DE60033278T2

DE60033278T2 - Verfahren zur herstellung von entwässerten produkten

Info

Publication number: DE60033278T2
Application number: DE60033278T
Authority: DE
Inventors: Martinez-Serna Maria Dolores Mason VILLAGRAN; Srinivas Cincinnati ACHANTA; Carol Joan Wyoming WOOTEN; Marie Eileen Cincinnati BOYLE; F. Joel Cincinnati EVANS; Dean Michael Cincinnati WEBB; Jianjun West Chester LI; Young Kwan West Chester LEE; Ray Donald Cincinnati PATTON; Marko Cincinnati STOJANOVIC; Alfred Martin Loveland MISHKIN
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Pringles SARL
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: CN1500406A; CA2745768C; CA2369620A1; ATE353189T1; EP1173072B1; CA2369620C; CN100346727C; CA2745768A1; CA2781079A1; CA2675427C; AU4492600A; CN1500405A; EP1173072A2; CA2677757C; DE60033278D1; CN100512675C; MXPA01010887A; CA2677757A1; CN1353580A; JP2002541873A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Früchten, Getreide, Gemüse und Knollen, insbesondere Kartoffeln, zum Herstellen dehydratisierter Flocken, Flanalien oder Granalien.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Teigwarenprodukte, die dehydratisierte Früchte, Getreide und Gemüse, insbesondere Kartoffeln, umfassen, sind sehr beliebt geworden. Zu den beliebtesten Produkten gehören industriell gefertigte Kartoffelchips, Tortillachips, Brezeln und extrudierte oder gepuffte Produkte. Teigwarenprodukte werden generell durch Zugabe von Bestandteilen wie Wasser, Geschmackstoff, Emulgatoren und anderen Stärkematerialien zu einem dehydratisierten Produkt hergestellt. Die Mischung wird dann in der Regel extrudiert und/oder ausgerollt und gegart (z. B. durch Backen, Frittieren), um das Endprodukt zu bilden. Die Steuerung des Geschmacks und anderer organoleptischer Eigenschaften des fertigen Produkts hängt weitgehend von den physikochemischen und organoleptischen Eigenschaften des dehydratisierten Ausgangsprodukts ab.
Unter den beliebtesten dehydratisierten Produkten, die bei der Herstellung von Teigwarenprodukten beteiligt sind, sind dehydratisierte Kartoffelflocken, Flanalien und Granalien. Es werden zwei grundlegende Verfahren zur Herstellung von dehydratisierten Granalien, Flanalien und dehydratisierten Kartoffelflocken verwendet. Die anfängliche Vorbereitung für beide Verfahren ist in der Regel die gleiche. Rohe Kartoffeln werden gewaschen, geschält und untersucht, um fehlerhafte Kartoffeln zu entfernen. Die guten Kartoffeln werden zu groben Scheiben geschnitten, mit Wasser mit Raumtemperatur abgespült und dem Garungsvorgang zugeführt, der in zwei Garungsschritte unterteilt ist. Der erste Garungsschritt ist ein Vorgarungsschritt, der die Kartoffel bei ungefähr 68°C (155°F) bis ungefähr 79°C (175°F) (der Aktivierungstemperatur, bei der Hydrolyse von Protopektin auftreten kann) teilweise gart und einen Teil der Stärke löslich macht. Während dieses Schrittes beginnen Quellung und Gelatinierung der Stärke stattzufinden. Nach dem Vorgaren werden die Kartoffeln in Wasser gekocht, was bewirkt, dass die löslich gemachte Stärke aus der Lösung ausfällt, auch als Konsistenzerhöhung bekannt. Im Falle von Flanalien und im Falle von einigen Arten von Flocken (d. h. einigen Flocken, die zur Herstellung gefertigter Snacks verwendet werden) werden der Vorgarungs- und der Kühlschritt ausgelassen. Der zweite Garungsschritt beinhaltet das Garen der Kartoffeln in einem Dampfgarer, der die Stärke gelatiniert und die Kartoffeln für die Dehydratisierung vorbereitet. Nach diesem Punkt in dem Verfahren unterscheidet sich das Granalien- und Flanalienverfahren von dem Flockenverfahren. Das Granalien- und Flanalienverfahren unterscheidet sich insofern von dem Flockenverfahren, als der Trocknungsschritt sanfter ist und das Kartoffelgewebe nicht zerstört, wie es die Trommeltrocknung tut, die im Flockungsverfahren gebräuchlicher ist. Trommeltrocknung beruht hauptsächlich auf konduktiver Wärmeübertragung, die ineffizient und schädlich für die Produktqualität sein kann. Im Falle von Flanalien schließt der Trocknungsvorgang Fluidisierung und Drucklufttrocknung, die beide auf Umwälzheizung beruhen, ein.
Zweitens ist der Dehydratisierungsschritt viel langsamer, was bewirkt, dass die Kartoffelgranalien für längere Zeiträume in dem System gehalten werden. Drittens unterscheidet sich der Granulierungsvorgang von dem Flockungsverfahren beim eingesetzten Trocknungsvorgang, wobei ein Teil der Granalien, die zuerst getrocknet werden, in den Strom von gegartem Kartoffelbrei zurückgeführt werden. Dieser Vorgang ist als das Add-Back-Verfahren bekannt.
Herkömmliche Verfahren zur Verarbeitung von Kartoffeln zu dehydratisierten Produkten haben gewisse Nachteile. Bei den herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von Kartoffelflocken und -granalien werden die Kartoffeln Vorgarungs-, Kühl-, Garungs- und einer Reihe anderer Schritte ausgesetzt, die die ursprünglichen funktionellen Eigenschaften von Kartoffelgeschmack und Stärke verringern und ändern. In der Regel werden die Kartoffeln vor dem Garungsschritt gewaschen, geschält, blanchiert, vorgegart und abgekühlt. Die Kartoffelscheiben werden generell mithilfe von Wasser transportiert. Dies erfordert einen wesentlichen Gebrauch von Wasser und Energie. Die Schritte des Vorkochens mit Wasser und des Abkühlens führen zu einem erheblichen Verlust von wasserlöslichen Geschmackstoffvorläufern (oder Geschmackstoffbestandteilen) und verschiedenen Wasserphasenreaktionen, die den Geschmack und die Qualität des dehydratisierten Produkts verschlechtern. Außerdem kann während des Trocknens ein beträchtlicher Verlust der positiven flüchtigen Geschmackstoffbestandteile auftreten. Von einem wirtschaftlichen Standpunkt erfordern diese Verfahren eine beträchtliche Aufwendung von Energie, Zeit und Geld bei den Vorgarungs-, Kühl-, Garungs- und Trocknungsschritten. Zusätzlich zum Verlust von Geschmackstoff können bis zu ungefähr 10% des Kartoffelprodukts während des Schälens verloren gehen. Während des Schrittes des Schälens von Kartoffeln wird hoher Dampfdruck verwendet, um die Haut von dem Kartoffelgewebe zu erweichen. Dies bildet den sogenannten „Schälring", der eine dünne Schicht von gekochter Stärke, die die Kartoffel umgibt, ist. Später während des Garens stellt diese dünne Schicht gequollene Stärke dar, die die Wärmeübertragungsrate zur Mitte der Kartoffelstücke verzögert, was ungleichmäßiges Garen von Kartoffeln verursacht, was zu einer Kombination von rohen Kartoffelstücken und überkochten Kartoffelstücken führt.
Ein weiterer Nachteil von herkömmlichen Verfahren zum dehydratisieren von Kartoffeln entsteht aufgrund der relativ langen Garungszeit (bis zu ungefähr 45 Minuten), die benötigt wird, um die rohe Kartoffel gründlich zu garen. Die Folge langsamen Garens ist auch die erhebliche Aufwendung von Energie, die zum Garen des rohen Produkts benötigt wird. Eine solche verlängerte Garungszeit der Kartoffel zerstört Vitamine, verringert die Anfangskonzentration an wünschenswerten Geschmackstoffvorläufern, trägt zur Bildung von verarbeiteten Geschmackstoffen bei und erhöht die Zellschädigung.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Verfahren ist, dass sie nicht effizient zur Herstellung von gleichbleibenden Qualitäten hochqualitativer Kartoffelflocken, Flanalien und Granalien, die zum Gebrauch in Teigwarenprodukten geeignet sind, verwendet werden können. Außerdem sind die primären Verfahren in den meisten Fällen nicht darauf ausgelegt, Flocken oder Granalien mit den passenden Eigenschaften zu erzeugen, also zum Extrudieren oder Bilden eines ausrollbaren Teigs, sondern sind eher dazu bestimmt, einen Inhaltsstoff für eine komplett andere Verwendung zu erzeugen, wie Rehydratisierung für den Gebrauch bei Tisch (z. B. Kartoffelbrei) oder mit geringer Scherung formbare Kartoffeln als feuchte Zwischenprodukte, wie Kartoffelpfannkuchen oder Pommes frites.
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Verfahren zur Dehydratisierung von Obst, Gemüse und Getreide, insbesondere Kartoffeln, auf der Basis von Energieverbrauch und Kartoffelverlusten bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen dehydratisierter Kartoffelprodukte, das die Garung verbessert, um wichtige Materialumwandlungen zu erreichen, während es zu erheblich kürzeren Garungsverweilzeiten und verbesserter Qualität führt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen hochqualitativer, kostengünstiger dehydratisierter Kartoffelprodukte mit einem Verfahren, das einfach, schnell und wirtschaftlich ist, bereitzustellen.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen dehydratisierter Kartoffelprodukte, das die Notwendigkeit des Vorgarens und Abkühlens der rohen Kartoffeln beseitigt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dehydratisierte Kartoffelprodukte bereitzustellen, die zum Gebrauch als Teil des Teiges, der zum Herstellen gefertigter Teigwarenprodukte, wie gefertigten Kartoffelsnackstücken, verwendet wird, besonders geeignet sind.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dehydratisierte Kartoffelprodukte mit verbessertem Nährwert, verbesserter Farbe und verbesserter Verarbeitungsqualität als bei konventionell erzeugten Flocken, Flanalien oder Granalien bereitzustellen.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dehydratisierte Kartoffelprodukte mit einem erhöhten Anteil an Geschmackstoffvorläufern als bei konventionell erzeugten Produkten bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dehydratisierte Kartoffelprodukte bereitzustellen, die zum Gebrauch bei der Bereitstellung zur ursprünglichen Konzentration gelösten Kartoffelbreis mit verbessertem Geschmack, verbesserter Textur und verbesserter Haltbarkeitsdauer besonders geeignet sind.
Diese und andere Zwecke der Erfindung werden aus der nachstehenden Offenbarung und den nachstehenden Ansprüchen offensichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Verfahren zum Herstellen dehydratisierter Produkte bereitgestellt. Obwohl die Erfindung bei der Herstellung dehydratisierter Kartoffelprodukte besonders geeignet ist, ist sie auch bei der Herstellung anderer dehydratisierter Produkte, wie Früchte (z. B. Bananen, Birnen, Äpfel, Pfirsiche, Aprikosen) und Gemüse (z. B. Süßkartoffeln, Rüben, Kürbis) und Getreide, wie Maisprodukten (z. B. Masa), Weizen, Hafer, Gerste, Sago, Amaranth und Cassava, geeignet.
Das Anliegen der vorliegenden Erfindung besteht vorrangig darin, (1) die Schritte des Vorgarens, Abkühlens und wahlweise Schälens im Wesentlichen auszuschalten, (2) die Garungszeit durch a) Erhöhung funktioneller Eigenschaften, die in der Regel durch ausgedehntes Kochen erreicht werden, zum Beispiel Freisetzung von freier Amylose, durch Zugabe exogener Quellen wie Weizenstärke oder Kartoffelstärke b) und/oder Basieren der Mindestgarungszeit auf der Energie, die erforderlich ist, um die Stärke teilweise zu gelatinieren, die Enzyme, die für enzymatische Bräunung verantwortlich sind, zu deaktivieren und das Enzym, das für Zelltrennung und partielle Hydrolyse des Protopektins verantwortlich ist, zu aktivieren, was zu Erweichung des Gewebes führt, c) und Variieren der Größe von Kartoffelstücken wesentlich zu verringern und (3) die Trocknungszeit des Rohprodukts durch Verstärkung der Trommeltrocknung mit Infrarotheizung zu verringern. Dies führt zu Flocken mit Vorteilen hinsichtlich verbesserten physikochemischen Eigenschaften, Geschmack, Nährwert und Aussehen (z. B. hellere Farbe).
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines stärkehaltigen Produkts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines stärkehaltigen Materials, umfassend ein oder mehrere Enzyme, die in der Lage sind, Bräunung, Lipidoxidation oder Hydrolyse von Cellulosematerial hervorzurufen; teilweise Garen des stärkehaltigen Materials für eine vorgegebene Zeit und Temperatur, die ausreichen, um eines oder mehrere der Enzyme im Wesentlichen zu deaktivieren, um enzymatische Bräunung zu verringern, das Enzym, das für partielle Hydrolyse von Cellulosematerial verantwortlich ist, zu aktivieren, Zelltrennung zu ermöglichen, die Stärke mindestens teilweise zu gelatinieren und Zerbrechen von Stärkezellen zu weniger als ungefähr 70%, vorzugsweise zu weniger als ungefähr 40% und mehr bevorzugt zu weniger als ungefähr 20% zu bewahren; Zerkleinern des teilweise gegarten stärkehaltigen Materials, um einen nassen Brei zu erzeugen; und Trocknen des nassen Breis, um ein dehydratisiertes Produkt mit einem Feuchtigkeitsgehalt unter ungefähr 15% auf fettfreier Basis zu erzeugen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein anderes Verfahren zur Herstellung eines stärkehaltigen Produkts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines stärkehaltigen Materials, das Zuckerarten beliebiger anderer Bestandteile enthält, die die Fähigkeit aufweisen, nichtenzymatische Bräunung hervorzurufen; teilweise Garen des stärkehaltigen Materials für eine vorgegebene Zeit und Temperatur, die ausreichen, um die Stärke mindestens teilweise zu gelatinieren und Zerbrechen von Stärkezellen zu weniger als ungefähr 70%, vorzugsweise zu weniger als ungefähr 40% und mehr bevorzugt zu weniger als ungefähr 20% zu bewahren; Zerkleinern des teilweise gegarten stärkehaltigen Materials, um einen nassen Brei zu erzeugen; und Trocknen des nassen Breis, um ein dehydratisiertes Produkt mit einem Feuchtigkeitsgehalt unter ungefähr 15% auf fettfreier Basis zu erzeugen.
Das stärkehaltige Material kann Polyphenoloxidase umfassen, und der Schritt des teilweisen Garens des stärkehaltigen Materials kann das Garen des stärkehaltigen Produkts für eine ausreichende Zeit, um die Polyphenoloxidase im Wesentlichen zu deaktivieren, ohne die Stärke vollständig zu gelatinieren, umfassen. Das stärkehaltige Material kann auch eines oder mehrere Materialien umfassen, die in der Lage sind, nichtenzymatische Bräunung hervorzurufen. Das stärkehaltige Material kann Protopektinase umfassen, und der Schritt des teilweisen Garens des stärkehaltigen Materials kann das Garen des stärkehaltigen Materials für eine ausreichende Zeit, um die Protopektinase im Wesentlichen zu aktivieren, ohne die Stärke vollständig zu gelatinieren, umfassen.
Der Schritt des teilweisen Garens der Kartoffeln kann das Garen für eine ausreichende Zeit umfassen, um Kartoffeln mit einem Texturwert in der Mitte von ungefähr 0,19 N (20 p) bis ungefähr 9, 8 N (1000 p), vorzugsweise von ungefähr 0,98 N (100 p) bis ungefähr 4,9 N (500 p) zu erzeugen.
Das Produkt kann durch Eintauchen in Wasser, durch Dampf, durch eine Kombination von Eintauchen in Wasser und Dampf oder Mikrowelle für eine ausreichende Zeit gegart werden, um: die Stärke teilweise zu gelatinieren, so dass, falls gewünscht, während nachfolgender Verfahrensschritte (z. B. Trocknen, Frittieren, Backen oder Extrudieren) vollständige Gelatinierung erfolgen kann; das Enzym (z. B. Polyphenoloxidase), das für Bräunung verantwortlich ist, zu deaktivieren; und das Enzym, das für Zelltrennung verantwortlich ist, durch partielle Hydrolyse von Protopektinen zu aktivieren (Protopektin ist eine unlösliche, stark polymerisierte Form von Pektin, die mit der Zellwandstruktur verbunden ist), was zu Erweichung des Gewebes führt. Das Produkt kann zerkleinert und dann getrocknet werden. Das zerkleinerte Produkt kann mit verschiedenen Trocknungsverfahren getrocknet werden, zum Beispiel Trommeltrocknung, Infrarottrocknung, einer Kombination aus Infrarot- und Trommeltrocknung, Gefriertrocknen, Fließbetttrocknung, Drucklufttrocknung oder Kombinationen davon.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Zugebens eines Zusatzstoffes oder jeglichen Materials, einschließlich trockener Flocken, zu dem nassen Brei vor dem Trocknungsschritt umfassen, wobei der Zusatzstoff für die Veränderung der Rheologie des Breis wirksam ist. Der Zusatzstoff ist für die Veränderung der Viskosität des Breis wirksam und kann für die Ergänzung des Gehalts des Breis an freier Amylose und/oder Amylopektin wirksam sein. In einer Ausführungsform kann der Zusatzstoff eine unmodifizierte Stärke zu dem nassen Brei vor dem Trocknungsschritt umfassen, wobei die Stärke ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Weizenstärke, Maisstärke, Tapioka, Reisstärke, Kartoffelstärke, Haferstärke, Sagostärke und Mischungen davon.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Zugebens chemischer Reagenzien umfassen, um chemische Veränderung von Kartoffelstärke in den Flocken zu erzeugen (d. h. Succinylierung, Acetylierung, Phosphorylierung usw.). Dies führt zu vernetzter oder substituierter Kartoffelstärke in den Flocken oder anderer Modifikation. Der Zusatzstoff könnte die Aufgabe haben, den pH des Breis zu verändern (d. h. Calciumhydroxid, Salzsäure, Citronensäure usw.).
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Trocknen eines Materials zur Bildung eines dehydratisierten Produkts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: (a) Bereitstellen eines nassen Breis, umfassend das zu trocknende Material; (b) Trocknen des nassen Breis, wobei das Trocknen des nassen Breis folgende Schritte umfasst

(i) Bereitstellen einer ersten Energiequelle, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus leitfähigen Wärmequellen, konvektiven Wärmequellen, Infrarotenergiequellen und Kombinationen davon;
(ii) Bereitstellen einer zweiten Energiequelle, umfassend eine Quelle für Infrarotenergie;
(iii) Bilden einer Schicht des nassen Breis, wobei die Breischicht eine erste Oberfläche und eine in die entgegengesetzt weisende zweite Oberfläche aufweist;
(iv) Erwärmen der ersten Oberfläche der Breischicht mit der ersten Energiequelle; und
(v) Erwärmen der zweiten Oberfläche der Breischicht mit der zweiten Energiequelle; wobei der Brei vor dem Erwärmen der zweiten Oberfläche der Breischicht auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als ungefähr 50 Gewichtsprozent getrocknet wird; und wobei mindestens ein Teil der Schritte des Erwärmens der ersten und der zweiten Oberfläche der Breischicht gleichzeitig durchgeführt wird.

