara removida. Los puntos con forma cuadrada representan los niveles de contenido de humedad y acrilamida de las rebanadas de papas fritas teniendo 88% de cáscara removida. Finalmente, los puntos con forma triangular en la Figura 1 3a representan los niveles de humedad y acrilamida de las rebanadas de papas fritas teniendo 95% de cáscara removida. Como se muestra claramente mediante los datos en la Figura 1 3a, las rebanadas de papas fritas teniendo 88% y 95% de cáscara removida tuvieron consistentemente menores niveles de acrilamida que las rebanadas de papa fritas teniendo solo 73% de la cáscara removida.

La Figura 13b es una representación gráfica y línea de tendencia de los datos presentados en la Figura 1 3a. Debido a que el promedio de los contenidos de humedad para cada conjunto de prueba fue aproximadamente 1 .61 %, no fue necesario normalizar los niveles de acrilamida para compensar el contenido de humedad. Como se muestra en la Figura 13b, reducir el nivel de remoción de cáscara de 73% a 88% provocó que el nivel de acrilamida cayera desde un promedio de 214 hasta 154 ppb, una disminución de 39.5%. Incrementar el nivel de remoción de cáscara de 88% hasta 95% solo redujo el nivel de acrilamida por un 5.5% adicional. Incrementar el nivel de remoción de cáscara de 73% hasta 95% provocó que el nivel de acrilamida cayera desde un promedio de 214 ppb hasta 146 ppb, una disminución de 46.6%.

Debido a que las papas fueron frecuentemente ovaladas y debido a que las superficies periféricas exteriores de papa frecuentemente comprenden secciones cóncavas, especialmente en áreas en el ojo de la papa, incrementar el nivel de remoción de cáscara por arriba de 88% y en especial por arriba de 95%, puede resultar en cambiar la forma de la papa pelada de ovalada a redonda y puede resultar en niveles substancialmente mayores de pérdida de pulpa. Por ejemplo, la tabla a continuación muestra mediciones de la pérdida de pulpa resultante como una consecuencia de la remoción de cáscara. La pérdida de pulpa es mostrada como un porcentaje de masa de la papa antes de la pérdida de 3.2% comúnmente asociada con un nivel de remoción de cáscara de 73%. % de cáscara removida Pérdida de pulpa adicional (% de masa) 73 0 74 0.07 75 0.3 76 0.81 77 1 .1 78 1 .36 79 1 .8 80 2.1 81 2.52 82 2.87 83 3.21 84 3.56 85 3.93 86 4.3 87 4.69 88 5.08 89 5.49 90 5.91 91 6.28 92 6.72 93 7.1 7 94 7.63 95 8.1 En vista de los retornos decrecientes de reducciones de acrilamida y en vista del impacto ambiental de pérdida de pulpa , en una modalidad, el nivel de remoción de cáscara es menor que aproximadamente 95% y más preferiblemente menor que aproximadamente 88%. En una modalidad , la remoción de cáscara es al menos aproximadamente 80% y más preferiblemente entre aproximadamente 80% y aproximadamente 1 00% . En una modalidad , la remoción de cáscara está entre aproximadamente 80% y aproximadamente 95% , más preferiblemente entre aproximadamente 80% y aproxi madamente 88%.

Además de descubrirse que la cáscara de papa es responsable por la formación preferencial de acrilamida , las rebanadas de papa con defectos también han sido encontradas enlazadas con mayores niveles de acrilamida cuando se fríen en aceite caliente (por ejemplo, fritas en aceite teniendo una temperatura de aceite de más de aproxi madamente 1 38°C (280° F)) que las rebanadas de papa no teniendo defectos de papa. Una rebanada de papa no teniendo defectos es una rebanada teniendo un color uniformemente dorado en toda su área de superficie después de freír. Los defectos de papa son bien cocidos para aquéllos expertos en la técnica y tales defectos incluyen , pero no están limitados a , defectos de cebra , pudrición seca , costra, corazón hueco, verdeado, patas negras, brotación , magulladuras, enrollamiento de hoja y azúcar. Detal le adicional sobre defectos encontrados en papas, incluyendo u n listado de tales defectos, puede encontrarse en el I nformation Bulletin 205 titulado "Detection of Potato Tuber, Diseases a nd Defects" (Detección de tubérculo de papa, enfermedades y defectos), publicado por el Cornell University Department of Plant Pathology en su sitio de internet en http://veqetablemdonline.ppath.cornell .edu/factsheets/Potato Detection. htm. Este boletín de información es incorporado en la presente por referencia.

Varias rebanadas de papas fritas teniendo varios defectos fueron freídas a un contenido de humedad más debajo de 2% en peso en aceite caliente y se analizaron por niveles de acrilamida. Los resultados son provistos en la tabla a continuación.