In einer Ausführungsform ist die erste Energiequelle ein mit Dampf beheizter Trommeltrockner. Die erste Oberfläche des Breis kann auf einer beheizten Trockneroberfläche des Trommeltrockners angeordnet werden, und die entgegengesetzt weisende zweite Oberfläche des Breis wird durch die Infrarotquelle erwärmt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dehydratisierte Kartoffelflocken bereitgestellt. Die dehydratisierten Kartoffelflocken haben eine durchschnittliche Vitamin-C-Retentionsrate von mindestens ungefähr 7% relativ zu dem Vitamin C, das anfänglich in dem Kartoffelmaterial vorhanden ist, aus dem die Kartoffelflocken gebildet werden; und die Flocken haben einen Index der relativen Extinktion von weniger als ungefähr 1,5.
Die dehydratisierten Kartoffelflocken können eine Farbe entsprechend einem „L"-Wert von mehr als ungefähr 78 Hunter-Einheiten, einem „b"-Wert von weniger als ungefähr 21 Hunter-Einheiten und einem „a"-Wert von ungefähr –1 bis ungefähr –3 Hunter-Einheiten haben. Die Flocken können bis zu ungefähr 0,3 ppm, vorzugsweise von ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,3 ppm 2-Methylpyrazin und bis zu ungefähr 2,7 ppm, vorzugsweise bis zu ungefähr 1,5 ppm Phenylacethaldehyd und bis zu ungefähr 0,7 ppm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,6 ppm Methional umfassen und einen Gehalt an freier Amylose von ungefähr 20 bis ungefähr 38% haben.
Die Flocken können verwendet werden, um einen Teig mit einem Elastizitätsmodul (G') von ungefähr 15000 Pascal bis ungefähr 90000 Pascal, vorzugsweise von ungefähr 35000 Pascal bis ungefähr 55000 Pascal; und einem Viskositätsmodul (G'') von ungefähr 3000 Pascal bis ungefähr 15000 Pascal, vorzugsweise von ungefähr 5000 Pascal bis ungefähr 10000 Pascal zu bilden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Flocken und der entsprechende Teig verwendet werden, um gefertigte Snackprodukte herzustellen.
Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung sind eine Reduzierung in Produktverlusten und ein Anstieg in der Produktionsgeschwindigkeit gegenüber herkömmlichen Verfahren. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Eliminierung des Vorgarungs-, Kühl- und vorzugsweise des Schälschrittes, wodurch die Garungszeit und die Verweilzeit während des Trocknens erheblich verringert werden. Dies reduziert Kosten und beseitigt Ausgaben im Zusammenhang mit hohem Energie- und hohem Wasserverbrauch, die hierfür in der verarbeitenden Industrie auftreten. Reduzierung der Garungszeit in Kombination mit entfallendem Schälen der Kartoffeln erhöht die Produktionsgeschwindigkeit in dem Flockungsverfahren. Dies liegt daran, dass Kartoffelschale noch mit dem Kartoffelgewebe verbunden ist, wenn teilweise gegart wird, und sich kein Schälring gebildet hat. Dies verursacht, dass die Schale mehr an dem Trommeltrockner und an dem Kartoffelbrei klebt, und steigert die Herstellung im Hinblick auf lb/h. In der gegenwärtigen Flockenindustrie, bei der Verarbeitung ungeschälter überkochter Kartoffeln, trennt sich die Schale normalerweise von dem Brei während der Trommeltrocknung mittels der letzten Auftragwalze, was eine Erhöhung der Kartoffelverluste hervorruft.
Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das dehydratisierte Produkt eine geringere Bildung von Zersetzungsprodukten aufweist und mehr Nährstoffe (wie Vitamin C), mehr Geschmackstoffvorläufer und mehr gesamte Aminosäuren behält als ein entsprechendes Produkt, das mit herkömmlichen Verfahren erreicht wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie ein Produkt mit verbesserter Farbretention, weniger verarbeitetem Geschmackstoff und weniger Zellbruch bereitstellt. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass dies an a) Deaktivierung von Polyphenoloxidase und b) Reduzierung der Rate der nichtenzymatischen Bräunungsreaktion und der Verweilzeit des Breis während des Garens und Trocknens liegt. Der Ausdruck nichtenzymatische Bräunungsreaktion bezieht sich auf die Reaktion, wobei ein reduzierenden Zucker enthaltendes Material bei Erwärmung allein oder in Gegenwart von Aminosäuren, Peptiden und Proteinen zur Produktion dunkelbrauner Melanoidine und anderer Verbindungen, von denen einige unerwünschten Geschmack verleihen, führen kann.
Die Reduzierung von Zellbruch liegt an der kürzeren Verweilzeit während des Garens und Trocknens. Weniger Zellschädigung führt zu einer Abnahme von Verbindungen, die aus der Zelle austreten (z. B. Geschmackstoffvorläufer und Nährstoffe, wie Vitamine).
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1. Graphische Darstellung der Härte von rohen Kartoffeln und Kartoffelscheiben, die für verschiedene Garungszeiten gegart wurden.
2. Schematische Darstellung von Wärme- und Massenübergang durch eine Breischicht unter Verwendung von kombinierter Trommeltrockner- und Infrarottrocknung.
3A: Schematische Darstellung, die das Trocknen eines Breis mithilfe eines Trommeltrockners in Kombination mit Infrarotheizplatten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3B: Schematische Darstellung, die das Trocknen eines Breis mithilfe eines Trommeltrockners in Kombination mit Infrarotheizplatten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3C. Schematische Darstellung, die die Anordnung von Infrarotheizplatten um den Umfang der Trommel in 3B zeigt, wobei die Platten in 5 Reihen mit jeweils 4 Platten angeordnet sind.
4A, B, C: Mikroaufnahmen (80X) von Kartoffelzellen aus Flocken, die mit dem standardgemäßen Garungs-/Trocknungsverfahren hergestellt wurden: 4A) Beispiel für < 50% aufgebrochene Zellen, 4B) Beispiel für ~50% aufgebrochene Zellen, 4C) Beispiel für > 50% aufgebrochene Zellen.
5. Mikroaufnahme (80X) von Kartoffelzellen aus Flocken, die mit Trommeltrocknung in Kombination mit Infrarotheizung hergestellt wurden.
6. Mikroaufnahme (80X) von Kartoffelzellen aus Flocken, die erfindungsgemäß mit reduziertem Garen hergestellt und mit Trommeltrocknung in Kombination mit Infrarottrocknung getrocknet wurden.
7. Mikroaufnahme (80X) von Kartoffelzellen aus Flocken, die mit reduziertem Garen, Flockungshilfe (Zugabe von Weizenstärke zu dem Kartoffelbrei) hergestellt und mit Trommeltrocknung in Kombination mit Infrarottrocknung getrocknet wurden.
8. Graphische Darstellung von Farbwerten anhand der Hunter-Skala für die Kartoffelflocken, die mit anderen Verfahren hergestellt wurden.
9. Graphische Darstellung des Index der relativen Extinktion von Kartoffelflocken, die in Ethanol dispergiert sind.
10. Graphische Darstellung des Vitamin-C-Gehalts von Kartoffelflocken, die durch Garung für unterschiedliche Zeiten verarbeitet wurden.
11. Graphische Darstellung der Gelatinierungsenthalpie für rohe Kartoffeln und gekochte Kartoffeln.
12A. Graphische Darstellung von IR-Plattenleistung gegen Temperatur.
12B. Darstellung des IR-Plattenaufbaus und der Leistungsverteilung. Zeigt die Verteilung von IR-Platten und Leistung, wie am niedrigsten Punkt des Trommeltrockners eingerichtet.
13A, B und C. Mikroaufnahmen (80x) von Kartoffelzellen aus Flocken, die mit Grundbedingungen gemäß Beispiel 4 hergestellt wurden.
14A, B, C und D. Mikroaufnahmen (80x) von Kartoffelzellen aus Flocken, die gemäß Beispiel 4 mit reduziertem Garen und Zugabe von Weizenstärke (WS) hergestellt und mit Trommeltrocknung getrocknet wurden.
Tabelle 1. Tabelle 1 veranschaulicht den Unterschied in der Funktionalität zwischen Kartoffel- und Weizenstärke.
Tabelle 2. Tabelle 2 veranschaulicht die gesamte Porenfläche von Kartoffelflocken für die vorliegende Erfindung gegenüber herkömmlichen Flocken.
Tabelle 3. Tabelle 3 veranschaulicht die Hunter-Colorimeterwerte für „a", „b" und „L" für Kartoffelflocken der vorliegenden Erfindung.
Tabelle 4. Tabelle 4 veranschaulicht die Vitamin-C-Retention (%) von Kartoffelflocken, die mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt wurden.
Tabelle 5. Tabelle 4 veranschaulicht die gesamte Aminosäurezusammensetzung für herkömmliche Kartoffelflocken und erfindungsgemäß hergestellte Kartoffelflocken.
Tabelle 6. Tabelle 6 veranschaulicht den Vergleich von relativen Anteilen ausgewählterflüchtiger Geschmackstoffverbindungen in den dehydratisierten Kartoffelprodukten (relative Reduzierung gegenüber herkömmlichen verarbeiteten Produkten, berechnet als das Verhältnis der Spitzenbereiche der Geschmackstoffverbindung für das ausgewählte Ion in dem herkömmlichen Produkt zu den Produkten der Erfindung; dies ist das „Reduktionsverhältnis").
Tabelle 7. Tabelle 7 veranschaulicht quantitative analytische Ergebnisse, wobei der Gehalt an wärmebedingten flüchtigen Verbindungen von herkömmlichen Flocken und von erfindungsgemäß hergestellten Flocken verglichen wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie hier verwendet, bezieht sich „Flockungshilfe" auf die Zugabe eines zusätzlichen Bestandteils oder einer zusätzlichen Chemikalie zu dem Kartoffelbrei vor dem Trocknen.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Flockungshilfsmittel" auf ein Material oder eine Mischung von Materialien, die vor dem Trocknen zu dem Stampfungsvorgang zugegeben werden, um die Funktionalität des Breis zu modifizieren.
Wie hier verwendet, bezieht sich „reduziertes Garen" auf den Garungsgrad, der erforderlich ist, um Stärke nur teilweise zu gelatinieren und für die Bräunung verantwortliche Enzyme zu deaktivieren.
Der Begriff „gefertigte Teigwarenprodukte", wie hierin gebraucht, bezeichnet Lebensmittel, die aus Teigen hergestellt sind, die Mehl, Schrot oder Stärke enthalten, die von Knollen und/oder Getreide abgeleitet sind.
Wie hier verwendet, ist „zusammenhängender Teig" ein Teig, der auf eine glatte Oberfläche gelegt und ausgerollt werden oder auf die gewünschte Enddicke extrudiert werden oder durch eine Formöffnung ohne Reißen oder Bildung von Löchern extrudiert werden kann. Wie hier verwendet, schließt „Kartoffelbrei" die Kartoffelprodukte ein, die durch Mischen von dehydratisierten Kartoffeln mit Wasser hergestellt werden.
Wie hier verwendet, schließt „dehydrierte Kartoffelprodukte" Kartoffelflocken, Kartoffelflanalien, Kartoffelgranalien, Kartoffelagglomerate, jegliches anderes dehydriertes Kartoffelmaterial und Mischungen davon ein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Flanalien" auf dehydratisierte Kartoffelprodukte, die in der US-Patentanmeldung Seriennr. 09/175,138, Dough Compositions Made With Dehydrated Potato Flanules, eingereicht am 19. Oktober 1998 im Namen von Villagran et al., wobei die Patentanmeldung durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist. Flanalien sind dehydratisierte Kartoffelprodukte mit einer Funktionalität zwischen Flocken und Granalien (wie durch einen WAI von ungefähr 5,5 bis ungefähr 7 und einen Prozentanteil an freier Amylose von ungefähr 9 bis ungefähr 19 für Flanalien definiert).
Wie hier verwendet, ist „Reduktionsverhältnis" als das Verhältnis der Spitzenbereiche der Geschmackstoffverbindung für das ausgewählte Ion in dem herkömmlichen Produkt zu den Produkten der Erfindung definiert, wie im Abschnitt „Wärmebedingte flüchtige Verbindungen" hierin und in dem Analyseverfahren „Simultane Destillation, Extraktion und GC-Analyse für flüchtige Verbindungen" hierin beschrieben.
Wie hier verwendet, sind „Schnellviskosimetereinheiten (RVU)" eine Einheit der Viskosität bezüglich Centipoise: 12 RVU gleich ungefähr 0,001 Pa·s (1 Centipoise).
Wie hier verwendet, bezieht sich „Cellulosematerial" auf Nichtstärke-Polysaccharide, die für Kartoffeln in folgende eingeteilt werden: a) Rohfaser, b) Cellulose, c) Pektinsubstanzen, d) Hemicellulose, e) andere Polysaccharide. Rohfaser ist ein generischer Begriff für das Trockenmateriel der Kartoffel nach Entfernung aller löslichen Bestandteile und dem Großteil der Stärke und stickstoffhaltigen Bestandteile. Cellulose ist in der Stützmembran der Zellwand vorhanden und macht ungefähr 10–20% der Nichtstärke-Polysaccharide der Kartoffel aus. Pektinsubstanzen von Pflanzen werden in drei Kategorien eingeteilt: 1) Protopektin, 2) lösliches Pektin und 3) Pektinsäure. Protopektin ist eine unlösliche, stark polymerisierte Form von Pektin, die mit der Zellwandstruktur verbunden ist. Protopektin macht 69–77% der gesamten Pektinsubstanzen der Kartoffel aus. In frisch geernteten Kartoffeln ist ein geringer Anteil an löslichem Pektin (Kroner und Volksen, 1950). Hemicellulosen sind Zellwandbestandteile (~1%) aus gemischten glykosidischen Ketten, die Kombinationen von Glucuronsäure mit Xylose und von Galacturonsäure mit Arabinose enthalten.
Wie hier verwendet, bezieht sich „gesamter Aminosäuregehalt" auf extrahierbare, freie Aminosäuren sowie jene Aminosäuren in der Form von Proteinen oder Aminosäuren, die an andere Moleküle gebunden oder mit diesen verbunden sind. „Gehalt an freier Aminosäure" bezieht sich auf jene Aminosäuren, die ohne weiteres extrahierbar und nicht an andere Moleküle gebunden oder mit diesen verbunden sind.
Alle Prozentangaben sind gewichtsbezogen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird unter besonderer Berücksichtigung der Herstellung von dehydratisierten Kartoffelflocken und -granalien beschrieben. Dies ist zur Veranschaulichung und nicht einschränkend. In seinem weitesten Aspekt ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung generell für die Herstellung von dehydratisiertem Obst (z. B. Pfirsichen, Äpfeln, Aprikosen, Birnen, Bananen), Gemüse (z. B. Kartoffeln, Süßkartoffeln, Rüben, Spinat, Zwiebel, Möhren, Sellerie, Tomaten, Zucchini, Brokkoli, Pilzen, Erbsen), Getreide (z. B. Gerste, Hafer, Mais, Roggen, Weizen, Reis, Amaranth, Sago), Gewürz- und Kräuterflocken (z. B. Knoblauch, Schnittlauch, Petersilie, Koriander, Piment, Ingwer, grünem Pfeffer, rotem Pfeffer, schwarzem Pfeffer), Fischflocken, dehydratisierter Milch und dergleichen anwendbar. Die vorliegende Erfindung ist außerdem beim Herstellen von Flocken anwendbar, die in Babynahrung verwendet werden können.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch für andere stärkehaltige Materialien, wie Leim und pharmazeutische Materialien, angewendet werden.
Jegliche im Handel erhältlichen Kartoffeln, die zur Herstellung von herkömmlichen Kartoffelflocken, -flanalien und -granalien verwendet werden, können zur Herstellung der dehydratisierten Kartoffelprodukte der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Vorzugsweise werden die dehydratisierten Produkte aus Kartoffeln wie, aber nicht beschränkt auf Norchip, Norgold, Russet Burbank, Lady Russeta, Norkota, Sebago, Bentgie, Aurora, Saturna, Kinnebec, Idaho Russet und Mentor hergestellt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden rohe ganze Kartoffeln zuerst gewaschen. Die Kartoffeln können auch zu Stücken beliebiger Größe geschnitten werden. Wenn sie in der Größe reduziert werden, können die Kartoffelstücke zu Scheiben mit einer Dicke von ungefähr 0,32 cm (0,125 Zoll) bis ungefähr 1,91 cm (0,75 Zoll) geschnitten werden. Zum Beispiel können die Stücke zu Pommes frites mit 0,64 cm (¼'') mal 0,64 cm (¼'') oder zu schnürsenkelgroßen Kartoffelstücken mit 0,32 cm (1/8'') mal 0,32 cm (1/8'') geschnitten werden. Die Kartoffelscheiben oder -stücke können geschält, teilweise geschält oder nicht geschält sein. Vorzugsweise sind die Kartoffeln teilweise geschält oder völlig ungeschält. Die Kartoffeln werden gewaschen und wahlweise geschnitten und dann einem Garungsschritt unterzogen. Die Kartoffeln können durch Eintauchen in Wasser, Dampf bei oder unter Atmosphärendruck oder über Atmosphärendruck oder einer Kombination gegart werden. Die Kartoffelstücke werden für eine ausreichende Zeit, um die Stärke teilweise zu gelatinieren, enzymatische und nichtenzymatische Bräunung zu verringern und die Kartoffeln bis zu dem Punkt zu erweichen, wo sie zerstampft werden können, mit Dampf gegart oder in Wasser eingetaucht.
Beispielsweise können Kartoffelscheiben mit einer durchschnittlichen Dicke von ungefähr 0,38 cm (3/8 Zoll) bis ungefähr 1,27 cm (1/2 Zoll) mit dem Verfahren des reduzierten Garens der vorliegenden Erfindung von ungefähr 12 bis ungefähr 25 Mi nuten, spezieller von ungefähr 14 bis ungefähr 18 Minuten, mit Dampf mit einer Temperatur von ungefähr 93°C (200°F) bis ungefähr 121°C (250°F) gegart werden. Schnürsenkelgroße Kartoffelstücke können mit dem Verfahren des reduzierten Garens der vorliegenden Erfindung ungefähr 7 bis ungefähr 15 Minuten, spezieller von ungefähr 9 bis ungefähr 12 Minuten mit Dampf mit einer Temperatur von ungefähr 93°C (200°F) bis ungefähr 121°C (250°F) gegart werden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden rohe ganze Kartoffeln, Kartoffelstücke oder Kartoffelscheiben mit Mikrowellenhitze gegart. Wenn sie in Scheiben geschnitten werden, muss bei der Auswahl der Dicke der Stücke Acht gegeben werden, wenn Mikrowellengarung verwendet wird, um lokalisierte Erhitzung aufgrund interner stehender Wellenmuster (d. h. Interferenzmuster) zu vermeiden. Die Kartoffeln können ungeschält, teilweise geschält oder vollständig geschält sein. Vorzugsweise sind die Kartoffeln ganz und ungeschält. Bei Verwendung von Mikrowellengarung benötigen Kartoffelscheiben mit einer durchschnittlichen Dicke von ungefähr 0,93 cm (3/8 Zoll) bis ungefähr 1,27 cm (1/2 Zoll) in der Regel von ungefähr 6 bis ungefähr 20 Minuten, spezieller von ungefähr 8 bis ungefähr 17 Minuten Garung mit Mikrowellenenergie mit einer Wellenlänge von ungefähr 900 bis ungefähr 2500 Megahertz (MHz). Ganze Kartoffeln benötigen generell Garung von ungefähr 6 bis ungefähr 30 Minuten, spezieller von ungefähr 12 bis ungefähr 20 Minuten mit Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von ungefähr 900 bis ungefähr 2500 MHz. Die Kartoffeln können vor der Garung über die Oberfläche der Kartoffel mit Nadeln eingestochen werden. Die Garungszeit variiert je nach Feldstärke, Beladung und Frequenz.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die ganze Kartoffel verwendet. Die Kartoffel kann ungeschält oder teilweise geschält sein. Vorzugsweise ist die Kartoffel ungeschält. Wenn teilweise geschälte oder ungeschälte ganze Kartoffeln verwendet werden, wirkt die Schale als Schutzschicht, die der Stärke die Garung erlaubt, aber Ausbrechen des Kartoffelgewebes minimiert. Dies führt zu einer Reduzierung von Kartoffelzellbruch und einer Reduzierung in Kartoffelverlusten (einschließlich wasserlöslicher Verbindungen) in den Vorgängen nachfolgender Einheiten. Es ist vorteilhaft, ganze ungeschälte oder teilweise geschälte Kartoffeln zu verwenden, um Überhitzung der Stärke in der Außenoberfläche zu vermeiden. Eine solche Überhitzung der Stärke kann zu Quellung der Stärke führen, die sich ausdehnen und die Oberfläche verschließen kann, wodurch die Wärmeübertragungsrate zur Mitte der Kartoffel verringert wird. Die ganzen Kartoffeln können mit Wasser, Dampf bei Atmosphären- oder Unterdruck oder einer Kombination von beidem oder mit einem Umluftofen gegart werden.
Vorzugsweise werden die Kartoffeln durch Eintauchen in Wasser bei der richtigen Temperatur für eine ausreichende Zeit, um die Stärke teilweise zu gelatinieren, die Enzyme zu deaktivieren und die Kartoffeln bis zu dem Punkt zu erweichen, wo sie zerstampft werden können, gegart. In heißem Wasser mit einer Temperatur von ungefähr 80°C (176°F) bis ungefähr 100°C (212°F), vorzugsweise 85°C (185°F) bis ungefähr 100°C (212°F) und mehr bevorzugt 87°C (188,6°F) bis ungefähr 100°C (212°F) kann dies mit ganzen Kartoffeln mit einer durchschnittlichen Größe von ungefähr 7.6 cm (3 Zoll) bis ungefähr 15,2 cm (6 Zoll) in ungefähr 15 bis ungefähr 40 Minuten, vorzugsweise in ungefähr 20 bis ungefähr 35 Minuten erfolgen. In einer Ausführungsform können die Kartoffeln von ungefähr 5,08 cm (2 in) bis ungefähr 17,8 cm (7 Zoll) groß sein (Abstand der längsten Seite von Kartoffeln) und können ungefähr 25 Minuten gegart werden.
Die tatsächliche Temperatur und die tatsächliche Zeitspanne, für die die Kartoffeln oder Kartoffelstücke gegart werden, hängt von der Größe der Kartoffeln, die gegart werden, und dem für das Garen der Kartoffeln verwendete Verfahren ab (d. h. Dampfdruck, Siedetemperatur). Bei dem herkömmlichen Verfahren werden die Kartoffeln gekocht, bis die Härte in der Mitte der Kartoffel von ungefähr 9,8 N (1000 p) bis auf ungefähr 0,39 N (40 p) fällt. Normalerweise wird während des Garens der Kartoffeln das Gewebe weicher, da die Protopektinase das Protopektin der Zellwände der Kartoffel hydrolysiert.
Erfindungsgemäß werden Kartoffeln nur für eine vorgegebene Zeitspanne gegart („reduziertes Garen"). Diese vorgegebene Zeitspanne ist nicht größer als notwendig, um partielle oder vollständige Stärkegelatinierung und Enzymdeaktivierung zu erreichen, während die Härte der Kartoffeln bei erheblich höheren Graden (ungefähr 0,88 N (90 p) bis 1,96 N (200 p)) als bei dem herkömmlichen Verfahren gehalten wird. Die Garungszeit wird durch Messen der Härte der Kartoffeln in der Mitte mit einem Texturanalysegerät (Texture Analyzer, TA, Instruments, Corp., New Castle, DE, USA) bestimmt. Eine Messung im Bereich von ungefähr 0,88 N (90 p) bis ungefähr 1,96 N (200 Pond), vorzugsweise von ungefähr 1,178 N (120 p) bis ungefähr 1,77 N (180 Pond), mehr bevorzugt von ungefähr 1,27 N (130 p) bis ungefähr 1,47 N (150 Pond) gibt an, dass die Kartoffeln für Zwecke der vorliegenden Erfindung ausreichend gegart sind. 1 zeigt das Diagramm, das für rohe Kartoffeln und -scheiben, die für verschiedene Garungszeiten gegart wurden, erhalten wird.
Als nächstes werden die gegarten Kartoffeln zerkleinert, um einen nassen Brei zu erzeugen. Die Zerkleinerung des gegarten Produkts kann zum Beispiel durch Zerdrücken, Zerstampfen, Zerfasern oder eine Kombination von Zerstampfen und Zerfasern erfolgen. Die Zerkleinerung der gegarten Kartoffeln wird vorzugsweise durch Zerfasern der Kartoffeln mit einem herkömmlichen Kartoffelshredder, wie Lan Elec Shredder, Modell Nr. PC14AHD, Zerstampfen der Kartoffel, Zerfasern, gefolgt von Zerstampfen, oder durch die Verwendung einer üblichen Kartoffelpresse oder einer modifizierten Kartoffelpressenplatte, die Schlitze statt Löchern aufweist, durchgeführt werden. Diese Schlitze können auch zusätzliche scharfe Kanten haben, um das Schneiden ganzer Kartoffeln zu verbessern.
Es können verschiedene Bestandteile zu dem Brei (nachstehend als Flockungshilfsmittel bezeichnet) mit speziellen Zwecken hinzugefügt werden, wie, jedoch nicht beschränkt auf die folgenden:

1) zum Modifizieren (d. h. Erhöhen) freier Amylose können native Stärken, modifizierte Stärken und resistente Stärken zu dem Brei hinzugefügt werden;
2) zum Modifizieren (d. h. Erhöhen) von Amylopektin können modifizierte Stärken, wachshaltiger Reis, Erbsenstärke und wachshaltiger Mais zu dem Brei hinzugefügt werden;
3) zum Verändern oder Modifizieren der Viskosität des Breis können hydrolysierte Stärken, wie Maltodextrine oder Maissirup-Feststoffe, sowie alle die vorstehenden Stärken, zu dem Brei hinzugefügt werden;
4) zum Verändern der Elastizität des Breis können Gummistoffe, Proteine, Fasern oder Chemikalien (d. h. Bernsteinsäure, acetylierte Säure, Phosphorsäure, Hydroxypropylierung usw.) zu dem Brei hinzugefügt werden;
5) zum Modifizieren des Wasserabsorptionsindex können modifizierte Stärken und/oder Gummistoffe sowie Chemikalien zur Durchführung von chemischen Kartoffelstärkemodifikationen zu dem Brei hinzugefügt werden;
6) zum Verändern der Zellwandfestigkeit von Kartoffelzellen in dem Brei können Calciumcarbonat, Calciumchlorid, Calciumhydroxid oder andere Calciumquellen zu dem Brei hinzugefügt werden;
7) zum Verstärken positiver Geschmacksreaktion können Geschmackstoffvorläufer wie Aminosäuren (z. B. Methionin), Geschmackstoffverkapselungsmittel, wie Cyclodextrine, Süßstoffe, Milchprodukte (wie fettfreie Trockenmilch, Molkenprodukte und Buttermilch), Gewürze und Farbstoff zu dem Brei hinzugefügt werden;
8) zum Senken der Zellwandfestigkeit in dem Brei können Calciumkomplexbildner, wie Citronensäure, Natriumcitrat und andere Kationenkomplexbildner zu dem Brei hinzugefügt werden;
9) zum Ändern des pH des Breis, um nichtenzymatische Bräunung zu verringern, können sauere Verbindungen (wie, jedoch nicht beschränkt auf Ascorbinsäure, Fumarsäure, Phosphorsäure oder Mischungen davon) zu dem Brei hinzugefügt werden.

Außerdem können auch Flockungshilfsmittel, die die Alterung des stärkehaltigen Produkts verändern, hinzugefügt werden.
Stärke kann zu dem Brei hinzugefügt werden („Flockungshilfe"), um den dehydratisierten Kartoffelflocken einzigartige Eigenschaften zu verleihen. Wie hier verwendet, bezieht sich „Stärke" auf ein natives oder ein unmodifiziertes Kohlenhydratpolymer mit Anhydroglucose-Grundeinheiten, die aus Materialien wie Weizen, Mais, Tapioka, Sago, Reis, Kartoffel, Hafer, Gerste und Amaranth gewonnen werden, und auf modifizierte Stärke, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf hydrolysierte Stärken, wie Maltodextrine, Mais mit hohem Amylosegehalt, Mais mit hohem Amylopektingehalt, reine Amylose, chemisch substituierte Stärken, vernetzte Stärken und Mischungen davon. „Stärke" kann auch getrocknete Kartoffelflocken, die in den Brei zurückgeführt werden, einschließen.
Die bevorzugte Stärke ist eine ungegarte Stärke mit einer kleineren Stärkegranaliengröße, mit einem Wasserabsorptionsindex (WAI), der geringer ist als der von Kartoffelstärke, so dass die Stärke während des Garens weniger quillt als die Kartoffelstärke, und mit einem Prozentsatz an freier Amylose, der bei demselben Garungsgrad größer als der der Kartoffelstärke ist. Zu den Vorteilen der Zugabe von Stärke („Flockungshilfe") gehören: 1) erhöhte Produktivitätsrate durch Erhöhung der Oberflächenporosität des Breis sowie des Feststoffgehalts des Breis, dadurch Reduzieren der Verweilzeit zum Trocknen, um den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt der Flocken zu erreichen, und 2) erhöhter Gehalt an freier Amylose der re sultierenden Flocken (im Falle von Zugabe von Weizenstärke), was bei der Formung von Teigstücken für die Herstellung von Snacks (d. h. zum Bereitstellen von Kohäsionsvermögen für den Teig) ein wichtiger Faktor ist.
Die Zugabe von Stärke dient mehreren Funktionen. Die Zugabe von Stärke erhöht das Kohäsionsvermögen des frischen Kartoffelbreis, verbessert die Wasserverteilung in dem Brei und verbessert das Adhäsionsvermögen des Breis an der Trommel. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird auch angenommen, dass Weizenstärke das Ausbrechen der Kartoffelzellen indirekt verhindert, indem dem Brei zusätzliche freie Amylose über die hinaus bereitgestellt wird, die durch die Kartoffelstärke beim Garen unter ähnlichen Bedingungen bereitgestellt wird. Insbesondere stellt die Weizenstärke freie Amylose bereit, die sonst durch längeres Garen der Kartoffelstärke bereitgestellt werden müsste. Dementsprechend erlaubt die Zugabe von Weizenstärke partielle oder vollständige Garung der Kartoffeln im Gegensatz zu ungleichmäßiger Garung von Kartoffeln während der Herstellung von Kartoffelflocken.
Tabelle 1. Zeigt Funktionalitätsunterschiede zwischen Kartoffelstärke und anderen Stärken.
Kontrastmikroskopstudien haben enthüllt, dass in der Weizenstärkegranalie die Amylose dazu neigt, zum äußeren Teil der Stärkegranalie und zur Wasserphase zu diffundieren, bevor die Gelatinierung vollständig abgeschlossen ist. Dies ist eine Folge ihres geringeren Quellvermögens. Scherung der Weizenstärkepasten führt zu einer Fragmentation der Außenschicht der Granalien, die dazu führt, dass Fragmente von der Außenschicht der gequollenen Granalie freigesetzt werden. Die Änderungen, die auftreten, wenn die Weizenstärkepasten der Scherung unterzogen werden, sind gering im Vergleich zu denen, die in Kartoffelstärkepasten beobachtet werden, wo Scherung die Mikrostruktur völlig veränderte. Die Kartoffelstärkegranalie zersetzt sich rasch nach der Gelatinierung. Es wird in der Literatur angenommen, dass der Zersetzung das Zusammensinken oder die Kavitation der gequollenen Granalie vorangeht, was Knoten oder Schwachstellen in den Wänden der Granalie hervorruft. Es wird in der Literatur auch angenommen, dass der Unterschied zwischen Weizenstärke und Kartoffelstärke in der Amyloseverteilung in der Stärkegranalie besteht. Bei der Weizenstärke befindet sich die Amylose im äußeren Teil der Granalie, wodurch die Amylose nach der Quellung austreten kann, während sich bei der Kartoffelstärke die Amylose näher am inneren Teil der Granalie befindet.
Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wird Stärke von ungefähr 0,5% bis ungefähr 50%, vorzugsweise von ungefähr 2% bis ungefähr 30%, mehr bevorzugt von ungefähr 4% bis ungefähr 15% Stärke dem nassen Brei beigemischt. Während des Mischens wird die Stärke gleichmäßig in dem Brei verteilt. Für native Stärken, die von Reis, Weizen, Erbsen, Mais oder von irgendeiner Knollen- oder Getreidequelle mit hohem Amylosegehalt (d. h. 30 Gew.% Amylose) abgeleitet sind. Für modifizierte Stärken, die von Kartoffel, wachshaltigem Mais oder irgendeiner Knollen- oder Getreidequelle mit hohem Amylosegehalt (> 50%) abgeleitet sind. Die Mischung aus nassem Brei und Stärke kann dann gemäß den nachfolgend dargelegten Vorgehensweisen verarbeitet werden.
Falls gewünscht, können dem nassen Brei oder der Brei/Stärke-Zusammensetzung vorzugsweise mindestens ungefähr 0,1% Emulgator als Verarbeitungshilfsmittel beigemischt werden. Größere Mengen Emulgator von bis zu etwa 3%, vorzugsweise bis zu ungefähr 1%, können bei Bedarf zugesetzt werden, um die freie Amylose zu komplexieren, falls der erhaltene Brei zu klebrig ist (z. B. zu viele aufgebrochene Zellen aufgrund von Überkochen). Der bevorzugte Emulgator ist ein destilliertes Monoglycerid und Diglycerid aus teilhydriertem Sojabohnenöl. Andere Emulgatoren, die als Verarbeitungshilfsmittel bei der Herstellung von Kartoffelflocken in der Technik bekannt sind, z. B. Lactylatester, Sorbitanester, Polyglycerinester, Lecithine, können ebenfalls verwendet werden. Der Emulgator wirkt durch mehrere Mechanismen. Der erste ist als Beschichtung der freien Stärke aus Zellen zur Regulierung der Klebrigkeit und des Adhäsionsvermögens des Breis an dem Trockner, und der zweite ist zur Bereitstellung von Schmierung in den System zur Regulierung von Zellschädigung aufgrund übermäßiger Scherung.
Außerdem können andere fakultative Bestandteile zu dem nassen Brei/der Breizusammensetzung hinzugefügt werden, um die Lagerfestigkeit der dehydratisierten Kartoffelflocken und -granalien zu verbessern. Verschiedene Stabilisierungsmittel und Konservierungsstoffe werden gewöhnlich eingesetzt, um die Stabilität und Textur der erhaltenen Flocken oder Granalien zu verbessern. Zum Beispiel kann Sulfit zu dem nassen Brei gegeben werden, um ein dehydratisiertes Produkt zu erzeugen, das von ungefähr 150 bis ungefähr 200 ppm (Teile pro Million) Sulfit umfasst. Das Sulfit, falls verwendet, wird dem nassen Brei in der Regel als trockenes Natriumsulfat und Natriumbisulfit zugesetzt und schützt die Flocken und Granalien vor Schwärzung während der Verarbeitung und anschließenden Lagerung. Antioxidationsmittel, wie Propylgallat, BHA (2- und 3-Tertbutyl-4-hydroxyanisol), BHT (3,5-Di-tertbutyl-4-hydroxytoluol) und natürliche Antioxidationsmittel, wie Rosmarin, Thymian, Majoran und Salbei, können in einer Menge von insgesamt bis zu ungefähr 10 ppm zugegeben werden, um oxidative Schädigung zu verhindern. Citronensäure kann in ausreichender Menge zugegeben werden, um ungefähr 200 ppm in dem getrockneten Produkt zu ergeben, um durch die Gegenwart von Eisenionen verursachte Verfärbung zu vermeiden. Ascorbinsäure kann ebenfalls zugegeben werden, um die Vitamin-C-Verluste während der Verarbeitung auszugleichen.
Der nächste Verarbeitungsschritt ist der Trocknungs- oder Dehydratisierungsschritt, der zur Bildung der dehydratisierten Flocken oder Granalien verwendet wird. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung kann herkömmliche Ausrüstung, die zum Trocknen von Kartoffeln geeignet ist verwendet werden. Geeignete Trockner können aus den gut bekannten Trocknungsgeräten ausgewählt werden, wie Fließbetttrockner, Kratz-Doppelrohrwärmeaustauscher, Trommeltrockner, Gefriertrockner, Drucklufttrockner und dergleichen. Zu bevorzugten Trocknungsverfahren bei der Herstellung von Flocken gehört die Verwendung von Gefriertrocknung, Trommeltrocknung, Infrarottrocknung, Trommeltrocknung in Kombination mit Infrarottrocknung. Drucklufttrocknung und Fließbetttrocknung werden bei der Herstellung von Granalien bevorzugt. Ein besonders bevorzugtes Trocknungsverfahren verwendet einen Trommeltrockner und Infrarotplatten.
Gefriertrocknung kann mittels herkömmlicher Gefriertrocknungsausrüstung erfolgen. Der Brei kann mit einem kontinuierlichen Verfahren oder einem diskontinuierlichen Verfahren getrocknet werden. Zu geeigneten Gefriertrocknern gehören Kontaktgefriertrockner, Schnellgefriertrockner, Strahlungsgefriertrockner, Mikrowellengefriertrockner, dielektrische Gefriertrockner. Vorzugsweise wird, aufgrund seiner Fähigkeit zum Umgang mit großen Kapazitäten, wird ein Kontaktgefriertrockner zum Trocknen des Breis verwendet. Vorzugsweise wird der Brei mit einer solchen Geschwindigkeit gefroren, dass Schädigung der Zellstruktur der Kartoffel vor dem Eintritt in die Gefriertrockenkammer minimiert wird.
Alternativ kann der Kartoffelbrei vor Beginn des Gefriertrocknungsverfahrens (d. h. Erwärmung, Sublimation, Verdampfung) in der Kammer des Gefriertrockners gefroren werden. Die genauen Trocknungsbedingungen hängen von der Art des Lebensmittels, das getrocknet wird, und der Art des verwendeten Gefriertrockners ab.
Wenn ein Trommeltrockner benutzt wird, wird der Brei durch Fördermittel zu der oberen Oberfläche der Trommel gespeist. Unbeheizte Walzen mit kleinem Durchmesser tragen frischen Kartoffelbrei nach und nach auf Portionen, die sich bereits auf der Trommel befinden, auf, wodurch eine Platte oder Schicht mit einer vorgegebenen Dicke aufgebaut wird. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ist gleich der der Trommel. Nachdem sich die Breischicht eine Runde um einen Teil des Umfangs der Trommel bewegt hat, entfernt ein Abstreifmesser die getrocknete Platte durch Abstreifen der getrockneten Platte von der Trommel. In der Regel erfolgt ein Erwärmen des Trommeltrockners selbst auf Temperaturen innerhalb des Bereichs von ungefähr 121°C (250°F) bis ungefähr 191°C (375°F), vorzugsweise auf eine Temperatur von ungefähr 154°C (310°F) bis ungefähr 177°C (350°F) und mehr bevorzugt von ungefähr 160°C (320°F) bis ungefähr 167°C (333°F) durch druckbeaufschlagten Dampf, der innerhalb der Trommel enthalten ist, bei Drücken von ungefähr 0.48 MPa (70 psig) bis ungefähr 0,97 MPa (140 psig). Um optimale Resultate zu erzielen, werden die Drehgeschwindigkeit der Trocknertrommel und die Innentemperatur dieser auf geeignete Weise gesteuert, so dass ein Endprodukt mit eine m Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 5% bis ungefähr 12%, vorzugsweise von ungfähr 6% bis ungefähr 10% erhalten wird. In der Regel reicht eine Drehgeschwindigkeit von ungefähr 9 s/U bis ungefähr 25 s/U, vorzugsweise ungefähr 11 s/U bis ungefähr 20 s/U. Die Anwendung von Trommeltrocknern in der Kartoffelindustrie ist bekannt.
Das bevorzugte Verfahren verwendet einen Trommeltrockner mit einer Trommel, wobei der nasse Kartoffelbrei in einer dünnen Platte mit einer Dicke von ungefähr 0,013 cm (0,005 Zoll) bis ungefähr 0,3 cm (0,1 Zoll), vorzugsweise von ungefähr 0,013 cm (0,005 Zoll) bis ungefähr 0,13 cm (0,05 Zoll), mehr bevorzugt ungefähr 0,03 cm (0,01 Zoll) auf der Trommel verteilt wird.
Sobald aus dem nassen Brei eine Platte gebildet und diese getrocknet ist, wird die erhaltene getrocknete Platte zum Beispiel mit einem Urschel Comitrol, hergestellt von Urschel Laboratories, Inc.,Valparaiso, Indiana, zerkleinert. Jedes Zerkleinerungsverfahren, das die Beschädigung der Stärke minimiert, wie Mahlen, Schneiden oder Pulverisieren, kann angewendet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Trocknung und Flockung des nassen Breis durch die gleichzeitige Verwendung eines Trommeltrockners mit Infrarotplatten, die außen am Trockner angebracht sind, erreicht.
Für den Hintergrund, Trommeltrocknung von Kartoffelbrei zu getrockneten Kartoffelflocken beinhaltet gleichzeitigen Wärme- und Massenübergang. Wenn die Wärme von dem Trommeltrockner an die Flocke übertragen wird, um das Wasser zu verdampfen, erfolgt der Massenübergang, wenn das Wasser durch die Flocke und in die Umgebung wandert. Die innere Oberfläche des Breis bezieht sich auf die Breioberfläche, die mit dem Trommeltrockner in direktem Kontakt ist. Die äußere Oberfläche des Breis bezieht sich auf die gegenüber liegende Breioberfläche, die mit der Umgebung in direktem Kontakt ist. Die Trocknungsgeschwindigkeit des Kartoffelbreis wird durch die folgenden Parameter begrenzt: 1) Wärmeübergang von Trommeltrockneroberfläche zu Brei; 2) Wärmeübergang durch den Brei; 3) Wärmeübergang von dem Brei zur äußeren Umgebung; 4) reduzierten Massen- (Wasser-) und Wärmeübergang von der Trommel zu dem Brei aufgrund der Abtrennung des Breis von der Trommel, wenn der Feuchtigkeitsgrad des Breis sinkt; 5) Massenübergang (Wasser) durch die Flocken und 6) Massenübergang (Wasser) von der äußeren Oberfläche des Breis zur Umgebung.
Die Kombination des Trommeltrockners mit Infrarotheizung sorgt für verbesserten Wärmeübergang durch die Breischicht und verbesserten Massenübergang (Wasser) von der Breischicht. 2 ist eine schematische Darstellung des Wärmeübergangs durch die Breischicht und des Massenübergangs (Wasser) von der Breischicht. In 2 ist T₁ die Dampftemperatur im Inneren der Trommel, T₂ die Trommelinnentemperatur, S₁ die Trommelwanddicke, T₃ die Trommelaußentemperatur, T₄ die Temperatur aan der Innenoberfläche des Breis, T₅ die Temperatur an der Grenzfläche des trockenen Films des Breis F₂₀ und des nassen Films des Breis F₂₂, S₂ die Dicke des trockenen Films F₂₀, S₃ die Dicke des nassen Films des Breis F₂₂, T₆ die Temperatur der äußeren Breioberfläche, P_V6 der Dampfdruck an der äußeren Breioberfläche, T₇ die Umgebungstemperatur und P_V7 der Dampfdruck bei der Umgebungstemperatur. Q₁₆ ist der Wärmefluss, der von der Trocknertrommel bereitgestellt wird, Q_IR ist der Wärmefluss, der von der Infrarotwärmequelle bereitgestellt wird, Q₆₇ ist der Wärmefluss von der Außenoberfläche des Breis, und M₆₇ ist der Massenübergang von Wasser von der Außenoberfläche des Breis.
Die Kombination von Trommeltrockner mit Infrarotheizung ermöglicht einen relativ höheren Wärmefluss durch den Brei und zur äußeren Oberfläche des Breis als er sonst mit lediglich einer Trocknertrommel möglich wäre. Infrarotheizung an der äußeren Breioberfläche erhöht die die Temperatur an der Außenseite des Breis im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass dies zu höheren Dampfdrücken an der äußeren Breioberfläche führt, wovon wiederum angenommen wird, dass es den Kontakt der inneren Breioberfläche mit der Trommel verbessert. Dieser verbesserte Kontakt reduziert die Abtrennung der Innenoberfläche des Breis von der Trommel bei geringeren Feuchtigkeitsgraden, weshalb er den Wärmeübergang von der Trocknertrommel zur inneren Breioberfläche verbessert und für einen Anstieg in der Trocknungsgeschwindigkeit sorgt.
Infrarotbeheizung der Außenoberfläche des Breis reduziert auch die Abkühlung der Außenoberfläche durch die Umgebung. Abkühlung der Außenoberfläche führt zu einem nassen Film an der Außenoberfläche (aufgrund von Kondensation), der den Massenübergang des Wassers durch den Brei zur Umgebung reduziert. Infrarotbeheizung der Außenoberfläche des Breis hilft, diese nasse Filmschicht zu beseitigen, so dass der Wärme- und Massenübergang durch die Dicke des Breis verbessert wird und der Feuchtigkeitsgehalt des Breis reduziert wird. Dementsprechend wird der Trocknungsprozess beschleunigt.
Die Infrarotheizung ist in den späteren Stadien der Trocknung besonders wirksam (Feuchtigkeitsgehalt des Breis unter ungefähr 50 Prozent). Die Infrarotheizung minimiert die Stauung des Massenübergangs, die an der äußeren Breioberfläche auftritt. Die erhöhte Oberflächentemperatur und der erhöhte Dampfdruck bei Infrarotheizung steigern den Massenübergang von Wasser von der äußeren Breioberfläche, was die treibende Kraft zur Erhöhung der Trocknungsgeschwindigkeit bereitstellt. Die Infrarotheizer bieten diesen Vorteil, obwohl der von den Infrarottrocknern bereitgestellte Wärmefluss ein oder zwei Größenordnungenkleiner sein kann als der von dem Trommeltrockner bereitgestellte.
Das Reinergebnis ist nicht nur ein Anstieg in der Produktionskapazität, sondern auch eine Verbesserung in der Qualität der Flocken aufgrund der geringeren Verweilzeit der Kartoffelzellen nahe der heißen Oberfläche der Trocknertrommel. Diese geringere Verweilzeit führt zu weniger Zersetzungsreaktionen von Geschmackstoffvorläufern und Nährstoffen.
Die Kombination von einer Trommel und Infrarotplatten verbessert die Trocknungsleistung des Breis im Vergleich zu herkömmlichen Trocknungsverfahren wesentlich. Die Verwendung des Trommeltrockners mit den Infrarotplatten hat eine Reihe von Vorteilen. Die Verwendung dieses Trocknungsverfahrens in Kombination mit dem hierin beschriebenen Verfahren zum Herstellen des Kartoffelbreis (1) erhöht die Produktionsgeschwindigkeit dehydratisierter Kartoffeln wesentlich; (2) erhöht die Trocknungsgeschwindigkeit des Kartoffelbreis unter milden Bedingungen im Vergleich zu herkömmlichen Trocknern; und insbesondere und (3) führt zu einem Produkt mit weniger Zellschädigung, hellerer Farbe und niedrigerem Wasserabsorptionsindex, weniger verarbeiteten Geschmackstoffen als Kartoffelflocken, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Die Verwendung von Infrarotheizern ist insofern vorteilhaft, als die Heizer leicht und präzise gesteuert werden können. Zum Beispiel kann die von den Heizern abgestrahlte Energie genau so wie Licht konzentriert, fokussiert, gelenkt und reflektiert werden, und die Heizer können in Zonen angeordnet werden, um gleichmäßige Beheizung oder eine benutzerdefinierte Verteilung der Leistungsdichte bereitzustellen.
Die Ausrüstung, die zum Trocknen des nassen Breis verwendet wird, umfasst einen Dampftrommeltrockner und Infrarotplatten. Außerhalb des Trockners sind elektrisch beheizte Infrarotplatten angebracht, die ihre Energie auf das Material (z. B. die nasse Breiplatte), das auf der Außenoberfläche des Trockners gebildet worden ist, abstrahlen. Der nasse Brei ist zwei Trocknungskomponenten ausgesetzt. Eine Komponente ist Kontakttrocknung durch die Einbringung von Wärme durch die Wände des Trommeltrockners (d. h. Wärmeübergang). Der Trommeltrockner kann zum Beispiel mit heißem Wasser, Dampf oder Wärmekreisläufen beheizt werden. In der Regel wird die Trommel auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 121,1°C (250°F) bis ungefähr 204,4°C (400°F), vorzugsweise ungefähr 160°C (320°F) bis ungefähr 193,3°C (380°F) und mehr bevorzugt ungefähr 165,5°C (330°F) bis ungefähr 182,2°C (360°F) mit Dampf mit einem Druck von ungefähr 0,48 MPa (70 psig) bis ungefähr 0,90 MPa (130 psig), vorzugsweise von ungefähr 0,59 MPa (85 psig) bis ungefähr 0,83 MPa (120 psig) und mehr bevorzugt ungefähr 0,62 MPa (90 psig) bis ungefähr 0,69 MPa (100 psig) beheizt werden.
Die zum Gebrauch geeigneten Infrarottrocknungsplatten emittieren Wellenlängen im Kurz- bis Weitspektrumsbereich von ungefähr 0,7 Mikrometer bis ungefähr 100 Mikrometer. Zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung haben Infrarottrocknungsplatten vorzugsweise eine Wellenlänge von ungefähr 0,7 Mikrometer bis ungefähr 50 Mikrometer, vorzugsweise werden von ungefähr 0,7 bis ungefähr 10 Mikrometer, mehr bevorzugt von ungefähr 0,7 bis ungefähr 0,9 verwendet. Vorzugsweise können die Strahlungseigenschaften der Infrarotplatte mittels eines thermopaargesteuerten Temperaturreglers gesteuert werden. Vorzugsweise hat die Platte eine Dichte im Bereich von ungefähr 0,3 W/cm² (2 W/in²) bis ungefähr 6,2 W/cm² (40 W/in²), mehr bevorzugt von ungefähr 0,5 W/cm² (3 W/in²) bis 2,8 W/cm² (18 W/in²) und am meisten bevorzugt von ungefähr 0,6 W/cm² (4 W/in²) bis ungefähr 1,9 W/cm² (12 W/in²). Diese Dichte deckt eine Temperaturausgabe der Platten von ungefähr 148,8°C (300°F) bis ungefähr 537,7°C (1000°F) ab. „Dichte", wie hier verwendet, bezieht sich auf die pro Flächeneinheit erforderliche Leistung, um Energie abzustrahlen und eine Temperatur der Platte zu erreichen.
Zu Beispielen für Infrarotplatten, die verwendet werden können, gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Platten, die Halogenlampen, halogenfreie Kreislampen, Quarzröhrenlampen, Leuchtdrahtlampen, Brennerrohre, Metallschutzstäbe, Plattenheizer und dergleichen umfassen. Die Konfiguration der Platten umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf hyperbolisch, konkav, ellipsoidisch, parabolisch. Außerdem kann die Infrarotenergie anhand von einer einzigen flachen Platte, mehreren flachen Platten, Glühlampen, Punktheizern, Linienheizern, Streifenheizern, Flächenheizern und Kammerheizern aufgebracht werden.
Die Platten sind um den Umfang der Trommel angeordnet, um Infrarotbeheizung der zweiten Oberfläche der Breischicht bereitzustellen. Die Platten sind vorzugsweise so angeordnet, dass der Brei zuerst nur mit der Trocknertrommel getrocknet wird, gefolgt von gleichzeitigem Trocknen des Breis durch sowohl die Trocknertrommel als auch die Infrarotquelle. Die Platten können so angeordnet sein, dass Infrarotbeheizung der zweiten Oberfläche des Breis bereitgestellt wird, nachdem die Breischicht auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als ungefähr 70%, spezieller weniger als ungefähr 60%, noch spezieller weniger als ungefähr 50%, noch spezieller weniger als ungefähr 45% und vorzugsweise nicht mehr als ungefähr 40% getrocknet wurde. In einer Ausführungsform sind die Platten so angeordnet, dass die Beheizung der zweiten Oberfläche des Breis begonnen wird, nachdem die Breischicht auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen ungefähr 30% und ungefähr 40% getrocknet wurde.
Die Platten sind so angeordnet, dass die Platten Infrarotenergie zu der zweiten Oberfläche des Breis lenken. Der nasse Kartoffelbrei wird der Infrarotstrahlung ausgesetzt, bevor er mit dem Abstreifmesser von der Trommel entfernt wird. Vorzugsweise befinden sich die Platten so nah wie möglich an der zweiten Oberfläche des Breis, vorzugsweise weniger als oder gleich ungefähr 5,08 cm (2 Zoll) und in einer Ausführungsform weniger als ungefähr 2,54 cm (1 Zoll).
Mit Bezug auf die in 3A gezeigte Ausführungsform wird der Kartoffelbrei 20 auf die Oberfläche einer Trocknertrommel 100 aufgetragen, und die Auftragwalzen 210, 220, 230 und 240 sorgen für eine Breischicht 22 mit einer vorgegebenen Dicke auf der Trommel 100. Die Breischicht 22 hat eine erste Oberfläche 24, die mit der Trommel 100 in Kontakt ist, und eine zweite entgegengesetzt weisende Oberfläche 26. Es werden mehrere Infrarotheizplatten 300 in Verbindung mit der Trommel 100 gezeigt. In 3A sind die Platten so positioniert, dass Infrarotbeheizung der Breischicht auf ungefähr 180 Grad oder mehr nach dem anfänglichen Auftragen der Breischicht oben auf die Trommel, und nachdem der Brei unter der letztlichen Auftragwalze 240 hindurch gelaufen ist, einsetzt. Dementsprechend wird die erste Oberfläche des Breis, die mit der Trommel in Kontakt ist, von der Trommel über mehr als 90 Grad des Weges um die Trommel vor der Infrarotbeheizung der zweiten Oberfläche des Breis beheizt. In der in 3A gezeigten Ausführungsform sind die Infrarotplatten so positioniert, dass die Beheizung der Breischicht am Boden der Trocknertrommel einsetzt. Eine Rakel 400 entfernt das trockene Kartoffelprodukt 500 von der Trommeloberfläche.
In der in 3B/3C gezeigten Ausführungsform umfasst die Quelle der Infrarotenergie fünf Reihen (300A–300E) von Infrarotheizplatten 300, wobei jede Reihe vier Platten einschließt. Die Platten, Nummern 301–320 in 3C, sind so angeordnet, dass sie die Oberfläche des Breis auf der Trommel zwischen der letzten Auftragwalze 240 und der Rakel 400 abdecken.
Die Temperatur jeder der Platten kann unabhängig variiert werden, von Platte zu Platte und/oder von Reihe zu Reihe. Dementsprechend kann die Infrarotwärmeenergie, die auf den Brei aufgebracht wird, um den Umfang der Trommel (von Reihe zu Reihe) oder über die Breite der Trommel (von Platte zu Platte innerhalb einer Reihe) variiert werden. Abhängig von der jeweiligen Anwendung können eine oder mehrere Platten in einer oder mehreren Reihen abgeschaltet werden.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung dehydratisierter Kartoffelflocken umfasst die Schritte (a) Garen von Kartoffeln mit Mikrowellenenergie, Zerfasern und Zerstampfen der Kartoffeln und (b) Gefriertrocknen des Kartoffelbreis. Ein anderes bevorzugtes Verfahren zur Herstellung dehydratisierter Kartoffelflocken umfasst die Schritte (a) Kochen ganzer, roher, ungeschälter Kartoffeln, (b) Zerfasern und Zerstampfen der Kartoffeln und (c) Trocknen des Kartoffelbreis mit einem Trommeltrockner gleichzeitig mit Infrarotplatten.
Alternativ kann der nasse Kartoffelbrei zur Herstellung von Kartoffelgranalien, -flanalien sowie Kartoffelbrei, Pommes frites oder anderen Kartoffelprodukten verwendet werden. Dieses Verfahren umfasst das Garen der Kartoffeln gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Der Brei und das „zurückgeführte Produkt" (d. h. die vorher getrockneten Kartoffelgranalien oder -flocken) werden kombiniert. Das Kombinieren des nassen Breis und des zurückgeführten Produkts hilft, die in dem nassen Brei vorhandene Wassermenge zu reduzieren. Es können verschiedene Mengen des zurückgeführten Produkts mit dem nassen Brei kombiniert werden. Generell umfasst der Brei von ungefähr 50% bis ungefähr 85%, vorzugsweise von ungefähr 75% bis ungefähr 80% zurückgeführtes Produkt, je nach dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt der fertigen Granalien. Als Ergebnis der Zugabe des Breis fällt die Temperatur des Produkts auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 62,7°C (145°F) bis ungefähr 68,3°C (155°F).
Stärke kann vor dem Trocknen der Kartoffelgranalien und -flanalien ebenfalls zu dem Brei hinzugefügt werden. Das Verfahren zur Herstellung von Flanalien un terscheidet sich auf mehrere Weisen von herkömmlichen Granulierungsverfahren: a) Die Kartoffeln werden nicht während des Herstellungsverfahrens der Flanalien geschält; b) das Vorgaren und Abkühlen der Kartoffeln vor dem Garen ist minimiert; c) die Konditionierungszeit und das Nachkühlen sind gesteuert und reduziert. Diese Bedingungen bieten Flanalien mit reinerem Geschmack, mehr freier Amylose, erhöhtem Wasserabsorptionsvermögen und erzeugen wünschenswerte rheologische Eigenschaften, wenn sie mit anderen Bestandteilen gemischt werden, um Teige, wie Teige zur Herstellung von gefertigten Chips, zu bilden. Die Beseitigung der Schale stellt sicher, dass die äußere Oberfläche der Kartoffeln nicht überhitzt wird, wodurch Quellung von Zellen vermieden und der Wärme- und Massenübergang zur Mitte der Kartoffeln erhöht wird. Die Eliminierung von Vorgaren, Vorkühlen, Konditionieren und Nachkühlen in Flanalienverfahren gewährleistet die Regulierung von Zellausdehnung, Zellbruch und deshalb Wasserabsorptionsvermögen des trockenen Produkts.
Im Flanalien- oder Granalienverfahren kann die Stärke direkt zu dem Brei gegeben oder mit dem zurückgeführten trockenen Material gemischt werden. Alternativ kann die Stärke direkt als das zurückgeführte trockene Material verwendet werden. Die Stärke kann an verschiedenen Zugabepunkten hinzugefügt werden, um eine bestimmte Verweilzeit und Temperatur zu schaffen, um verschiedene Gelatinierungsgrade der Stärke zu erreichen, Agglomeration zu reduzieren und einen homogenen Brei zu bilden. Die Zugabe von Stärke zu dem Flanalienverfahren (sowie im Flockungsverfahren) hat mehrere mögliche Vorteile: 1) als Quelle freier Amylose, wenn die Garungszeit erheblich reduziert wird, was zu begrenztem Zellbruch führt, 2) das Wasserabsorptionsvermögen der Flanalien kann erhöht werden, ohne Agglomerationsprobleme zu verursachen, und 3) Erhöhen von Trocknungsgeschwindigkeiten durch Erhöhung des Prozentsatzes von Feststoffen in dem Brei.
Nach dem Zerstampfen und Mischen wird der kombinierte Brei auf eine Temperatur von ungefähr 37,7°C (100°F) bis ungefähr 43,3°C (110°F) abgekühlt. Das Kühlen wird generell mit frischer Luft bei Umgebungstemperatur oder einer Temperatur von ungefähr 21,1°C (70°F) in einem Vibrationskühler oder einem Fließbett mit einer Verweilzeit von weniger als ungefähr 1 Minute erreicht. Natürlich variiert die Kühlungszeit je nach vorhandenem Breivolumen. Die Kühlung hat eine erhebliche Auswirkung auf das Wasserabsorptionsvermögen und den Geschmack der resultierenden Granalien. Der Kühlungsgrad bestimmt den Grad der Konsistenzerhöhung der Stärke und den Grad der Zellausdehnung.
Nachdem das getrocknete zurückgeführte Produkt mit dem gegarten Kartoffelbrei gemischt worden ist, beginnt die Konditionierung. Die Konditionierung des Breis erfolgt in der Regel durch Platzieren des Breis auf einem Band für ungefähr 4 bis ungefähr 60 Minuten. Während dieser Zeit findet der Kartoffelbrei sein Gleichgewicht, da Wasser von den nasseren Breiteilchen zu den trockenen Teilchen des zurückgeführten Stroms wandert, und es findet eine Konsistenzerhöhung der Stärke statt. Die Messung der Teilchengrößenverteilung am Ende der Konditionierung ist entscheidend, um zu gewährleisten, dass keine Körnchen oder Klumpen als Ergebnis des Rückführungsverfahrens vorhanden sind. Wenn eine große Menge an Teilchen nach der Zugabe des zurückgeführten Materials gebildet wird, steigt die Teilchengrößenverteilung aufgrund der begrenzten Wasserabsorption der großen Teilchen weiter an. Der abgekühlte Brei wird dann gemischt. Dieses Mischen wird durchgeführt, um jegliche Aggregate aufzubrechen, die sich während des Konditionierungsschrittes bilden.
Die Kartoffelgranalien und -flanalien werden dann zum Beispiel mit einem Zyklon- oder Drucklufttrockner mit heißer Luft bei ungefähr 232°C (450°F) auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 16% luftgetrocknet und gesiebt, um Granalien in verschiedene Teilchengrößen einzuteilen (d. h. Granulation). Das Sieben erfolgt in der Regel zur Abtrennung unterschiedlicher Hauptfraktionen (unterschiedlicher Teilchengrößenverteilung) des Produkts, die in drei Gruppen eingeteilt werden: 1) das grobe Material, das große Stücken roher Kartoffel und etwas Schale enthält (für Tierfutter verwendet), 2) die Zwischenteilchengröße, die zu dem Brei zurückgeführt wird, um den Feuchtigkeitsgehalt zu senken, und 3) das feine Material, das zur abschließenden Trocknung geht. Zufrieden stellende Granulation ist sehr wichtig zum Erreichen der gewünschten physikalischen Eigenschaften in den Granalien, einschließlich der Bildung einzelner Zellen bei minimalem Zerbrechen. Die Granulation ist optimal, wenn der Feuchtigkeitsgrad der feuchten Mischung ungefähr 25% bis ungefähr 45% beträgt.
Die abschließende Trocknung kann in einem Fließbett durchgeführt werden, um den Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 16% auf ungefähr 6% zu senken. Die Granalien werden dann bei Raumtemperatur abgekühlt.
Physikochemische Eigenschaften der Kartoffelflocken
Kartoffelsorte, spezifische Dichte, Alter, Lagerung, Gehalt an reduzierendem Zucker und Verarbeitungsbedingungen beeinflussen die physikochemischen Eigenschaften von Kartoffelflocken. Das Verfahren, das zum Schälen, Garen und Dehydratisieren der Kartoffelflocken verwendet wird, kann das primäre Entscheidungskriterium für die physikalischen Eigenschaften und die allgemeine Qualität des fertigen dehydratisierten Produkts sein. Das Verfahren zum Herstellen von Flocken kann modifiziert werden, um Flocken für eine gegebene Anwendung zu erzeugen. Solche Modifikationen können Flocken mit einem Bereich von Wasserabsorptionsindex, Gehalt an freier Amylose, Pastenviskosität und/oder Flocken mit reduzierten Anteilen an Produkten thermischer Zersetzung, erhöhten Anteilen an Vitamin C, verbesserter Farbretention, weniger verarbeitetem Geschmackstoff und weniger Zellbruch erzeugen. Die gewünschten physikalischen Eigenschaften hängen davon ab, welche Schritte während der Verarbeitung der dehydratisierten Produkte verwendet werden. Die Verarbeitungsschritte beeinflussen den Anteil aufgebrochener Zellen sowie den Grad der Zellausdehnung, was wiederum die physikalischen Eigenschaften (z. B. Farbe und WAI) und die Zusammensetzung der Flocken (z. B. Nährstoffe und Geschmackstoffvorläufer) beeinflusst.
Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Verfahrensschritte zu Flocken mit einzigartigen und überraschenden Vorteilen gegenüber konventionell produzierten Flocken führen. Einige der einzigartigen und überraschenden Vorteile, die aus der Verwendung der Verarbeitungsschritte der vorliegenden Erfindung resultieren, sind folgende:

(1) Verwendung der vorstehend beschriebenen Garungsverfahren („Reduziertes Garen") und Trommeltrocknung können zu Flocken führen, die Folgendes aufweisen: (a) erhöhten Vitamin-C-Gehalt; (b) weniger aufgebrochene Zellen; (c) hellere Farbe; (d) niedrigeren WAI; (e) geringeren Prozentsatz freier Amylose und (f) geringere Konzentration an Strecker-Aldehyden (Methional, Phenylacetaldehyd, 2-Methylbutanal, 3-Methylbutanal)
(2) Verwendung der vorstehend beschriebenen Garungsverfahren („Reduziertes Garen") und Zugabe von Stärke zu dem Brei („Flockungshilfe") vor der Trommeltrocknung können zu Flocken führen, die Folgendes aufweisen: (a) erhöhte Porengröße; (b) erhöhte Konzentrationen freier Amylose; (c) erhöhte Spitzen- und Endpastenviskosität und (d) hellere Farbe (e) weniger aufgebrochene Zellen (f) geringere Konzentration an Strecker-Aldehyden (Methional, Phenylacetaldehyd, 2-Methylbutanal, 3-Methylbutanal)
(3) Verwendung der vorstehend beschriebenen Garungsverfahren („Reduziertes Garen") und Trommeltrocknung in Kombination mit Infrarottrocknung („Infrarot") führen zu Kartoffelflocken, die Folgendes aufweisen: (a) geringeren Wasserabsorptionsindex, (b) geringere Spitzen- und Endpastenviskosität (c) erhöhten Vitamin-C-Gehalt, (f) geringere Konzentration an Strecker-Aldehyden (Methional, Phenylacetaldehyd, 2-Methylbutanal, 3-Methylbutanal) und (e) hellere Farbe als Vergleichsflocken; (d. h. weniger Bräunung während der Flockung)
(4) Verwendung der vorstehend beschriebenen Garungsverfahren („Reduziertes Garen") und die Zugabe von Stärke („Flockungshilfe") und die Kombination von Trommeltrocknung mit Infrarottrocknung („Infrarot") führen zu Flocken, die Folgendes aufweisen (a) weniger aufgebrochene Zellen; (b) geringeren WAI, (c) erhöhte Konzentrationen freier Amylose; (d) hellere Farbe, (e) erhöhten Vitamin-C-Gehalt und (f) erhöhte Porosität (g) geringere Konzentration an Strecker-Aldehyden (Methional, Phenylacetaldehyd, 2-Methylbutanal und 3-Methylbutanal).