Los defectos de azúcar no son removidos normalmente de las corrientes de producto antes del empacado. De manera interesante, las hojuelas teniendo los niveles más altos de acrilamida debido a defectos de azúcar no han sido marcados históricamente como defectos para el consumidor, debido a que estos defectos tienen colores predominantemente parduscos claros a medios y por lo tanto no son considerados inaceptables. Sin embargo, defectos tales como pudrición, patas negras y brotación, los cuales tienen colores predominantemente negros o muy obscuros son los tipos de defectos de papa que más probablemente sean removidos antes del empacado.

Como es ejemplificado por los datos anteriores, la remoción de hojuelas de papas fritas defectuosas del proceso de empacado, puede ayudar a reducir substancialmente el nivel promedio de acrilamida en una porción de producto alimenticio. En consecuencia, en una modalidad de la invención, las rebanadas de papa teniendo un defecto conocido como característico de altos niveles de acrilamida son removidos antes de empacar los productos alimenticios. Como se usa en la presente, una rebanada de papa tiene un defecto conocido como característico de un alto nivel de acrilamida si la concentración de acrilamida debida al defecto es más de dos veces el nivel de una rebanada de papa no defectuosa térmicamente procesada bajo las mismas condiciones. De esta manera, una rebanada teniendo un defecto de azúcar es uno que debido al contenido de azúcar mayor que el normal, producirá una rebanada de papa terminada teniendo más de dos veces el nivel de acrilamida que una rebanada de papa teniendo un contenido de azúcar normal que lo que es procesado térmicamente bajo las mismas condiciones.

La remoción de tales rebanadas de papa defectuosas puede lograrse al colocar un detector de defecto de papa corriente debajo de la freidora para remover las rebanadas de papa defectuosas antes del proceso de empacado. Un aparto clasificador, tal como un 40 Optyx 6000 disponible de Key Technology, Walla Walla, Washington, US, puede ser usado. Las rebanadas fritas rechazadas puede ser enrutadas nuevamente corriente arriba del clasificador en una corriente de reciclado para asegurarse que las rebanadas fritas rechazadas tengan un defecto. Tal configuración proporciona una oportunidad para asegurar que la rebanada de papa es defectuosa antes de enrutar la rebanada a una corriente de desecho. En una modalidad preferida, una corriente de reciclado de preferencia no es usada, y las rebanadas fritas rechazadas son enviadas directamente a una corriente de desecho.

Como se discute antes y como se demuestra mediante las Figuras 5 y 6, el contenido de humedad puede ser un parámetro adicional útil que puede ser ajustado para la reducción de formación de acrilamida en el producto final, tal como una hojuela de papa frita. En una modalidad, el nivel de acrilamida es disminuido al emplear una pluralidad de estrategias reductores de acrilamida para conservar las propiedades organolépticas a las que los consumidores se han acostumbrado en las hojuelas de papa de la técnica anterior que son freídas a contenidos de humedad a o por debajo de 1 .2% en peso, sin agregar operaciones unitarias adicionales en el paso de deshidratación , cocción o freído. En consecuencia, en una modalidad, un método para hacer una hojuela de papa frita comprende los pasos de pelar una papa para hacer una papa pelada teniendo al menos aproximadamente 80% de la cáscara removida, rebanar y lavar las rebanadas de papa y freír las papas peladas a presión ambiente a un contenido de humedad de entre aproximadamente 1 .3% y aproximadamente 2% en peso y más preferiblemente entre aproximadamente 1 .5% y aproximadamente 1 .8% en peso, en donde dicho paso de freído ocurre en una y solo una freidora.

En una modalidad, puede usarse una freidora continua de múltiples zonas. Una freidora continua de múltiples zonas puede tener dos o más entradas de aceite caliente, donde el aceite caliente es inyectado después de salir de un intercambiador de calor teniendo una temperatura de salida. La temperatura de salida del intercambiador de calor se alinea estrechamente con la temperatura corriente arriba o de entrada de la freidora. En consecuencia, para fines en la presente, la temperatura de aceite en la salida de intercambiador es la misma que la temperatura de entrada de freidora. Conforme las rebanadas de papa son colocadas en la freidora, las rebanadas son calentadas y la humedad dentro de las rebanadas comienza a evaporarse. Existe un gradiente de temperatura de la entrada de freidora a la salida de freidora. A la salida de la freidora, el aceite es removido de la freidora y enrutado al intercambiador de calor para ser recalentado y colocado nuevamente en la entrada de la freidora. La temperatura de entrada de intercambiador de calor se alinea estrechamente con la temperatura de salida de la freidora. En consecuencia, para fines en la presente, la temperatura de aceite en la entrada de intercambiador es la misma que la temperatura de freidora de salida. La temperatura de freidora de salida puede ser controlada por un número de factores incluyendo la temperatura de entrada de freidora y la carga de producto colocada en la freidora. En una modalidad, las rebanadas de papa son freídas en la freidora de manera que la temperatura de salida de freidora es mantenida entre aproximadamente 146°C (295°F) y aproximadamente 1 52°C (305°F). Esto es un rango de temperatura ventajoso ya que permite reducir la formación de acrilamida mientras que todavía promueve una hojuela crujiente sin un centro suave. Las temperaturas de salida de freidora por arriba de 152°C (305°F) resultan en niveles indeseablemente mayores de acrilamida, mientras que temperaturas de salida de freidora por debajo de 164°C (295°F) resultan en propiedades organolépticas comprometidas. Por ejemplo, los centros de las hojuelas freídas pueden volverse suaves a temperaturas de salida de freidora menores y son indeseables para los consumidores.