Die bevorzugten dehydratisierten Flockenwerden durch Verfahren hergestellt, in denen (1) ganze Kartoffeln, Kartoffelstücke und/oder -scheiben durch Kochen, Dünsten oder Kombination von beidem gegart werden, die Kartoffeln werden dann zerkleinert und gestampft; der Brei wird mit einer Kombination von Infrarotheizung und Trommeltrocknung getrocknet; und (2) das vorstehend genannte Verfahren, bei dem eine ungelatinierte Stärke vor der Infrarotheizung und Trommeltrocknung zu dem Brei hinzugefügt wird.
Wasserabsorptionsindex (WAI)
Der Wasserabsorptionsindex ist ein Parameter, der die Fähigkeit eines stärkehaltigen Materials wie Kartoffelflocken, Wasser zu halten, angibt. Er ist direkt proportional zu dem Quellungsgrad der Kartoffelzellen während der Garung/Gelatinierung. Der Wasserabsorptionsindex ist auch ein indirektes Maß des Grades von Zellbruch. Rohe Kartoffeln haben eine geringe Wasserabsorption, die ansteigt, wenn die Stärke während des Garungsschritts zu gelatinieren beginnt, und sich mit erhöhter Zellschädigung während des Trocknens fortsetzt. Sowohl verlängerte Garungszeit als auch hohe Temperatur und Verweilzeit während der Trommeltrocknung können in einem gewissen Umfang zu einem Anstieg des Wasserabsorptionsindex der Kartoffelflocken führen, wonach die Zellwand kollabiert und die Wasserabsorption fällt. Dieser anfängliche Anstieg des WAI bei Erhöhung der Garungszeit/Temperatur bis zu einem maximalen WAI, gefolgt von einem Sinken des WAI bei weiterem Ansteigen der Garungszeit entspricht zumindest teilweise dem Funktionsverhältnis zwischen Pastenviskosität des stärkehaltigen Material, das gegart wird, und der Temperatur des Garens.
Die Einbringung einer zweiten Energiequelle zur Trommeltrocknung, wie Infrarotheizung, führt zu einer erheblichen Reduzierung der Verweilzeit des Kartoffelbreis auf der Trommel. Dies führt zu weniger Schädigung der Kartoffelzellen, was weniger Zellausdehnung und weniger Bruch darstellt, was auch Flocken mit niedrigerem Wasserabsorptionsindex entspricht. Kartoffelflocken, die mit erheblicher Reduzierung der Garungszeit ungeschälter Kartoffeln hergestellt wurden, können den Wasserabsorptionsindexwert aufgrund geringerer Grade der Stärkegelatinierung und Ausdehnung von Kartoffelzellen senken. Der Wasserabsorptionsindex der dehydratisierten Kartoffelflocken kann auch durch Zugabe von Materialien mit einer erheblich geringeren Wasserabsorption als zu dem Kartoffelbrei vor der Trocknung, wie nativer Weizenstärke, verändert werden. Die Wasserabsorption von Flocken kann auch anhand des spezifischen WAI von Materialien, die als Flockungshilfsmittel verwendet werden, beeinflusst werden. Die Zugabe von Weizenstärke kann zu einer Reduzierung des WAI der resultierenden Flocken führen.
Im Verfahren zur Zubereitung gefertigter Chips wird angenommen, dass der WAI mit der Menge Öl, die während des Frittiervorgangs im Endprodukt absorbiert wird, und der Produktausdehnung während des Frittierens korreliert. Es wird auch angenommen, dass er mit der Reduzierung in der Fettabsorption bei Kartoffeln mit höherem Feststoffgehalt in Kartoffelchips korreliert.
Die dehydratisierten Kartoffelflocken der vorliegenden Erfindung können einen Wasserabsorptionsindex (WAI) im Bereich von ungefähr 7,5 bis ungefähr 11, vorzugsweise von ungefähr 7,7 bis ungefähr 10 und noch mehr bevorzugt von ungefähr 8 bis ungefähr 9 aufweisen.
Prozentsatz freier Amylose
Erfindungsgemäß hergestellte dehydratisierte Kartoffelflocken umfassen vorzugsweise auch mindestens 14%, mehr bevorzugt mindestens 18 Prozent und noch mehr bevorzugt mindestens 20 Prozent freie Amylose. Der Prozentsatz freier Amylose ist ein Maß für die freie Stärke in der Kartoffelflocke. Die Konzentration freier Amylose in den fertigen dehydratisierten Kartoffelflocken wird durch den Grad der Garung der Kartoffeln und die Komplexierung der freien Amylose mit Monoglyceriden vor dem Trocknen sowie Mahlen gesteuert. Außerdem kann die Konzentration freier Amylose durch die Zugabe einer stark amylosehaltigen Stärke während des Flockungsverfahrens (z. B. Weizenstärke, modifizierte Maisstärke, Reisstärke, Erbsenstärke) erhöht werden. Wenn während der Verarbeitung Stärke zu dem Brei hinzugefügt wird, können die dehydratisierten Flocken von ungefähr 14% bis ungefähr 30%, spezieller von ungefähr 19% bis ungefähr 26% und noch spezieller von ungefähr 20% bis ungefähr 24% freie Amylose umfassen.
Infrarotheizung in Kombination mit Trommeltrocknung reduziert die Konzentration freier Amylose in den fertigen Flocken aufgrund von weniger Zellausdehnung und Zellbruch.
Bei der Herstellung gefertigter Snacks, besonders für ausgerollte Produkte, ist der Prozentsatz freier Amylose sehr wichtig, um gute Ausrollbarkeit bei schneller Verarbeitbarkeit von Teigen zu gewährleisten. Eine geringe Konzentration freier Amylose in dem Teig führt oft zur Gegenwart von nadelfeinen Löchern. Deshalb sind bei der Herstellung gefertigter Snacks hohe Konzentrationen freier Amylose erwünscht. Wenn jedoch der Grad des Zellbruchs aufgrund der reduzierten Garungszeit verringert wird, oder durch Reduzieren der Verweilzeit während des Trocknens (wie durch die Verwendung von Infrarotheizung), neigt die Konzentration freier Amylose zum Sinken. Dementsprechend kombiniert ein Verfahren gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung reduziertes Garen und Infrarottrocknung mit der Zugabe von alternativen Quellen freier Amylose zu dem nassen Brei. Die Zugabe freier Amylose ist besonders wichtig bei der Herstellung von Granalien, wo die Konzentration löslicher Stärke sehr gering sein kann.
Es kann auch wünschenswert sein, zu dem nassen Brei einen Zusatzstoff oder Bestandteil zu geben, der relativ reich an Amylopektin ist. Es kann zum Beispiel eine wachsartige Maisstärke zugegeben werden, um den Amylopektingehalt des Breis zu erhöhen, was zu erhöhter Wasserabsorption und Ausdehnung des gefertigten Chips führen kann, wenn die Stärke vorgelatiniert wird. Ferner können durch die Zugabe von wachsartiger Stärken, modifizierter Stärken, vernetzter Stärken, substituierter Stärken, vorliegender Stärken und Kombinationen davon zu dem nassen Brei unterschiedliche Texturen erzeugt werden.
Hohe Anteile an Flanalien oder Granalien können in dem Teig zum Herstellen gefertigter Chips verwendet werden, indem eine zusätzliche Stärke einbezogen wird, die Ausdehnung des Teiges während des Frittierens erzeugt und das Kohäsionsvermögen des Teiges in extrudierten Chips erhöht. Ein Zusatzstoff mit hohem Amylopektingehalt, besonders wachsartige Stärke, kann zu dem Brei hinzugefügt werden, um die Extrusion des Teiges zu verbessern. Normalerweise sind dehydratisierte Kartoffeln kein besonders bevorzugtes Rohmaterial zum Extrudieren. Es wird jedoch angenommen, dass durch die Zugabe einer wachsartigen Stärke oder einer modifizierten Stärke zu dem Kartoffelbrei die fertigen dehydratisierten Kartoffeln eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Scherung, Temperatur und Druck aufweisen, so dass ein zusammenhängender Teig und gute Produktausdehnung erreicht werden können.
Prozentsatz aufgebrochener Kartoffelzellen
Die Kartoffelzellen sind als einzelne Taschen definiert, die von Cellulosematerial umgeben sind, das nicht nur das Amylopektin und die Amylose, sondern auch die wasserlöslichen Geschmackstoffvorläufer sowie Nährstoffe, Mineralstoffe, Lipide, Proteine und Kombinationen davon enthält.
In stärkehaltigen Materialien, wie Kartoffeln, dehnen sich während des Garens der Stärke die Zellen aus, wobei sie entsprechend des Quellvermögens der Stärke an Größe zunehmen (abhängig Prozentsatz an Feststoffen der Kartoffeln, Kartoffelsorte, Alter usw.). Beim Flockungsvorgang ist das Hauptziel die Dehydratisierung der Kartoffeln, ohne eine erhebliche Verschlechterung in der Qualität der Produkte zu verursachen, was Zelltrennung und minimale Zellschädigung bedeutet. Die herkömmliche Lehre ist, dass die Kartoffeln vollständig gegart werden mussten (die Stärke vollständig gelatiniert) und die Kartoffeln blanchiert werden mussten, um ein Qualitätsprodukt zu erhalten und übermäßige Bräunung zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung erzielt Kartoffelflocken hoher Qualität, ohne die Stärke vollständig zu gelatinieren, wobei die ungelatinierte Fraktion für die Gelatinierung in nachfolgenden Verfahrens schritten belassen wird (Frittieren, Backen, Extrusion usw.), und bietet Flocken mit einer helleren Farbe ohne die Notwendigkeit für zusätzliches Blanchieren der Kartoffeln.
Es gibt mehrere Parameter, die aus der Morphologie der Kartoffelzellen mithilfe eines Lichtmikroskops gemessen werden: einschließlich Prozentsatz aufgebrochener Zellen, Zellausdehnung und Zelltrennung.
Zelltrennung ist der Abstand der Zellen bei Stärkehydratation, Quellung und Gelatinierung. Die Zelltrennung ändert sich (steigt) während des Garens. Zellbruch erfolgt aufgrund des Zeit- und Temperaturprofils während des Garens und Trocknens sowie der Scherung, die während des Trocknens und Mahlens an den Kartoffelbrei angelegt wird. Mahlen schädigt die Kartoffelzellen ernsthaft. Durch Regulierung des Mahlverfahrens, der Mahlbedingungen und des Grades des Mahlens kann der Anteil aufgebrochener Zellen erheblich reduziert werden. Dies führt zu einer dichteren Textur für den gefertigten Snack, ähnlich der eines herkömmlichen Snackchips (wie Kartoffelchips aus in Scheiben geschnittenen Kartoffeln). Wenn Kartoffelzellen aufbrechen, tritt freie Amylose aus der Zelle aus, was die Klebrigkeit des Breis erhöht. Die übermäßige Klebrigkeit wird durch Zugabe von Monoglyceriden zur Komplexierung eines Teils der freien Amylose ausgeglichen. In der vorliegenden Erfindung werden die Kartoffeln nur bis zu dem Punkt gegart, an dem partielle Zelltrennung, spezifische Zellausdehnung und ein minimaler Anteil aufgebrochener Zellen verursacht werden.
Der Anteil aufgebrochener Zellen wird in einem Lichtmikroskop ermittelt und dient als Indikation für den Garungsgrad und die Stärkebeschädigung, die während des Zerstampfens, Pressens, Zerfaserns und/oder Mahlens aufgetreten sind. Eine große Anzahl aufgebrochener Zellen lässt auf unsachgemäße Verarbeitungsbedingungen schließen, wie u. a. Überkochen, Überhitzung während des Trocknens oder Anwendung von zu hoher Scherkraft und/oder Reduktion der Teilchengröße der Kartoffeln durch Anwendung eines Geräts, das zu hohe Scherkraft anlegt (z. B. eine Hammermühle). Die dehydratisierten Kartoffelflo cken, die mit der Durchführung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, umfassen weniger als ungefähr 70% aufgebrochene Zellen, vorzugsweise weniger als ungefähr 40% aufgebrochene Zellen, mehr bevorzugt weniger als ungefähr 30% aufgebrochene Zellen, noch mehr bevorzugt weniger als ungefähr 25% und noch mehr bevorzugt weniger als ungefähr 20% aufgebrochene Zellen. Der Anteil aufgebrochener Zellen wird überraschend reduziert, wenn Stärke in den Brei einbezogen wird und wenn der Brei mit Infrarotheizung und Trommeltrocknung getrocknet wird.
4A und 4B werden als Bezugnahme zum Vergleich zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Messung und Erkennung aufgebrochener Zellen verwendet. Diese Mikroaufnahmen (eines Lichtmikroskopbildes bei 80-facher Vergrößerung) zeigt Proben von Kartoffelflocken mit unterschiedlichen Anteilen aufgebrochener Zellen. Die Pfeile im den Bildern zeigen eine aufgebrochene Zelle. 4A zeigt eine Probe mit weniger als 50% aufgebrochenen Zellen. 4B zeigt eine Probe mit mehr als 50% aufgebrochenen Zellen.
4C ist ein Lichtmikroskopbild, ebenfalls 80-fach, das ungefähr 50% aufgebrochene Zellen in Flocken, die mit dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Kartoffelflocken hergestellt wurden, zeigt.
5 ist eine Mikroaufnahme eines Lichtmikroskopbildes, die eine Probe von Kartoffelflocken, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, zeigt, wobei die Kartoffelflocken mit Infrarottrocknung in Kombination mit der Trommeltrocknung getrocknet worden sind. Der Anteil der aufgebrochenen Zellen ist weniger als 20%.
6 ist eine Mikroaufnahme eines Lichtmikroskopbildes von Kartoffelflockenzellen, die mit ganzen Kartoffeln, reduziertem Garen und Infrarottrocknung in Kombination mit Trommeltrocknung hergestellt wurden. Der Anteil aufgebrochener Zellen ist ungefähr 25%. Dieser Anteil aufgebrochener Zellen könnte aufgrund der Scherwirkung auf den Kartoffelbrei durch die Gegenwart ungelatinierter Stücke vorhanden sein.
7 ist eine Mikroaufnahme eines Lichtmikroskopbildes von Kartoffelflockenzellen, wobei die Flocken durch reduziertes Garen von Kartoffeln für nicht mehr als 15 Minuten mit Dampf (in Scheiben geschnitten, teilweise geschält), um einen Brei zu bilden, Zugabe von Weizenstärke zu dem Brei und anschließendes Trocknen des Breis mit einer Kombination von Infrarotheizung und Trommeltrocknung hergestellt wurden. Der Anteil aufgebrochener Zellen ist ungefähr 10%. Die Gegenwart gelatinierter Weizenstärke ist um die Zellen herum offensichtlich.
Gesamte Porenfläche
Porenvolumen und Eindringungsdaten werden mit dem Micromeritics PoreSizer 9320 Mercury Porosimeter, Micromeritics, Norcross, GA, USA, gemessen. Die Probe wird in den Porosimeter gegeben und in Quecksilber eingetaucht. Der Druck wird auf 206,8 MPa (30,000 psia) hochgestuft, und das Quecksilber dringt zwischen die Teilchen und in die Poren ein. Die Eindringungsmenge wird angezeigt und zum Berechnen der Ergebnisse verwendet. Die entsprechende Gleichung für Porenvolumen und Porenfläche, die bei der Berechnung verwendet werden, ist wie folgt: Volumen = πd²/4·L ist das Volumen eines Zylinders, wobei d der Durchmesser der Pore ist und L die Länge der Pore ist. Es wird davon ausgegangen, dass L = d, in welchem Fall das Volumen gleich πd³/4 ist.
Wandfläche der Pore = πd·L, wobei untere und obere Oberfläche der Pore nicht berücksichtigt werden.
Tabelle 2, unten, zeigt, dass Infrarottrocknung („IR") in Kombination mit Trommeltrocknung gemäß der vorliegenden Erfindung die gesamte Porenfläche der Flocken im Vergleich zu Flocken, die mit herkömmlichen Verfahren getrocknet werden, reduziert. Zugabe von Weizenstärke zu dem Kartoffelbrei vor dem Trocknen mit IR in Kombination mit Trommeltrocknung bietet eine Porenfläche, die geringer ist als die der konventionell getrockneten Flocken, aber höher als die der Flocken, die ohne Zugabe von Weizenstärke hergestellt und mit IR/Trommeltrocknung getrocknet wurden. Tabelle 2 veranschaulicht auch eine Verringerung der Rohdichte für die Proben, die mit IR/Trommeltrocknung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, im Vergleich zur Rohdichte konventionell getrockneter Flocken. Tabelle 2. Gesamte Porenfläche von Kartoffelflocken
Die dehydratisierten Flocken, die durch Trocknung mit Infrarottrocknung in Kombination mit Trommeltrocknung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, können eine gesamte Porenfläche von weniger als ungefähr 4 Quadratmeter/Gramm und in einer Ausführungsform von ungefähr 3m²/g bis ungefähr 3,8m²/g aufweisen. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass durch Reduzieren der Verweilzeit des Kartoffelbreis auf der Oberfläche der Trommel die Porengröße kleiner wird, was mit einem geringeren Anteil aufgebrochener Zellen einhergehen kann. Es wird angenommen, dass beim Aufbrechen der Kartoffelzellen das Amylopektin, das bereits gelatiniert und deshalb gequollen ist, aus der Zelle freigesetzt wird, um Wasser zu absorbieren und die Mobilität von Wasser und Amylose zu reduzieren. Dies kann zu Erhöhung der Porengröße und erhöhter Dicke der Bögen getrockneter Kartoffeln führen. Außerdem wird bei Reduzierung des Anteils aufgebrochener Zellen das Amylopektin einbehalten und absorbiert keine übermäßigen Wassermen gen, was dazu führen kann, dass eine dünnere Platte von Kartoffelmaterial von der Trocknertrommel kommt.
Feuchtigkeit
Die dehydratisierten Kartoffelflocken umfaessen von ungefähr 5% bis ungefähr 14%, vorzugsweise von ungefähr 5% bis ungefähr 12%, mehr bevorzugt ungefähr 6% bis ungefähr 9% und noch mehr bevorzugt von ungefähr 7% bis ungefähr 8% Feuchtigkeit. Der letztliche Feuchtigkeitsgehalt von Kartoffelflocken ist einer der Hebel zur Steuerung der Retention von Vitamin C (sowie anderen Nährstoffen). Je höher der Feuchtigkeitsgehalt von Flocken umso höher ist der Vitamin-C-Gehalt. Bei hohem Feuchtigkeitsgehalt verschlechtert sich jedoch die Stabilität der Flocken aufgrund von Schimmelwachstum und/oder oxidativen Reaktionen.
Farbe
Es gibt vier Arten von Bräunungsreaktionen in Lebensmitteln: Maillard, Karamellisierung, Ascorbinsäureoxidation und Phenolasebräunung. Die ersteren drei sind nichtenzymatisch (manchmal wird die Oxidation von Ascorbinsäure von Enzymen katalysiert). Dehydratisiertes Obst und Gemüse unterliegt allen drei Bräunungsarten, entweder als Rohmaterial, während der Verarbeitung oder während der Lagerung. Enzymatische Bräunung tritt auf der geschnittenen Oberfläche von hellfarbigem Obst und Gemüse, wie Äpfeln, Kartoffeln usw., auf. Das Aussetzen der geschnittenen Kartoffeloberfläche an Luft verursacht schnelle Bräunung aufgrund der enzymatischen Oxidation von Phenoler zu Orthochinonen, die sich wiederum polymerisieren, um braune Pigmente oder 1 Melanine zu bilden. Die Enzyme, die diese Reaktionen katalysieren, sind: Phenolasen, Polyphenoloxidasen, Tyrosinasen oder Catecholasen. Tyrosin ist ein Hauptsubstrat für bestimmte Phenolase in den meisten Pflanzengeweben sowie Chlorogensäure (O. Fennema, 1985). Biochemische Veränderungen, die während der Lagerung auftreten, führen auch zur Entwicklung von Beigeschmack und Geruch sowie Verfärbung des Produkts.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie ein dehydratisiertes Material mit verbesserter Farbe erzeugt. Es wird angenommen, dass dies nicht nur auf die Deaktivierung der Enzyme, die für enzymatische Bräunung verantwortlich sind (Polyphenoloxidase oder Phenolase), zurückzuführen ist, sondern es wird auch angenommen, dass das Verfahren die nichtenzymatischen Bräunungsreaktionen verringert, die die Reaktion zwischen Aminosäuren und reduzierenden Zuckern sind (Maillard-Reaktion). Die Maillard-Reaktion ist auch für Veränderungen der Farbe in den dehydratisierten Flocken verantwortlich. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die verbesserte Farbe der Flocken der vorliegenden Erfindung zumindest teilweise an der Reduzierung der Verweilzeit, die aus den verbesserten Verfahren der vorliegenden Erfindung resultiert, liegt. Die Unterdrückung der Maillard-Reaktion ist im Verfahren zur Herstellung gefertigter Snacks mittels Backen, Trocknen oder Frittieren wichtig. Stärkehaltige Materialien mit weniger als ungefähr 4% reduzierenden Zuckern, vorzugsweise weniger als ungefähr 3% und mehr bevorzugt weniger als ungefähr 2% können bevorzugt sein. Zum Beispiel werden Kartoffeln mit wenig reduzierendem Zucker (d. h. < 1,5%) aufgrund von weniger Bräunungsreaktionen, die während des Frittierens auftreten, für frittierte Snacks bevorzugt.
Proben von Flocken können sowohl als trockener Inhaltsstoff (Hunter-Colorimeter) als auch als lösliche Bestandteile (photometrisch) auf Farbänderungen analysiert werden. Tabelle 3. Hunter-Colorimeter-Werte für „a", „b" und „L" für Kartoffelflocken.

* Vergleichsgarung = Dampf 40 min/Scheiben 1,27 cm (½'')

Die erfindungsgemäß hergestellten dehydratisierten Kartoffelflocken sind in der Regel heller in der Farbe als mit herkömmlichen Flockungsverfahren hergestellte Kartoffelflocken. Die Helligkeit der Farbe wird mit dem Hunter Color Meter, HunterLab, Reston, VA, USA, bestimmt. Dieses Instrument simuliert die Farbwahrnehmung über das menschliche Auge. „L", „a"„b" sind die Koordinaten in einer Farbebene. Die „L"-Skala ist von Schwarz nach Weiß, „a" ist von Grün nach Rot, und „b" ist von Blau nach Gelb. Kartoffelflocken, die Stärke umfassen, haben generell einen höheren „L"-Wert und einen niedrigeren „a"- und „b"-Wert als mit herkömmlichen Verfahren hergestellte Kartoffelflocken.
In der Regel haben mit der vorliegenden Erfindung hergestellte Kartoffelflocken einen „L"-Wert von mehr als ungefähr 78 Hunter und einen „a"-Wert von weniger als 0 Hunter und einen „b"-Wert von weniger als 21 Hunter, wie mit einem Hunter-Colorimeter gemäß der nachfolgend dargelegten Vorgehensweise gemessen. Die Flocken der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise einen „L"-Wert von ungefähr 79 bis ungefähr 86, vorzugsweise von ungefähr 80 bis ungefähr 85 und mehr bevorzugt von ungefähr 81 bis ungefähr 83 Hunter. Die erfindungsgemäß hergestellten Kartoffelflocken haben einen „a"-Wert von ungefähr –1 bis ungefähr –3, vorzugsweise von ungefähr –1,3 bis ungefähr –2,7 und mehr bevorzugt von ungefähr –1,6 bis ungefähr –2,5 Hunter. Die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Flocken haben außerdem einen „b"-Wert im Bereich von ungefähr 13,8 bis ungefähr 21, vorzugsweise von ungefähr 17 bis ungefähr 19, mehr bevorzugt von ungefähr 16,5 bis ungefähr 17,5 Hunter. 8 zeigt anhand der Hunter-Farbskala für Flocken die Farbablesewerte, die durch Vergleichen unterschiedlicher Flocken, die mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt wurden, erstellt wurden.
Tabelle 3 zeigt die Farbablesewerte für Flocken, die unter Verwendung unterschiedlicher Verfahrensbedingungen hergestellt wurden.
Die Flocken der vorliegenden Erfindung können auch durch Messen der Absorbtionseigenschaften löslicher Bestandteile der Flocken analysiert werden. Ein Abfühlen der Extinktion der erfindungsgemäßen Flocken umfasst eine Spitze im Bereich von 260–280 nm, was der typische Bereich für Proteine ist. Tyrosin ist eine der freien Aminosäuren in Kartoffeln, die für die Schwärzung des Kartoffelfleisches verantwortlich sind, die sogenannte enzymatische Verfärbung. Von natürlichen Aminosäuren aus Proteinen absorbieren Tryptophan, Tyrosin und Phenylalanin ultraviolettes Licht und haben eine maximale Extinktion bei 278, 274,5 bzw. 260 nm. Erfindungsgemäß hergestellte Flocken, einschließlich Flocken, die mit IR-Heizung und Flockungshilfe mit Weizenstärke hergestellt wurden, weisen eine geringere Extinktion auf als herkömmliche Flocken. Kartoffelflocken der vorliegenden Erfindung können einen Index der relativen Extinktion haben, der niedriger ist als der von herkömmlichen Flocken. Der Index der relativen Extinktion (RAI) ist folgendermaßen definiert: Index der relativen Extinktion = As/0,042, worin As die Extinktion der Probe, gemessen bei 265 nm, ist.
Kartoffelflocken der vorliegenden Erfindung können einen Index der relativen Extinktion von weniger als 2, spezieller weniger als 1,5 und in einer oder mehrerer Ausführungsformen weniger als 1,25. 10 zeigt die relative Extinktion für Vergleichsflocken und die neuen Flocken. Tabelle 4 zeigt die RAI-Werte für herkömmliche Flocken sowie für Flocken, die nach Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
Tabelle 4. Werte des Index der relativen Extinktion für Kartoffelflocken, die mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt wurden.
Festigkeit von Kartoffelbrei (gegarten Kartoffeln)
Die Festigkeit des Kartoffelbreis ist als die Kraft definiert, die zum Rückextrudieren der gegarten Kartoffeln vom obersten Abschnitt des Behälters hinunter auf 75% des Volumens des Behälters notwendig ist. Dies ist ein indirektes Maß der Viskosität der gegarten Kartoffeln. Die Festigkeit von Kartoffelbrei kann nicht nur von der Kartoffelsorte, den Kartoffelfeststoffen und dem Alter/den Lagerbedingungen, sondern auch von den Verfahrensbedingungen, wie Verweilzeit und Druck im Kocher, und auch von den Flockungshilfsmaterialien, die zu dem Brei hinzugefügt werden, beeinflusst werden.
Die Festigkeit (unter anderen rheologischen Parametern) der gegarten Kartoffeln kann den Trommeltrocknungsvorgang beeinflussen. Die Festigkeit von Kartoffel steigt an, wenn die Garungszeit verkürzt wird, was auf die begrenzte Erweichung des Cellulosematerials und/oder partielle Hydrolyse von Protopektin und partielle Stärkegelatinierung zurückzuführen sein kann. Normalerweise, bei einem herkömmlichen Trommeltrocknungsvorgang, ist es schwierig, relativ feste Kartoffelstücke zu dehydratisierten Kartoffelflocken zu verarbeiten, ohne Betriebsprobleme zu verursachen. Es kann zum Beispiel schwierig sein, relativ festes Kartoffelmaterial mit den Auftragwalzen gleichmäßig auf der Trommel zu verteilen. Außerdem kann es sein, dass die relativ rohen, festen Kartoffelstücke nicht an der Trommeloberfläche kleben und auf die Auftragwalzen fallen, die sich unten am Trommeltrockner befinden. Dies kann zu ungleichmäßiger Verteilung von gegarten Kartoffeln auf der Oberfläche der Trommel führen, was die Produktionsgeschwindigkeit erheblich senkt.
Erfindungsgemäß können die Kartoffeln reduziertem Garen ausgesetzt werden (und sind somit relativ fest), gefolgt vom Auftragen eines Flockungshilfsmittels, wie Weizenstärke, auf die relativ festen Kartoffeln. Die Zugabe des Flockungshilfsmittels senkt die Festigkeit des Kartoffelbreis. Zum Beispiel kann die Zugabe von 10% Weizenstärke eine Reduzierung der Festigkeit des Kartoffelbreis von ungefähr 50%, von ungefähr 17,65 N (1,800 p) bis ungefähr 8,43 N (860 p) bereitstellen (gemessen mit einer Kompressionsscheibe von 35 mm; wenn eine Scheibe von 45 mm verwendet wird, fällt der gemessene Festigkeitswert von ungefähr 12,400 auf ungefähr 72,9 N (7,434 p)). Dementsprechend kann reduzierte Festigkeit des Kartoffelbreis erreicht werden, während die Nachteile des Überkochens oder ungleichmäßigen Garens des Kartoffelmaterials vermieden werden. Erfindungsgemäß kann Kartoffelmaterial reduziertem Garen in Kombination mit Weizenstärkezugabe ausgesetzt werden, um einen Kartoffelbrei bereitzustellen, der eine Festigkeit von ungefähr 6,86 N (700 p) bis 17,65 N (1800 p), spezieller von ungefähr 7,85 N (800 p) bis ungefähr 11,77 N (1200 p) aufweist (gemessen mit einer Kompressionsscheibe von 35 mm, wenn eine Scheibe von 45 mm verwendet wird, beträgt der gemessene Festigkeitswert von ungefähr 49,0 N (5,000 p) bis ungefähr 156,9 N (16,000 p)).
Plattendicke
Die Plattendicke ist nicht nur eine Funktion von Trommelgeschwindigkeit, Dampfdruck des Trommeltrockners, Garungszeit und Kartoffelfeststoffen, sondern auch der Gegenwart anderer Materialien, die zu dem Brei hinzugefügt werden. Die Zugabe von 15% Weizenstärke kann einen starken Einfluss auf die Dicke der Platte, die aus dem Trommeltrockner kommt, haben. Das Hinzufügen von Infrarotheizung zur Außenoberfläche des Kartoffelbreis auf der Trommel kann ebenfalls die Plattendicke reduzieren, besonders bei höheren IR-Plattentemperaturen, indem die Verweilzeit der Platte auf der Trommel für einen Feuchtigkeitszielgehalt reduziert wird. Gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung beträgt die Plattendicke auf der Trommel von ungefähr 0,013 cm (0,005 Zoll) bis ungefähr 0,05 cm (0,02 Zoll).
Vitamin C
Kartoffeln sind eine reiche Vitamin-C-Quelle und können zwei Arten von Vitamin C einschließen: L-Ascorbinsäure und Dehydroascorbinsäure. Die Gesamtmenge der zwei Säuren in Kartoffelknollen liegt im Bereich von 1 bis 54 mg/100 g, meist von ungefähr 10 bis 25 mg/100 g.
Die in den Kartoffelflocken vorhandene Konzentration von Vitamin C hängt von der in der frischen Kartoffel vorhandenen Konzentration von Vitamin C ab, die von der Kartoffelsorte, den Anbaubedingungen und den Lagerbedingungen abhängt. Die Vitamin-C-Retention in den Kartoffelflocken wird auch von den Verfahrensbedingungen (Schälen, Garen, Trocknen, Mahlen), dem letztlichen Feuchtigkeitsgehalt der dehydratisierten Kartoffelflocken und den Lagerbedingungen bis zur Verwendung als Rohmaterialien für ein anderes Produkt beeinflusst.
Die Kartoffelflocken, die mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, behalten mehr Vitamin C aus der frischen Kartoffel als Kartoffelflocken, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Es wird angenommen, dass dies an dem Senken der Garungszeit und dem Senken der Verweilzeit während der Trommeltrocknung liegt. Die erfindungsgemäß hergestellten dehydratisierten Kartoffelflocken können von ungefähr 3 mg Vitamin C/100 mg Kartoffelfeststoffe bis ungefähr 30 mg Vitamin C/100 mg Kartoffelfeststoffe aufweisen. Die erfindungsgemäßen dehydratisierten Kartoffelflocken können eine durchschnittliche Vitamin-C-Retentionsrate von mindestens ungefähr 7% und in einer Ausführungsform mindestens ungefähr 15% relativ zu dem Vitamin C, das anfänglich in dem Kartoffelmaterial vorhanden ist, aus dem die Kartoffelflocken gebildet werden, haben. Die durchschnittliche Vitamin-C-Retentionsrate wird durch Mitteln der prozentualen Retention von Vitamin C für drei oder mehr Proben von dehydratisierten Flocken bestimmt. Die prozentuale Retention (% Retention) ist 100 mal das Verhältnis der Menge an Vitamin C (mg/100 Gramm Kartoffelfeststoffe) in der Probe dehydratisierter Flocken zu der Menge an Vitamin C in der rohen Kartoffel, aus der die Flocken hergestellt wurden.
10 zeigt die Vitamin-C-Konzentration von Kartoffelflocken als eine Funktion der Garungszeit. Tabelle 4 zeigt die Konzentration von Vitamin C für rohes Kartoffelmaterial (32 mg/100 Gramm) sowie die prozentuale Retention für dehydratisierte Flocken, die durch drei unterschiedliche Verfahren hergestellt wurden: 1) herkömmliche Verarbeitung mit Trommeltrocknung; 2) Verarbeitung, wobei der Kartoffelbrei mit einer Kombination von Infrarottrocknung und Trommeltrocknung gemäß der vorliegenden Erfindung getrocknet wird, wobei; und 3) Verarbeitung, wobei das Kartoffelmaterial reduziertem Garen gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wird, gefolgt von Trocknung mittels einer Kombination von Infrarottrocknung und Trommeltrocknung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezüglich Tabelle 4 beträgt die durchschnittliche Vitamin-C-Retentionsrate für die konventionell getrockneten Flocken 4,8 Prozent auf der Grundlage von 7 Proben (n = 7); der Durchschnitt für die IR-getrockneten Flocken auf der Grundlage von 3 Proben ist 15,9%, und der Durchschnitt für die reduziert gegarten und IR-getrockneten Flocken auf der Grundlage von 5 Probe ist 7,9%. Tabelle 4. Vitamin-C-Retention (%)
Aminosäuregehalt
Die Koch- und Trocknungsschritte von Kartoffelverarbeitung führen generell zu erheblicher thermischer und mechanisch Anspannung, der die Kartoffeln ausgesetzt sind. Ein Weg zum indirekten Bestimmen des Grades der Qualitätsminderung ist das Messen von Änderungen in der Zusammensetzung. Wenn Aminosäuren an der Maillard-Bräunungsreaktion teilnehmen, sind die Aminosäuren vom Standpunkt des Nährstoffs her verloren. Dies ist besonders für Lysin und grundlegende Aminosäuren, wie L-Arginin und L-Histidin wichtig. Wenn ein Lebensmittel eine Maillard-Bräunung durchlaufen hat, ist normalerweise ein Verlust von Aminosäuren und Nährwert aufgetreten. Ein anderer Weg, der den Verlust von wesentlichen Aminosäuren einschließt, ist als der Strecker-Abbau bekannt, der die Wechselwirkung von α-Dicarbonyl-Verbindungen und α-Aminosäuren einschließt. Zu flüchtigen Verbindungen, die während der Strecker-Abbaureaktion gebildet werden, gehören Aldehyde, Pyrazine und Zuckerfragmentierung, die zu Geschmack und Aroma sowohl des dehydratisierten Produkts als auch des fertigen frittierten Produkts beitragen.
Die dehydratisierten Kartoffelflocken der vorliegenden Erfindung können höhere Gesamtkonzentrationen der meisten Aminosäure als Flocken, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt sind, aufweisen. Tabelle 5 vergleicht die gesamte Aminosäurezusammensetzung erfindungsgemäß hergestellter dehydratisierter Kartoffelflocken (Testflocken) mit der gesamten Aminosäurezusammensetzung einer Vergleichsprobe, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde.
In Tabelle 5 wurden die Vergleichs- und Testflocken, die als Beispiel A aufgeführt sind, aus den Kartoffeln, die aus derselben Gruppe ausgewählt wurden, hergestellt. Gleichermaßen wurden die Flocken, die als Beispiel B aufgeführt sind, aus Kartoffeln, die aus derselben Gruppe ausgewählt wurden, hergestellt.
Gehalt an freier Aminosäure
Mehr als zwei Drittel des nichtproteinischen Stickstoffs in Kartoffeln ist als freie Aminosäuren vorhanden. Asparaginsäure, Glutaminsäure und Valin umfassen mehr als 50% des gesamten Gehalts an freien Aminosäuren. Konzentrationen freier Aminosäuren in Kartoffeln schwanken abhängig von der Kartoffelsorte und Umweltbedingungen und späteren Verfahrensbedingungen. Freie Aminosäuren (d. h. Glutaminsäure, Methionin, Leucin, Isoleucin usw.) beeinflussen den Geschmack und die Qualität des dehydratisierten Produkts. Zum Beispiel wird Tyrosin durch die Polyphenoloxidase oxidiert, wobei es seine Farbe verändert und Schwärzung des Kartoffelfleisches hervorruft. Die Oxidationsprodukte von Tyrosin (Melanine) sind für die Verfärbung von Kartoffeln verantwortlich.
Diese freien Aminosäuren können mit reduzierenden Zuckern reagieren, was zu Geschmacksreaktionen führt. Einige der Reaktionen führen zu positivem Geschmack, während andere für verarbeitete (z. B. unerwünschte) Geschmackstoffe verantwortlich sind.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die höheren Konzentrationen von freien Aminosäuren in erfindungsgemäß hergestellten Flocken im Vergleich zu denen von herkömmlichen Verfahren eine niedrigere Rate von Abbaureaktionen (Strecker-Aldehydreaktion) in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung anzeigt, und es wird angenommen, dass diese niedrigere Rate auf die Reduzierung der Verweilzeit beim Garen und Trocknen gemäß der vorliegenden Erfindung zurückzuführen ist. Die Zugabe bestimmter Aminosäuren, wie Methionin, zu dem Kartoffelbrei erhöht die Konzentration freien Methionins, so dass höhere Intensität des Kartoffelgeschmacks in den gefertigten Chips nach dem Frittieren wahrgenommen werden kann.
Wärmebedingte flüchtige Verbindungen
Kartoffelknollen enthalten viele flüchtige Verbindungen; Aldehyde, Alkohole, Ester, organische Schwefelverbindungen und andere. Rohe Kartoffeln enthalten Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, Pentanol, Octanol, Aceton, Butanon, Heptanon, Ester von Fettsäuren und andere wärmebedingte flüchtige Verbindungen. Die Kartoffelflocken, die mit der Durchführung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, haben im Wesentlichen weniger wärmebedingte flüchtige Verbindungen als herkömmliche Flocken. Gaschromatographie und Massenspektrometrie können zum Vergleichen konventionell hergestellter Flocken und Flocken, die nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, verwendet werden.
Die Flocken der vorliegenden Erfindung weisen besonders geringe Konzentration, oder keine, der folgenden Verbindungen auf: Methylbutanale, Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Methional, Phenylacetaldehyd und Ethylpyrazin. Diese Verbindungen sind für einige der bräunenden Geschmacksreaktionen, die aus der Verarbeitung resultieren, verantwortlich. Diese in den Flocken der vorliegenden Erfindung beobachteten Zusammensetzungsunterschiede können mit dem Konzept von „Smoking Gun" [eindeutiger Beweis, wörtlich: rauchende Pistole] beschrieben werden. Das Konzept von „Smoking Gun" bezieht sich auf die Zusammensetzung der flüchtigen Verbindungen in den Flocken, was eine indirekte Messung der Konzentration der anfänglichen Geschmackstoffvorläufer in den Kartoffeln sowie die indirekte Messung des Verlusts von Vorläufern aufgrund der Heftigkeit des Verfahrens sowie des Grades der Bräunungsreaktionen, die in dem Verfahren auftreten, ist. Je geringer die flüchtige Zusammensetzung in den Flocken ist, umso höher ist die Geschmackstoffzusammensetzung für das fertige Produkt oder den fertigen Snack.
Tabelle 6, nachstehend, fasst die relativen Konzentrationen von Geschmackstoffverbindungen, hinsichtlich des Reduktionsverhältnisses, für herkömmliche Flocken und für Kartoffelflocken dieser Erfindung mithilfe eines modifizierten Purge-and-Trap-Analyseverfahrens mit Gaschromatographie und Massenspektrometrie zusammen. Tabelle 6 zeigt, dass die Kartoffelflocken dieser Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Flocken weniger verarbeitete Geschmackstoffverbindungen haben. Die Flocken der vorliegenden Erfindung haben ein Reduktionsverhältnis von mehr als ungefähr 2, vorzugsweise von ungefähr 2 bis ungefähr 40, mehr bevorzugt von ungefähr 2 bis ungefähr 10 für die Verbindungen 3-Methylbutanal, 2-Methylbutanal, Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Methional und Phenylacetaldehyd; und mehr als ungefähr 2, vorzugsweise von ungefähr 2 bis ungefähr 50 und mehr bevorzugt von ungefähr 2 bis ungefähr 20 für Ethylpyrazin. Kartoffelbrei, der mit den Flocken der vorliegenden Erfindung zubereitet wurde, zeigte reineren und stärkeren Kartoffelgeschmack als herkömmliche Flocken.
In Tabelle 6 bezieht sich Probe Q auf erfindungsgemäße Flocken, die durch Garung von 0,64 cm (1/4 Zoll) großen, teilweise geschälten Kartoffelscheiben in Dampf für 15 Minuten, Zugabe von 10% Weizenstärke zu dem Kartoffelbrei und Trocknung mit Infrarotwärme (182°C (360°F)) in Kombination mit Trommeltrocknung hergestellt wurden.
Probe BB bezieht sich auf erfindungsgemäße Flocken, die durch Garung ungeschälter Kartoffeln in kochendem Wasser für 25 Minuten, keine Zugabe von Weizenstärke und durch Trocknung mit Infrarotwärme (510°C (950°Fahrenheit)) in Kombination mit Trommeltrocknung hergestellt wurden.
Probe BB bezieht sich auf erfindungsgemäße Flocken, die durch Garung geschälter 1,27 cm (1/2 Zoll) großer Kartoffelscheiben mit Dampf für 40 Minuten, keine Zugabe von Weizenstärke und durch Trocknung mit Infrarotwärme (510°C (950°Fahrenheit)) in Kombination mit Trommeltrocknung hergestellt wurden.
Tabelle 6. Reduktionsverhältnisse für Proben Q, BB und V-Vergleich von relativen Anteilen ausgewählter flüchtiger Geschmackstoffverbindungen in dehydratisierten Kartoffelprodukten (relative Reduzierung gegenüber herkömmlichen verarbeiteten Produkten, berechnet als das Verhältnis der Spitzenbereiche der Geschmackstoffverbindung für das ausgewählte Ion in dem herkömmlichen Produkt zu den Produkten der Erfindung; dies ist das „Reduktionsverhältnis").
Tabelle 7 stellt quantitative Analyse wärmebedingter flüchtiger Verbindungen für herkömmliche Flocken und für Probe Q' der vorliegenden Erfindung dar. Probe Q' bezieht sich auf Flocken, die zu denen von Probe Q vorstehend äquivalent sind, aber aus einer anderen Gruppe stammen. Die Flocken der vorliegenden Erfindung können bis zu ungefähr 0,3 ppm, vorzugsweise von ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,3 ppm 2-Methylpyrazin umfassen. Die Flocken der vorliegenden Erfindung können auch weniger als ungefähr 0,12 ppm, vorzugsweise weniger als ungefähr 0,06 und mehr bevorzugt weniger als ungefähr 0,04 ppm 2,5-Dimethylpyrazin und bis zu ungefähr 2,7 ppm, vorzugsweise bis zu ungefähr 1,5 ppm und mehr bevorzugt bis zu ungefähr 0,6 ppm Phenylacetaldehyd umfassen. Die Flocken der vorliegenden Erfindung können auch bis zu ungefähr 0,3 ppm, vorzugsweise von ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,3 ppm Methional umfassen.
Tabelle 7. Quantitative Analyse (Konzentration ppm) von flüchtigen Verbindung von Vergleichskartoffelflocken und neuen Flocken.
Plattenfestigkeit
Plattenfestigkeit ist ein Maß der Ausrollbarkeit eines Teiges. Je höher die Plattenfestigkeit ist, umso zusammenhängender und elastischer ist der Teig. Teigzusammensetzungen, die Kartoffelflocken enthalten und die mit der Zugabe von Weizenstärke gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, weisen eine wesentlich bessere Plattenfestigkeit auf als mit herkömmlichen Kartoffelgranalien hergestellte Teige. Die Plattenfestigkeit ist ein Maß für die Kraft, die zum Abreißen eines Teigstücks erforderlich ist. Die Plattenfestigkeit korreliert mit dem Kohäsionsvermögen des Teigs und der Widerstandsfähigkeit des Teigs gegen Lochbildung und/oder Zerreißen während nachfolgender Verarbeitungsschritte.
Die Plattenfestigkeit der Teige der vorliegenden Erfindung erhöht sich, wenn sich die während der Teigherstellung aufgewendete Energie erhöht. Faktoren, die die Energieaufwendung beeinflussen können, umfassen, beschränken sich jedoch nicht auf Mischbedingungen, Teigplattenbildung und die Menge messbarer freier Amylose. Kartoffelflocken dieser Erfindung, die mit reduziertem Garen und/oder Infrarotheizung hergestellt wurden, zeigten geringere Plattenfestigkeit aufgrund der geringeren Konzentration freier Amylose und weniger Zellbruch. Durch die Zugabe von Weizenstärke zu dem erfindungsgemäßen Kartoffelbrei wird der Anteil an freier Amylose erhöht. Die Kombination von reduziertem Garen, Weizenstärke zugabe und Infrarottrocknung in Kombination mit Trommeltrocknung stellt einen Teig bereit, der sowohl ausrollbar ist als auch keinen übermäßigen Zellbruch aufweist. Aus erfindungsgemäßen Flocken hergestellte Teige haben eine Plattenfestigkeit von ungefähr 0,78 N (80 p) bis ungefähr 4,41 N (450 p), vorzugsweise von ungefähr 1,08 N (110 p) bis ungefähr 2,35 N (240 p) und mehr bevorzugt von ungefähr 1,37 N (140 p) bis ungefähr 2,16 N (220 p).
Teigherstellung
Die Teigzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können nach jedem geeigneten Verfahren zur Bildung zu Platten formbarer Teige zubereitet werden. Typischerweise wird durch Vermischen der Flocken, Flanalien oder Granalien und anderer stärkebasierter Materialien und fakultativ eines Emulgators und einer Saccharosefettsäurepolyester-Kombination ein lockerer, trockener Teig zubereitet. Eine wasserhaltige Vormischung von Geschmackstoffen (fakultativ), hydrolysierten Stärken, Saccharose und/oder Salz wird separat zubereitet, um die vorstehend bestimmte hydrolysierte Stärke und Wasserkonzentration zu erhalten. Die wasserhaltige Vormischung wird danach zu der Mischung von stärkebasiertem Material und der Emulgatormischung gegeben. Bevorzugte Geräte für das Vermischen der Teigbestandteile sind konventionelle Mischer. Hobart^®-Mischer werden für Chargenbetrieb eingesetzt, und Turbolizer^®-Mischer können für kontinuierliche Mischvorgänge benutzt werden. Es können jedoch auch Extruder für das Mischen des Teigs und für die Bildung von Bögen oder geformten Stücken eingesetzt werden.
Nach der Herstellung wird der Teig zu einer relativ flachen, dünnen Platte geformt. Jedes für die Bildung solcher Platten aus Teigen auf Stärkebasis geeignete Verfahren kann angewendet werden. Zum Beispiel kann die Platte zwischen zwei gegenläufigen Zylinderwalzen ausgerollt werden, um eine gleichmäßige, relativ dünne Platte aus Teigmaterial zu erhalten. Jede konventionelle Plattenformungs-, Ausroll- und Dickenmaßausrüstung kann angewendet werden. Die Walzrollen sollten auf etwa 32°C (90°F) bis etwa 57°C (135°F) erwärmt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Ausrollwalzen auf zwei verschiedenen Temperaturen gehalten, wobei die vordere Ausrollwalze kälter ist als die hintere Ausrollwalze. Die Teige können auch durch Extrusion hergestellt werden.
Teigzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden gewöhnlich zu einer Platte geformt, die eine Dicke von ungefähr 0,038 cm (ungefähr 0,015 in) bis ungefähr 0,25 cm (ungefähr 0,10 Zoll) aufweist, und vorzugsweise zu einer Dicke von ungefähr 0,013 cm (ungefähr 0,05 in) bis ungefähr 0,025 cm (ungefähr 0,10 Zoll) und am meisten bevorzugt von ungefähr 1,65 mm (0,065 Zoll) bis ungefähr 2,03 mm (0,080 Zoll). Für geriffelte (wellenförmige) Chips beträgt die bevorzugte Dicke etwa 1,9 mm (0,75 Zoll). Die Teigplatte wird danach zu Snackstücken einer vorgegebenen Größe und Form geformt. Die Snackstücke können unter Anwendung jeder geeigneten Stanz- oder Schneidausrüstung geformt werden. Die Snackstücke können zu einer Vielfalt von Formen geformt werden. Zum Beispiel können die Snackstücke die Form von Ovalen, Quadraten, Kreisen, einer Fliege (Krawattenschleife), eines Sternrads oder eines Sprossenrads haben. Die Stücke können dann eingeritzt werden, um geriffelte Chips herzustellen, wie in der veröffentlichten PCT-Anmeldung WO 95/07610, Dawes et al.,25. January 1996, die durch Bezugnahme eingeschlossen ist, beschrieben. US-Patent Nr. 5,464,642, erteilt am 7. Nov. 1995 im Namen von Villagran et al., offenbart ein Verfahren zum Herstellen frittierter Snacks mit reduziertem Fettgehalt und ist durch Bezugnahme hierin eingeschlossen. Nach dem Formen werden die Snackstücke bis zur Knusprigkeit gegart.
Erfindungsgemäß kann die Teigherstellung die weitere Zugabe von Weizenstärke, Maisschrotmehl, Reis, modifizierten Stärken oder Kombinationen davon einschließen. Mit Flocken der vorliegenden Erfindung hergestellte Teige benötigen eventuell nicht so viel Emulgator und Wasser, wie typischerweise erforderlich ist, um eine zusammenhängende Platte für gefertigte Snacks zu bilden. Dies liegt an der Reduzierung der Zellschädigung, dem geringeren WAI und dem geringeren Abbau von Phospholipiden (einem natürlichen Emulgator), der normalerweise in der Zellwand zu finden ist.
Spitzenviskosität (PV)
Die Geschwindigkeit und der Grad der Quellung und des Aufbruchs von Stärke sind charakteristisch für die Stärkequelle und werden von der Verarbeitung, anderen Bestandteilen und Modifikation beeinflusst. Die Spitzenviskosität korreliert mit dem Wasserabsorptionsindex oder dem Hydratations- und Bindevermögen der Stärke oder der Mischung. Sie korreliert oft auch mit der Qualität des Endprodukts und bietet eine Angabe der viskosen Ladung, die wahrscheinlich in einem Kochmischer oder Extruder anzutreffen ist. Während der Pastenviskositätsmessungen wird die Probe auf 95 Grad Celsius erwärmt und bei dieser Temperatur 10 Minuten gehalten, wonach sie auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird. Während der Halteperiode wird die Probe einer hohen Temperatur und mechanischer Scherspannung ausgesetzt. Dies sprengt die Stärkegranalien, und Amylose tritt in die Lösung aus. Diese Periode ist durch eine Reduzierung der Viskosität, manchmal Heißpastenviskosität genannt, gekennzeichnet. Wenn die Probe abgekühlt wird, tritt Reassoziation zwischen Stärkemolekülen in einem höheren oder niedrigeren Grad auf. Diese Phase wird allgemein als das Rückstellen bezeichnet und beinhaltet Konsistenzerhöhung oder Umordnung der Stärkemoleküle. Der Grad der Konsistenzerhöhung der Stärke betrifft die Endviskosität.
Die (Spitzen- und End-) Pastenviskosität kann bei Flocken, die Weizenstärke enthalten, gemessen werden, und solche Flocken können eine erheblich unterschiedliche Viskosität als die von konventionell hergestellten Flocken aufweisen. Kartoffel- und Getreidestärken verhalten sich beim Abkühlen aufgrund der Bildung starker Gele ganz unterschiedlich, während die Kartoffelstärkepasten durch das Abkühlen für lange Zeiträume praktisch unbeeinflusst waren. Ohne Weizenstärke hergestellte Kartoffelflocken haben aufgrund der schnellen Zerstörung der Granalien nach der vollständigen Gelatinierung und Scherung der Granalien eine relativ nie drige Viskosität. Mit Weizenstärke hergestellte Flocken haben aufgrund der Bildung von Gelen als Ergebnis fragmentierten Amylopektins relativ höhere Viskositäten. Die Gelierung von Amylose in den Kartoffelstärken wird wahrscheinlich aufgrund ungenügender Trennung von dem Amylopektin und ungenügendem Raum für die Mobilisierung der Amylose behindert.
Die Kartoffelflocken der vorliegenden Erfindung haben eine Spitzenviskosität (PV) im Bereich von ungefähr 50 RVA-Einheiten bis ungefähr 400 RVA-Einheiten, vorzugsweise von ungefähr 85 RVA-Einheiten bis ungefähr 400 RVA-Einheiten, mehr bevorzugt von ungefähr 115 RVA-Einheiten bis ungefähr 300 RVA-Einheiten und noch mehr bevorzugt von ungefähr 121 RVA-Einheiten bis ungefähr 158 RVA-Einheiten und eine Endviskosität im Bereich von ungefähr 40 RVA-Einheiten bis ungefähr 200 RVA-Einheiten, vorzugsweise von ungefähr 60 RVA-Einheiten bis ungefähr 155 RVA-Einheiten, mehr bevorzugt von ungefähr 90 RVA-Einheiten bis ungefähr 120 RVA-Einheiten und noch mehr bevorzugt von ungefähr 95 RVA-Einheiten bis ungefähr 110 RVA-Einheiten.
Gelatinierungsgrad
Der Garungsgrad des Kartoffelmaterials kann auf zwei Wegen gemessen werden: indirekt durch Messen des Wasserabsorptionsindex und direkt durch Messen der Energie, die zum Gelatinieren der Fraktion jeglicher ungelatinierter Stärke in der Probe erforderlich ist. Diese Energie zum Gelatinieren wird mit einem Differentialscanningkalorimeter (TA Instruments, Corp., New Castle, DE, USA) durch Bestimmung der Gelatinierungsenthalpie (ΔH_g) der stärkehaltigen Proben gemessen. Die ΔH_g wird als der Bereich unter der Spitze eines Thermographen von Energie (ΔH) gegen Temperatur gemessen. Jede Fraktion ungelatinierter Stärke in den Flocken gelatiniert bei einem Temperaturbereich von 58 bis 70°C. Der Gelatinierungsgrad wird folgendermaßen berechnet: 100% – [(100) × (ΔHg der Flocken)/(ΔHg roher Kartoffeln)]
Die Kartoffelflocken der vorliegenden Erfindung umfassen einen partiellen Stärkegelatinierungsgrad von weniger als 100%. Für Flocken der vorliegenden Erfindung, die mit reduziertem Garen und mit der Zugabe von Weizenstärke zu dem Kartoffelbrei hergestellt sind, beträgt der Gelatinierungsgrad ungefähr 75 Prozent. 12 zeigt das Thermogramm für die rohe Kartoffel sowie die in Scheiben geschnittenen Kartoffeln, die für mindestens 12 min mit Dampf gegart wurden.
Viskoelastische Eigenschaften von Flocken in einem Teigsystem
Typische konstante Scherungsmessungen sind für die Teige, die generell nicht fließfähig sind, nicht durchführbar. Ein hervorragendes alternatives Verfahren für dieses Material ist ein Schwingungstest. Da die Teige relativ fließunfähig sind, wird ein Schwingungstestverfahren verwendet. Die viskoelastischen Eigenschaften des Teiges können mithilfe eines Schubspannungsrheometers gemessen werden. Die viskoelastische Eigenschaft G' (elastischer Modul) betrifft die Elastizität des Teiges, während G'' (viskoser Modul) die Fließfähigkeit des Teiges betrifft. Wenn eine Teigplatte, die Flocken enthält (durch die Verfahren dieser Erfindung hergestellt), eine Steifigkeit oder einen elastischen Modul aufweist, ist die interne Struktur des Snacks stark ausgedehnt. Diese ausgedehnte Struktur ergibt einen frittierten Snack, der eine schaumige (styroporartige) Textur aufweist und im Mund langsam schmilzt. Die G'-Messung gibt an, wie gut die Teige Spannung standhalten, und auch die Art der internen Struktur, die nach dem Frittieren in dem Snack vorliegt.
Teige, die mit den Kartoffelflocken hergestellt sind, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, können einen G' von ungefähr 15000 Pascal bis ungefähr 90000 Pascal, vorzugsweise von ungefähr 35000 Pascal bis ungefähr 55000 Pascal aufweisen. Der G'' der Teige kann von ungefähr 3000 Pascal bis ungefähr 15000 Pascal, vorzugsweise von ungefähr 5000 bis ungefähr 10000 Pascal betragen.
Analyseverfahren
Wasserabsorptionsindex (WAI)
Im Allgemeinen bezeichnen die Begriffe „Wasserabsorptionsindex" und „WAI" das Maß für die Fähigkeit jedes auf Kohlenhydraten basierten Materials, Wasser infolge eines Kochvorgangs zu halten. (Siehe zum Beispiel Anderson, R. A., Conway, H. F., Pfeifer, V. F. und Griffin, Jr., E. L., 1969, Gelatinization of Corn Grits By Roll- and Extrusion-Cooking. CEREAL SCIENCE TODAY; 14(1):4). Das Garen und Dehydratisieren von Kartoffelflocken und -granalien führt Veränderungen der Physiologie der Kartoffelzelle ein, die ihre Rehydratisierungseigenschaften beeinflussen, insbesondere ihrer Wasserhaltefähigkeit. Dieses Maß wird typischerweise als das Verhältnis der Masse gehaltenen Wassers je Einheit Materialmasse ausgedrückt.
Der WAI einer Probe wird durch folgenden Vorgang bestimmt: Das Gewicht eines leeren Zentrifugenglases wird auf zwei Dezimalstellen bestimmt. Zwei Gramm trockene Probe (z. B. Kartoffelflocken) werden in das Glas eingebracht. Dreißig Milliliter Wasser werden in das Glas gegeben. Das Wasser und die Probe werden kräftig durchgerührt, um sicherzustellen, dass keine trockenen Klumpen verbleiben. Das Glas wird 30 Minuten lang in einem Wasserbad mit 30°C (85°F) platziert, und der Rührvorgang wird nach 10 und 20 Minuten wiederholt. Das Glas wird danach für 15 Minuten bei 314,2 rad/s (3,000 U/min) zentrifugiert. Danach wird das Wasser aus dem Glas abgegossen, wobei ein Gel hinterlassen wird. Das Glas und sein Inhalt werden gewogen. Die Berechnung des WAI erfolgt durch Teilen des Gewichts des resultierenden Gels durch das Gewicht der trockenen Probe (d. h. [Gewicht von Glas und Gel] – [Gewicht des Glases] ÷ [Gewicht der trockenen Flocken]).
Bestimmung des Amylosegehalts (A%)
Dieses Verfahren ist zur Messung des Prozentanteils (der relativen Menge) von Amylose in Kartoffelflocken und -granalien, die unter spezifischen Testbedingungen in 0,1 N NaOH-Lösung löslich ist, gestaltet. Die Flocken oder Granalien werden in der Basislösung für 30 Minuten bei 60°C umgerührt, zentrifugiert, wonach der klare Überstand mit Iod umgesetzt und spektrofotometrisch analysiert wird. Die Amylose wird als Iodkomplexe bei 700 nm statt bei 610 nm gemessen, um die Störung durch den „Amylose-I₂-Komplex" zu vermeiden.
Gerät
Volumetrische Kolben, volumetrische Pipetten, Waage, Spektralfotometer (Beckman Modell 24 oder gleichwertig), Zellen (1 cm, Einweg, Marksman Science Nr. 1-P-10, oder 1 Cam-Sipper Typ Markson MB-178 oder Beckman Teilenr. 579215), Konstanttemperaturbad, Mischer und Mischgefäße.
Reagenzien
Natriumhydroxidlösung 0,1N, Salzsäure, Iod, Kaliumiodid, Vergleichsflocken.
Zubereitung von Lösungen
A. Iod-Grundlösung
In einem roten 250-ml-Messkolben 2 g Iod und 20 g Kaliumiodid abwiegen und mit destilliertem Wasser auflösen.
B. Iod-Reagenzlösung
In einen roten 1000-ml-Messkolben 10 ml der Iod-Grundlösung und 2 ml konzentrierte Salzsäure pipettieren. Mit destilliertem Wasser auf das Volumen verdünnen.
Vergleichsflocken:
Vergleichsflocken sind Kartoffelflocken mit einem WAI von 8,5, einem Feuchtigkeitsgehalt von 7 Gewichtsprozent, einer Dichte von 560,6 kg/m³ (35 lb/Kubikfuß), einer solchen Teilchengrößenverteilung, dass ein Maximum von 30 Gew.-% durch ein Sieb mit einer Maschengewebe von 40 passt, um eine Konzentration freier Amylose von 24% bereitzustellen.
Standardkurvenbereitung mit Vergleichsflocken