En una modalidad, después de salir de la freidora, las rebanadas de papa freídas son enrutadas entonces a un clasificador, el cual es programado para remover los defectos de papa incluyendo, pero no limitando a, defectos relacionados con defectos de cebra, azúcar, patas negras, brotación, verdeado, magulladuras y pudrición. Las rebanadas de papa clasificadas pueden ser empacadas entonces.

Los datos presentados en la tabla a continuación ilustran cómo una modalidad de la presente invención puede ser usada para disminuir el nivel de acrilamida en una hojuela de papa frita. Aunque las rebanadas de papa tienen niveles de asparagina y niveles de pelado, similares, las rebanadas de papa de "prueba" fueron freídas a un contenido de humedad ligeramente mayor usando temperaturas de freidora menores. Un mayor nivel de papas teniendo defectos descritos antes fue removido de las muestras de prueba que de las muestras de control. Estos cambios de proceso resultaron en rebanadas de papa fritas de "prueba" teniendo menos de 40% de los niveles de acrilamida de las rebanadas fritas de "control". Se debería notar que las rebanadas rechazadas fueron recolectadas de manera simultánea con las rebanadas no defectuosas en la corrida de "prueba" y las rebanadas defectuosas también fueron probadas por niveles de acrilamida. Las rebanadas fritas defectuosas tuvieron alrededor de cinco veces los niveles de acrilamida que las rebanadas fritas no defectuosas. De esta manera, es evidente que las rebanadas fritas defectuosas pueden tener un impacto substancial en los niveles de acrilamida promedio y la remoción de tales defectos ayuda a disminuir el nivel de acrilamida global en un producto alimenticio empacado. También es interesante notar que la variación en niveles de acrilamida fue substancial. Por ejemplo, los niveles de acrilamida redondeados para las muestras de control fueron 369, 402, 460, 660, 788, 852, 827, 71 3, 596, 589, 410 y 374 ppb. De manera similar, los niveles de acrilamida redondeados para las muestras de "prueba" fueron 186, 210, 225, 21 2, 21 1 , 379, 226, 210, 209 y 1 1 9 ppb. Aunque la desviación estándar para los niveles de acrilamida para las muestras de control fue 181 .9, la desviación estándar de los niveles de acrilamida para las muestras de "prueba" fue 64.03. A continuación se encuentra un listado comparativo de datos registrados, el cual ilustra la ventaja comparativa de una modalidad de la presente invención: Parámetro Control Prueba Humedad (%) 1 .04 1.46 Acrilamida (ppb) - producto 586.7 218.8 Acrilamida (ppb) - rechazo No probado 1 126.8 Asparagina (ppm) 3681 .4 3680.9 Azúcar reductor (%) 0.01 * 0.014 L No probado 69.82 a No probado 0.276 b No probado 26.89 Ti (C (F)) 181 .72 (359.1 ) 173.83 (344.9) To (C (F)) 162.5 (324.6) 1 50.72 (303.3) Aceite de rebanada frita 35.3 36.19 Rendimiento 2721 .6 2299.75 (kg/h (lb/h)) (6000) (5070) Nivel de pelado 70-75% 80% Espesor de rebanada (cm (in)) 0.1 35 (0.053) 0.135 (0.053) No. de muestras 12 10 *Contenido de azúcar reductor de control fue medie o solamente a dos lugares decimales.

Esta invención contempla combinar las enseñanzas en la presente con respecto a varias manipulaciones de operaciones unitarias con el fin de alcanzar un nivel de acrilamida deseado en el producto final junto con las características de producto final deseadas. Las combinaciones usadas dependen del producto inicial y el producto final deseado y pueden ajustarse por alguien experto en la técnica de conformidad con las enseñanzas en la presente. El efecto de pH sobre la formación de acrilamida es otro factor que puede ser considerado y combinado con las enseñanzas en la presente.