1. 1 g Vergleichsflocken in 100 ml 0,1 N NaOH lösen. Die gesamte Lösung in eine Zentrifugenflasche übertragen; nicht spülen. Für 15 min bei 240,9 rad/s (2300 U/min) zentrifugieren.
2. Drei Lösungen zubereiten: a) 10 ml Überstand in 100 ml 0,1 N NaOH, b) 5 ml Überstand der ersten Lösung in 100 ml 0,1 N NaOH und c) 50 ml der zweiten Lösung in 100 ml 0,1 N NaOH.

Probenherstellung

1. Bei jeder Probe den Feuchtigkeitsgehalt in Prozent ermitteln. (Vakuumofen für 16 h bei 70°C oder Gebläseofen für 3 h bei 130°C).
2. 0,2 g Kartoffelflocken oder -granalien abwiegen und in 100 ml 0,1 N NaOH-Lösung auflösen. Das Rührwerk auf hohe Drehzahl einstellen, um eine gute Verwirbelung in der Flüssigkeit zu erzielen.
3. Die Proben in ein Wasserbad von 60°C platzieren. 30 min lang rühren. Aus dem Bad entfernen.
4. Die gesamte Lösung in eine Zentrifugenflasche füllen; nicht spülen. Für 15 min bei 240,9 rad/s (2300 U/min) zentrifugieren.
5. 1 ml des Überstands in einen 25-ml-Messkolben pipettieren. Die gesamte Menge mit Iodreagens verdünnen. Die Blindlösung aus 1 ml der 0,1-N-NaOH-Lösung in einem 25-ml-Kolben zubereiten. Gut schütteln. Die kolorimetrische Bestimmung muss 10–30 min nach dem Vermischen durchgeführt werden.

Kolorimetrische Bestimmung
Die Wellenlänge auf 700 nm einstellen. Das Instrument mit destilliertem Wasser in der Probenzelle und im Vergleichsstrahl auf null stellen. Die Probenzelle mit Blindlösung füllen und gegenüber destilliertem Wasser ablesen. Die sen Wert notieren und von jedem Probenwert subtrahieren. Die Absorptionsvermögen liegen zwischen 0,02 und 0,8 Extinktionseinheiten.
Berechnungen (unter Verwendung von Standard-Amylose):
Men zeichnet eine Kurve mit g/100 ml von Standardkonzentrationen als die x-Achse gegen die Extinktion bei 700 nm als die y-Achse und bestimmt y-Achsenschnittpunkt und Steigung.
Die „0,31" ist ein Korrekturfaktor für den Amylosegehalt für die Vergleichsflocken.
Vitamin-C-Messung
Vitamin C wird gemäß ADAC International Official Methods of Analysis (1955), 16. Ausgabe, Methode 45.1.14, ADAC, Arlington, Virginia, USA, (modifiziert), gemessen. Die Methode ist im Journal of Biological Chemistry, Band 147, S. 399 (1943), (modifiziert) durch Bezugnahme hierin eingeschlossen, zu finden. Diese Methode misst das gesamte Vitamin C und kann nicht zwischen Ascorbin- und Erythorbinsäure unterscheiden.
Gleichzeitige Destillation, Extraktion und GC-Analyse für flüchtige Verbindungen
Flüchtige Verbindungen werden gemäß folgenden Methoden gemessen:

(1) Schultz, T.H., Fath, R.A., Mon, T.R., Eggling, S.B. und Teranishi, R. „Isolation of Volatile Compounds" J. Agric. Food Chem., Bd. 25, Nr. 3, Mai-Juni (1977) S. 446–449.
(2) Likens, S.T., Nickerson, G.B. Proc. Am. Soc. Brew. Chem. 5 (1964) Diese Vorgehensweise wird bereits zur Rückgewinnung flüchtiger Verbindungen (z. B. 2,5-Dimethylpyrazin und 2,4-Decadienal) aus Pommes frites angewendet.

Diese Vorgehensweise ist für andere Lebensmittelbestandteile und fertige Produkte anwendbar, solange der gewünschte Analyt dampfdestillierbar ist. (1) (2) Wenn die Probe bei Atmosphärendruck dampfdestilliert ist, werden die Dampfdestillat- und Methylenchloriddämpfe vermischt und gemeinsam kondensiert.

Nach dem Auftreten von Flüssigphasentrennung in dem U-Extraktionsröhrchen kehrt die leichtere Wasserphase in den Probenkolben zurück, und die schwerere Methylenchloridphase kehrt in den Analytkonzentrationskolben zurück. Wenn die Destillation/Extraktion abgeschlossen ist, wird das Methylenchlorid vorsichtig nach unten geblasen, und ein Teil dieses Konzentrats wird durch Kapillaren-GC/FID weiter analysiert. Ein interner Standard wird zu Beginn des Verfahrens zu der Probe gegeben, um die Analytrückgewinnung zu verfolgen. Gerät

Gaschromatograph	Hewlett Packard 5890
	ausgestattet mit Flammenionisationsdetektor
	(FID) und
	3396 Integrator
Autosampler (optional)	Hewlett Packard 7673A
Kapillarsäule	Stabilwax 30 m, 0,32 mm ID, 0,25 μmdf
Autosampler-Phiolen (mit Einsätzen)	Kimble EKONICAL 60745–1232
	(Kimble 60820-1232 mit 66009-996-Einsätzen)
Waage	Toplader, zwei Plätze, vier Plätze
Stützheber (2)	VWR 60142-546
Wärmeplatte/Rührer (3)	Corning 6795-220
Zirkulationsbad/Kühler	Lauda RM3
Flachbodenrundkolben 250 ml	Pyrex 4100-250
Flachbodenrundkolben 2000 ml	Kontes 601000-0829

Reduktionsadapter 24/40-29/42	Pyrex 8825-2924
Stopfen Größe 24	Kimble 41890R-2440
50 ml, 100 ml und	Pyrex 24710-102,124
Messrylinder 1000 ml	Kimax 34795-062
1 ml Reaktionsfläschchen	Accuform Kimble 60700-1
Szintillationsfläschchen	VWR 66022-081
Pasteur-Pipetten	VWR 14672-200
Spritze (2)	Hamilton 100 μL
Messkolben	Kimax 28014-100
SDE-Glasware	Kontes 523010-0000, 52301, 523012
Siedesteine	VWR 26397-409
Rührstab 76,2 × 12,7 mm	VWR 58948-193
Trägerbasis	VWR 60110-266
3-zinkige Klemme	VWR 21570-404
Rundplatte (2)

* Äquivalente Apparatur kann statt der oben empfohlenen eingesetzt werden

Tetramethylpyrazin (TMP)	Aldrich 18,393-8
Methylenchlorid	B&J 300-4
Aceton	B&J 010-4
Gefrierschutz
Entionisiertes Wasser	Milli-Q
Trockeneispellets
N2

Vorgang
A. Herstellung interner Standard(e)
1. Tetramethylpyrazin (TMP)
Man wiegt 0,10 g ± 0,001 TMP in einen Messkolben von 100 ml ab.
Man gibt frisches entionisiertes destilliertes Wasser bis auf das Volumen zu. Man beschriftet den Kolben. Man gibt 50 μl dieses Standards zu dem 2000 ml großen Probenkolben, wenn die Extraktion durchgeführt wird.
B. Destillations- und Extraktionsverfahren
1. Zirkulationsbad/Kühler

a. Man gibt Kühlmittel (1:1 Gefrierschutz:H₂O) in die Kühlerkammer. Man füllt sie bis über die Kühlschlange.
b. Man stellt die Kühleinstellung auf 0°C.

2. Destillation und Extraktion

a. Man platziert den SDE-Rückflusskühlereinsatz in der Hauptkammer und stellt sicher, dass sich das Einlassglasröhrchen rechts befindet. Man schließt den Absperrhahn am Boden der Vorrichtung.
b. Man gibt die SDE-Vorrichtung in die dreizinkige Klemme. Man schließt die Schläuche an den Kühler an. Man schaltet den Kühler ein.
c. Man gibt Trockeneis und ungef. 2,54 cm (ein Zoll) Aceton in das Kopfkondensatorteil. Man setzt das Kopfkondensatorteil auf das System (möglicherweise muss während der Extraktion Trockeneis zugegeben werden.)
d. Man gibt 100 ml Methylenchlorid (mit einem 100-ml-Messzylinder abgemessen) und einen Siedestein in den 250-ml-Flachbodenrundkolben. Man schließt den Kolben an die rechte Seite des Kondensators an. Man setzt die Rundpfanne auf die Wärmeplatte auf dem Stützheber. Man gibt ungef. 1 Liter destilliertes H₂O zur Rundplatte und passt den Stützheber nach oben an, bis der Kolben sicher an der Vorrichtung sitzt. Man dreht die Wärmeplatte auf Wärmeeinstellung „4" (60°C).
e. Man gibt den Rührstab und 700 ml frisches, entionisiertes destilliertes Wasser in den 2000-ml-Kolben. Man fügt die zu extrahierende Probe gemäß der folgenden Tabelle hinzu:

Probentyp	Gewicht
Flocken	50,0 + 0,1 g
Man gibt 50 μl intern en Standard 0,1% TMP in den Kolben.

f. Wenn genug MeCl₂ gesiedet hat, um die Schleife des Kondensators zu füllen, schließt man den großen Kolben mit dem 24/40-29/42 Reduzierstück an der linken Seite des Kondensators an. Man hebt die 2. Wärmeplatte auf dem Heber, bis der Kolben sicher sitzt. Man dreht die Wärmeeinstellung der Wärmeplatte auf über „6" (eine Einstellung, die geeignet ist, um schnelles Sieden ohne Schäumung zu erzeugen), dann dreht man den Rührer auf die höchste Einstellung.
g. Man platziert die Isoliermanschette am linken Arm des Kondensators und Papiertuch um den Absperrhahn (falls erforderlich, um Kondensiertes aufzufangen).
h. Man lässt den Probenkolben sieden (ungef. 20 Minuten vom Beginn des Erwärmens.) Man stellt die Zeit für Extraktion/Destillation auf 90 Minuten ein.
i. Nach 90 Minuten stellt man die Wärme auf beiden Wärmeplatten ab. Man senkt die rechte Wärmeplatte mit Wasserpfanne, stellt den Boden des Kolbens auf den Rand der Pfanne. Man lässt die Kondensation abklingen und den MeCl₂-Kolben abkühlen (ungef. 15 Minuten).
j. Wenn das MeCl₂ abgekühlt ist, entfernt man den 250-ml-Kolben von der rechten Seite und gibt das MeCl₂, das noch in der Schleife des Kondensators ist, mittels des Absperrhahns in den Kolben. Man gibt einen Glasstopfen in den 250-ml-Kolben und lagert dies in einem explosionssicheren Gefrierschrank, bis es zum Konzentrieren bereit ist (Section 3).
k. Mit Isolierhandschuhen (Achtung, Probenkolben ist noch heiß) senkt man den 2000-ml-Kolben und entfernt ihn.
l. Man schaltet den Kühler aus. Man löst den oberen (Einlass-) Schlauch und lässt so viel Kühlmittel wie möglich zurück in die Kühlkammer fließen. Man löst vorsichtig den unteren (Auslass-) Schlauch. Man lässt verbleibendes Kühlmittel in die Kühlkammer fließen.
m. Man legt die Kondensatorteile zum Waschen beiseite (Abschnitt 4).