Se debería entender que cambios en las características del producto final , tales como cambios en color, sabor y consistencia pueden ajustarse por varios medios. Por ejemplo, las características de color en hojuelas de papa pueden ajustarse al controlar la cantidad de azúcares en el producto inicial. Algunas características de sabor pueden cambiarse mediante la adición de varios agentes saborizantes al producto final. La textura física del producto puede ser ajustada mediante, por ejemplo, la adición de agentes de levadura o varios emulsificantes.

Aunque la invención ha sido mostrada y descrita en particular con referencia a una o más modalidades, se entenderá por aquéllos expertos en la técnica que varias aproximaciones a la reducción de acrilamida en alimentos térmicamente procesados pueden hacerse sin apartarse del espíritu y alcance de esta invención. Por ejemplo, aunque el proceso ha sido descrito en la presente con respecto a productos de papa, el proceso también puede ser usado en el procesamiento de productos alimenticios hechos a partir de maíz, cebada, trigo, centeno, arroz, avena, mijo y otros granos basados en almidón. Además de hojuelas de papa, la invención puede ser usada para hacer hojuelas de maíz y otros tipos de hojuelas de botana, así como en cereales, galletas, galletitas, pretzels duros, panes y bollos, y el empanizado para carnes empanizadas. En cada uno de estos alimentos, el método de la presente invención para manipular una o más operaciones unitarias, puede combinarse con otras estrategias para la reducción de acrilamida para producir un nivel de acrilamida aceptable sin afectar adversamente el sabor, color, olor u otras características de un alimento individual .

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1 . U n método para reduci r la formación de acrilamida en alimentos térmicamente procesados, comprendiendo dicho método los pasos de: a) remover al menos aproximadamente 80% de una cáscara de papa a partir de una pluralidad de papas para hacer una pluralidad de papas peladas; b) rebanar dichas papas peladas para hacer una pluralidad de rebanadas de papa ; c) freír dichas rebanadas de papa a presión ambiente a un contenido de humedad de entre aproximadamente 1 .3% hasta aproximadamente 2.0% en peso para hacer una pluralidad de rebanadas de papas fritas; d) identificar rebanadas de papa defectuosas al analizar cada una de dichas rebanadas de papas fritas por un defecto de papa conocido por ser característico de un alto nivel de acrilamida; y e) enrutar dichas rebanadas de papa defectuosas a una corriente de desecho.

2. El método de la reivindicación 1 , en donde dicha remoción de dicha cáscara en el paso a) comprende además una remoción de cáscara de entre aproximadamente 80% y aproximadamente 1 00% .

3. El método de la reivindicación 1 , en donde dicha remoción de dicha cáscara en el paso a) comprende además una remoción de cáscara de entre aproxi madamente 85% y aproximadamente 95% .

4. El método de la reivindicación 1 , en donde dicho contenido de humedad de dichas rebanadas de papa fritas está entre aproximadamente 1 .4% hasta aproximadamente 2.0%.

5. El método de la reivindicación 1 , en donde dicho freído en el paso c) comprende freír en una freidora teniendo una temperatura de salida de aceite de entre aproximadamente 146°C (295°F) y aproximadamente 152°C (305°F) a un contenido de humedad de menos de aproximadamente 2% en peso.

6. El método de la reivindicación 1 , en donde dicho defecto de papa comprende un defecto de azúcar.

7. El método de la reivindicación 1 , en donde dicho alto nivel de acrilamida es al menos aproximadamente 1000 ppb.

8. Un método para producir rebanadas de papa térmicamente procesadas a partir de stock de papa cruda, comprendiendo dicho método los pasos de: a) remover al menos aproximadamente 80% de la cáscara de papa a partir de una pluralidad de papas para hacer una pluralidad de papas peladas; b) rebanar dichas papas peladas para hacer una pluralidad de rebanadas de papa; c) freír dichas rebanadas de papa en una freidora teniendo una temperatura de salida de aceite de entre aproximadamente 146°C (295°F) y aproximadamente 1 52°C (305°F); y d) remover de dichas rebanadas de papa fritas cualquier rebanada teniendo defectos de azúcar, produciendo por ello como las rebanadas restantes, rebanadas de papa teniendo un nivel reducido de acrilamida.

9. El método de la reivi ndicación 8, en donde dicha remoción de dicha cáscara en el paso a) comprende además una remoción de cáscara de entre aproxi madamente 80% y aproximadamente 1 00% . 1 0. El método de la reivindicación 8, en donde dicha remoción de dicha cáscara en el paso a) comprende además una remoción de cáscara de entre aproxi madamente 85% y aproximadamente 95% . 1 1 . El método de la reivindicación 8, en donde el contenido de humedad de dichas rebanadas de papas fritas después del paso c) está entre aproximadamente 1 .3% y aproximadamente 2.0% .