3. Probenextraktkonzentration

– Extrakt kann entweder vor Schritt „a" oder nach Schritt „d" in explosionssicherem Gefrierschrank unbegrenzt lagern. Wenn Extrakt nach Schritt „h" gelagert werden soll, kann MeCl₂ verdampfen, und möglicherweise muss das Volumen vor weiterer Analyse angepasst werden.
a. Man bereitet die dritte Wärmeplatte mit der zweiten Rundpfanne mit destilliertem H₂O in Abzugshaube, die mit N₂-Leitung ausgestattet ist.
b. Man erwärmt das Wasser in der Pfanne auf Einstellung „ 3" (60°C).
c. Man setzt den 250-ml-Probenkolben (Abschnitt 2,j) in Wasser und konzentriert das MeCl₂ unter leichtem N₂-Strom auf 40 ml.
d. Man überträgt 20 ml Konzentrat in ein 20-ml-Szintillationsfläschchen und gibt das Fläschchen in heißes Wasserbad auf der Wärmeplatte und konzentriert das MeCl₂ unter N₂, bis ungef. 2 ml verbleiben. Man hält oder klemmt das Fläschchen so, dass es nicht umherschwimmt oder während der Konzentration mit H₂O verunreinigt wird.
e. Man entnimmt das Szintillationsfläschchen aus dem H2O und ersetzt es durch ein 1-ml-Reaktionsfläschchen. Man gibt 1 ml Konzentrat von Schritt (d) mit einer Pasteur-Pipette zu dem Reaktionsfläschchen. Man überträgt das MeCl₂ vorsichtig, es tropft von der Pipettenspitze.
f Wenn das MeCl₂ niedergeht, fährt man mit der Zugabe von Probenkonzentrat fort, bis alles aus dem Szintillationsfläschchen übertragen wurde. Man spült das Szintillationsfläschchen mit ungef. 1 ml frischem MeCl₂ und überträgt diese Spülung in das Reaktionsfläschchen.
g Man konzentriert das MeCl₂ weiter, bis 100 μl verbleiben. Es ist äußerste Vorsicht geboten, dass der Extrakt nicht bis zur Trockenheit verdampfen kann. Man überträgt die 100 μl mittels einer Spritze in ein GC-Fläschchen (mit Einsatz). Man verschließt das GC-Fläschchen.

C. GC-Analyse

1. Man stellt die Gerätebedingungen gemäß Tabelle I und Integrator und Sequenz gemäß Tabelle II ein.
2. Zum Beleuchten des FID-Detektors öffnet man H₂ und Druckluft an den Tanks. Man öffnet die Ventile an GC, Detektor 2. Man drückt den FID-Schalter, hört auf „Plop". Man öffnet das Hilfsgasventil.
3. Man füllt zwei große Phiolen (für die Spritzenspülung am Autosampler") und ein GC-Fläschchen mit MeCl₂.
4. Der erste Durchlauf an jedem Tag ist eine MeCl₂-Wäsche. Man gibt das MeCl₂ enthaltende GC-Fläschchen in Position „1" am Autosampler.
5. Zum Analysieren der Probe ersetzt man das MeCl₂-Fläschchen durch das Fläschchen, das in Schritt „g" der Probenextraktkonzentration hergestellt wurde.
6. Wenn Einsätze in Fläschchen verwendet werden und keine Lösungsmittelspitze beim Durchlauf erscheint; drückt man auf ABORT (Abbrechen), um den Durchlauf anzuhalten, zentriert den Einlage neu, tauscht den Fläschchenverschluss aus und führt Schritt „5" erneut aus.
7. Nach der letzten GC-Analyse lässt man den Ofen auf 40°C abkühlen. Man schaltet Hilfsgas-, H₂- und Luftventile am Gerät aus und dreht H₂- und Luftdruckmesser an den Tanks auf geschlossen.

D. Berechnungsverfahren
Zum Berechnen der Menge (ppm) an Analyt pro Probe verwendet man die folgende Gleichung:
Beispiel
Geschmacksanalyse mithilfe eines modifizierten Spül- und Auffangverfahrens mit Gaschromatographie und Massenspektrometrie
Bezugnahmen:

1. D. D. Roberts und T. E. Acree, „Simulation of Retronasal Aroma Using a Modified Headspace Technique" Investigating the effects of Saliva, Temperature, Shearing, and Oil on Flavor Release", J. Agric. Food Chem. 1995, 43, 2179–2186.
2. S. Maeno und P. A. Rodriguez, „Simple and versatile injection system for capillary gas chromatographic columns Performance evaluation of a system including mass spectrometric and light-pipe Fourier-transform infrared detection", J. Chromatogr. A 1996, 731, 201–215.
3. P. A. Rodriguez, R. Takigiku, L. D. Lehman-McKeeman, M. Fey, C. L. Eddy und D. Caudill, J. Chromatogr. A 1991, 563, 271.
4. G. I. Roth und R. Calmes, Oral Biology; C. V. Mosby: St. Louis, MO, 1981.

Ein Retronasal-Aromasimulator (RAS) (Lit. 1), der die Zugabe synthetischen Speichels, regulierte Scherung, Gasströmung und Temperatur beinhaltet, wird zum Erzeugen der Aromen der dehydrierten Kartoffelprodukte unter speziellen Bedingungen verwendet. Die Aromen werden mit Helium aus dem RAS gespült und mit einer polymeren Adsorptionsfalle aufgefangen. Die aufgefangenen Aromen werden dann thermisch auf einen Gaschromatographen desorbiert, der modifiziert ist, um großvolumige Injektionen aufzunehmen (Lit. 2), und mit einem massenselektiven Detektor versehen ist. Die Konzentration jeder Aromaverbindung wird als ein Spitzenbereich für ein ausgewähltes Ion (m/e) bei der Retentionszeit der Aromaverbindung ausgedrückt. Auf diese Weise können die relativen Anteile jeder Aromaverbindung in unterschiedlichen Proben mithilfe von Verhältnissen der Spitzenbereiche für das ausgewählte Ion bei der Retentionszeit der Aromaverbindung verglichen werden.
Materialien
Chemikalien sind analysenrein, und Gase sind hochrein. Der synthetische Speichel wird so gewählt, dass er das Puffersystem simulierten Speichels enthält (Lit. 4): 20 mM NaHCO₃, 2,75 mM K₂HPO₄, 12,2 mM KH₂PO₄ und 15 mM NaCl mit einem pH von 7,0.
Apparat

1. Ein Retronasal-Aromasimulator (RAS) ähnlich einem gemäß Beschreibung in Bezugn. 1 besteht aus einem 1 Liter fassenden Waring-Mischer aus Edelstahl mit einem aufzuschraubenden Deckel und einem Kupferschlangen-Wassermantel zur Regelung der Temperatur in dem RAS auf 37°C. Der RAS wird an einen regelbaren Spartransformator angeschlossen.
2. Eine Falle (Lit. 2 und 3) besteht aus einem 1-ml-Spritzenkörper mit einer Gewindeglasspitze, der mit deaktivierter Glaswolle und Tenax GR (60/80-Siebgewebe, 250 mg) gepackt ist.
3. Gaschromatograph (GC): Hewlett Packard (HP), Modell 6890: der GC ist so modifiziert, das er die Injektion einer Adsorptionsfalle und den Kryofokus der thermisch desorbierten Aromen aufnimmt.
4. GC-Säule: Durabond-5^®-Massenspektrometer (30 Meter Länge, 252 mm Säulen-ID und 1,0 mm Filmdicke), bezogen von J&W Scientific, Folsom, California, USA.
5. Trägergas, Helium, 2 ml/min Strömungsrate;
6. Der Detektor ist ein massenselektiver Detektor, Modell HP 5973 von Hewlett Packard, Santa Clarita, California, USA mit einer Quellentemperatur von ungefähr 230°C und einer MS-Quad-Temperatur von ungefähr 150°C.

Analyseverfahren

1. Man stellt die Temperatur des RAS auf 37,0°C ein.
2. Man gibt 150 ml der Lösung künstlichen Speichels in den trockenen RAS. 200 μl einer internen Standardlösung (2-Heptanon, 500 ppm in Wasser) wird in den RAS gegeben.
3. Man schließt die Heliumleitung mit abgestelltem Ventil an den RAS an. Der Spülstrom wird auf ungefähr 54 ml/min eingestellt.
4. Man wiegt 20,0 Gramm der Probe ab und gibt die Probe in den RAS.
5. Man schließt den Deckel des RAS. Man verbindet die Falle (vorkonditioniert) mit dem RAS.
6. Man schaltet die Heliumspülung ein und startet den RAS (Spannungseinstellung 60 Volt auf dem regelbaren Spartransformator) und schaltet den Zeitmesser ein.
7. Man stellt den Mischer nach 30 Sekunden ab, fängt jedoch insgesamt 5 Minuten lang auf.
8. Nach dem Auffangen spült man die Falle erneut mit trockenem Helium bei einer Strömung von ungefähr 43 ml/min für 30 Minuten.
9. Man startet die Abfolge von Probenladung und Analyse. In diesem Schritt wird die Vorsäule auf ungefähr –90°C gekühlt, dann wird die Falle an eine Heliumströmung angeschlossen (Strömungsrate ungefähr 15 ml/min) und wird erwärmt, um die aufgefangenen Aromaverbindungen zu desorbieren. Nach Abschluss der Ladung ist die GC-MS-Analyse folgendermaßen. Es wird das folgende Temperaturprogramm verwendet: i) eine Anfangstemperatur von ungefähr 50°C, die 1 Minute lang gehalten wird, ii) man erhöht die Anfangstemperatur mit einer Rate von ungefähr 4 °C/min, bis eine Temperatur von ungefähr 250°C erreicht ist, iii) man hält sie 1 Minute lang bei ungefähr 250°C.
10. Geschmackstoffverbindungen werden anhand der MS-Spektralbibliotheken von John Wiley & Sons und dem National Institute of Standards and Technology (NIST), erworben und lizenziert durch Hewlett Packard, bestimmt.
11. Chromatographiespitzenwerte werden mithilfe der Chemstation-Software von Hewlett Packard, Santa Clarita, California, USA, integriert.

Festigkeit (Konsistenz) von Kartoffelbrei durch das Verfahren der Rückextrusion
Die Haftung des Kartoffelbreis an einem Trommeltrockner und Auftragwalzen hängt zum Großteil von der erforderlichen Produktkonsistenz ab. Eine zu dünne Breikonsistenz kann übermäßiges Garen und hohen Feuchtigkeitsgehalt anzeigen und haftet nicht an den Walzen. Ähnlich kann eine zu dicke Breikonsistenz Untergaren anzeigen und kann Stücke ungegarter Kartoffel enthalten, die die Haftung des Breis an der Trommel und den Walzen behindern. Die Breikonsistenz und können durch einen Rückextrusionstest ermittelt werden, der ein Anzeichen für die physikalischen Eigenschaften und die Viskosität des Produkts liefert.
Apparat
Texturanalysegerät TA-XT2 Texture Analyzer, (TA Instruments, Corp., New Castle, DE, USA) mit A/BE-Rückextrusionszelle, bestehend aus einer Grundplatte, Probenbehältern (50 mm Innendurchmesser), drei Kompressionsscheiben (35, 40, 45 mm Durchmesser) und einem Hochleistungs-Sondenadapter. Die 35-mm- und 45-mm-Scheiben werden verwendet, um die Festigkeit des Kartoffelbreis zu messen. Zum Kalibrieren des Instruments wird ein 5-kg-Kraftaufnehmer verwendet. Das Instrument wird gemäß der Gebrauchsanweisung für das Instrument kalibriert (Siehe STABLE MICRO SYSTEMS LTD Guide, Version 1.00).

Das Rückextrusionsgerät besteht aus einer Plexiglas-Grundplatte, die verwendet wird, um den Probenbehälter mittig unter einem Scheibenkolben anzuordnen. Die Probe wird in dem Probenbehälter abgelagert, und ein Kompressionstest extrudiert das Produkt nach oben und um den Rand der Scheibe herum und bezieht sich auf die Messungen der Viskosität. Es werden drei Scheibendurchmesser bereitgestellt, um Flexibilität der zu testenden Produkte zu ermöglichen. Die Auswahl hängt hauptsächlich von der Art des zu testenden Produkts ab und davon, ob es teilchenförmige Stoffe enthält. TA-XT2-Einstellungen:

Mode (Modus):	Measure Force in Compression (Kraft bei Kompression messen)
Option:	Return to Start (Auf Start zurücksetzen)
Pre-Test Speed (Geschwindigkeit vor dem Test):	4,0 mm/s
Test Speed (Testgeschwindigkeit):	1,0 mm/s
Post-Test Speed (Geschwindigkeit nach dem Test):	1,0 mm/s
Distance (Abstand):	35 mm*
Trigger Type (Auslösetyp):	Auto – 10 g
Data Acquisition Rate (Datenaufnahmerate):	250 pps

Testaufbau:
Die Tests wurden in einem Rückextrusionsbehälter von Standardgröße (50 mm Durchmesser) unmittelbar nach Entnahme am Probenahmepunkt des Verfahrens durchgeführt. Die Temperaturen der Probe blieben konstant. Die Extruderscheibe wurde mittig über dem Probenbehälter angeordnet.
Für den Vergleich der Klebrigkeit und „Adhäsionsarbeit" muss die Sonde nach jedem Test zu derselben Position über den Proben zurückkehren. Dazu ist es notwendig, die Sonde auf einen Abstand, der ein Ausgangsabstand von z. B. 30 mm über dem Gefäß oder der Probenoberfläche ist, zu kalibrieren.
Zum Zweck des Vergleichs sollten die Versuchstemperatur und die Behältergeometrie beim Mitteilen der Ergebnisse gleich sein (und sollten immer angegeben werden).
Hinweis: Der Extrusionsabstand, der in den TA-Einstellungen eingestellt werden soll, hängt von der Tiefe der Probe innerhalb des Behälters, der Tiefe des Behälters und von der Wahl des Behälters, der eventuell nach unten hin verjüngt ist, ab. Die gewählte Tiefe sollte so sein, dass die Extruderscheibe während des Versuchs nicht mit den Wänden oder dem Boden des Behälters in Berührung kommt (oder sich ihnen stark annähert), was ein fehlerhaftes Ergebnis liefern könnte.
Wenn ein 10-g-Oberflächenauslöser erreicht wird (d. h. der Punkt, an dem die untere Oberfläche der Scheibe in vollständigem Kontakt mit dem Produkt ist), dringt die Scheibe weiter in eine Tiefe von 25 nun (*oder einen anderen festgelegten Abstand) ein. An diesem Punkt (der höchstwahrscheinlich die Maximalkraft ist) kehrt die Sonde zu ihrer Ausgangsposition zurück. Die „Spitzen"- oder Maximalkraft wird als Messung der Festigkeit genommen – je höher der Wert ist, umso fester ist die Probe. Der Bereich der Kurve bis zu diesem Punkt wird als Messung der Konsistenz genommen – je höher der Wert ist, umso dicker ist die Konsistenz der Probe.
Der negative Bereich der Kurve, der beim Zurückfahren der Sonde erzeugt wird, ist ein Ergebnis des Gewichts der Probe, die beim Zurückfahren hauptsächlich auf der oberen Oberfläche der Scheibe angehoben wird, d. h. aufgrund von Rückextrusion, und ist folglich wiederum ein Anzeichen für Konsistenz/Widerstand, von der Scheibe abzufließen. Die Maximalkraft wird als Anzeichen für die Klebrigkeit (oder sie kann in diesem Fall als Kohäsionsvermögen bezeichnet werden) der Probe genommen – je mehr der Wert negativ ist, umso „klebriger" oder „kohäsiver" bzw. „zusammenhängender" ist die Probe. Die Fläche des negativen Bereichs der Kurve wird oft als „Adhäsionsarbeit" bezeichnet – je höher der Wert ist, umso beständiger gegenüber Rückzug ist die Probe, was vielleicht wiederum ein Anzeichen für das Kohäsionsvermögen und auch die Konsistenz/Viskosität der Probe ist.
Verweis:

STABLE MICRO SYSTEMS LTD Guide, Version 1.00

Härte von Kartoffeln (Texturprofilanalyse -TPA)
Dieses Verfahren misst die Kraft, die erforderlich ist, in ein 1 cm × 1 cm × 1 cm großes Kartoffelstück bis zur Mitte einzudringen. Diese Kraft hängt mit dem Garungsgrad der Kartoffelstücke zusammen. Rohe Kartoffeln sind härter, und deshalb ist die Kraft, die zum Erreichen der Mitte des Kartoffelstücks erforderlich ist, größer.
Apparat

Es wurde ein Texturanalysegerät TA-XT2 mit einer Nadelsonde P/2 N 2 mm mithilfe eines 5-kg-Kraftaufnehmers verwendet. TA-XT2-Einstellungen:

Option:	TPA
Pre-Test Speed (Geschwindigkeit vor dem Test):	1,0 mm/s
Test Speed (Testgeschwindigkeit):	1,0 mm/s
Post-Test Speed (Geschwindigkeit nach dem Test):	1,0 mm/s
Distance (Abstand):	30% strain (Beanspruchung)
Trigger Type (Auslösetyp):	Auto – 5 g
Time (Zeit):	3 s
Data Acquisition Rate (Datenaufnahmerate): 200 pps

Probenherstellung
Es werden Proben von 1 cm³ aus Kartoffeln, die für verschiedene Zeiten gekocht wurden, einschließlich 0 Minuten (d. h. roh), zubereitet. Mindestens 5 Proben werden von jeder Garungszeit genommen, um Schwankung zu verringern.
Testbedingungen und Aufbau
Unmittelbar nach dem Garen und Schneiden wird jeder Würfel auf eine Hochleistungsplattform gelegt, mittig unter der Nadelsonde von 2 mm angeordnet (an dem Träger des Kraftaufnehmers befestigt), und der Penetrationstest wird begonnen. Die obere Oberfläche des Würfels sollte flach und waagerecht mit der Plattform sein (d. h. keine Neigung). Vor jedem Test sollte die Sonde sorgfältig sauber gewischt werden, um alle anhaftenden Ablagerungen zu beseitigen.
Test des prozentualen Zellaufbruchs

Der prozentuale Anteil aufgebrochener Zellen in den Kartoffelflocken und die durchschnittliche Größe der Zellen lassen sich durch einfaches Betrachten durch das Lichtmikroskop bestimmen. Eine geringe Menge Flocken wird auf einem Objektträger verteilt, und es werden sofort 2–3 Tropfen Wasser zugegeben. Nach 30s ist die Probe fertig zum Betrachten durch das Lichtmikroskop (100x). Der Prozentsatz aufgebrochener Zellen wird durch Zählen der Anzahl von Zellen direkt aus einem Bild bestimmt. Prozentsatz aufgebrochener Zellen = Anzahl aufgebrochener Zellen/Anzahl der Zellen im Bild. Dieses Verfahren wird zum Charakterisieren der physikalischen Eigenschaften von Kartoffelzellen in Kartoffelflocken verwendet. Durchlichtmikroskopie wird zum qualitativen Überwachen der Zellgröße, des Grades der Zelltrennung und zum Schätzen des Anteils aufgebrochener Zellen in Kartoffelflocken verwendet. Gerät

Mikroskop	Durchlicht mit Fotografie- und mindestens 80x-
	Funktionen (Bausch & Lomb Balplan, Zeiss Universal)
Mikroskop-Objektgläser	Standardvarianten; 2,54 cm × 7,62 cm (1'' × 3'') (zu finden im
	VWR-Katalog
Deckglaser	Corning 1, 22 mm quadr. (zu finden im VWR-Katalog)
Spatel	Micro Size (zu finden im VWR-Katalog)
Tropfflasche	Pyrex-Brand-Stopper-Tropfflasche mit Messkugel und
	Pipette

Reagenzien

Wasser Entionisiert, Destilliert

Als Richtlinie für die Auswertung der Bilder werden die folgenden Darstellungen gezeigt:
s, die ohne Auslaufen und Kühlschritt verarbeitet werden.

1) aufgebrochene Zellen – Zellen ohne erkennbare intakte Zellwände. Eine Probe mit < 50% aufgebrochenen Zellen ist in 4A dargestellt.
2) Zellgröße – ähnlich wie Vergleich (kleiner als Vergleich OK; durchschnittlich von ungefähr 40 μm nach Hydratation)
3) gleichmäßige Zellgrgöße – Zellen mit ähnlichem Quellungsgrad (Zellen nicht gequollen, aber intakt)
4) Grad der Zelltrennung – nicht gebündelt (wie Trauben) Probenherstellung

Es sollten repräsentative Proben genommen werden. Es sollten bekannte Vergleichsflocken zum Vergleich mit jedem Satz von Kartoffelflocken beobachtet werden. Drei Proben von jeder Flockengruppe und Vergleichsflocke sollten zum Anstellen der Beobachtungen verwendet werden.
Anweisungen zur Probenherstellung

1) Man gibt eine kleine Menge (~0,002 g.) trockene Flocken auf ein Mikroskop-Objektglas.
2) Man gibt zwei Tropfen (~100 μl) entionisiertes destilliertes Wasser zu den Flocken und dispergiert die Flocken gleichmäßig in einer dünnen Schicht (ideal 1 Zellenschicht dick). Man lässt die Flocken hydratisieren. Hinweis: Die Flocken nicht mit dem Tropfer berühren. Das Berühren der Flocken mit dem Tropfer kann das Wasser verunreinigen.
3) Man senkt das Deckglas vorsichtig über die Flocken, um die großen Luftblasen, die eine Tendenz haben, eingeschlossen zu werden, herauszubekommen.
4) Hydratation für Flocken dauert 1–5 Minuten. Die Flocken sollten nach 10 Minuten nicht fotografiert werden. Nach 10 Minuten absorbieren die Proben das zugesetzte Wasser. Nicht rehydratisieren. Man bereitet ein neues Objektglas vor.
5) Mann scannt schnell das gesamte Objektglas und macht visuelle Beobachtungen. Repräsentative Bereiche von Kartoffelzellen werden innerhalb von 1–5 Minuten nach den Hydratisieren fotografiert/abgebildet. Man vergleicht mit Vergleichsflocken von demselben Tag.
6) Alle Fotos/Bilder sollten zum Vergleich mit derselben Vergrößerung gemacht werden. Die empfohlene Vergrößerung ist 40–100x.

Plattenfestigkeitstest
Die Plattenfestigkeit wird folgendermaßen bestimmt: Die Plattenfestigkeit ist ein Maß für die Kraft, die zum Zerreißen einer Teigplatte von 0,635 mm erforderlich ist. Die Plattenfestigkeit wird als die maximale Spitzenkraft (p) eines Graphs aus Kraft zu Abstand abgelesen. Der Test ist für eine Messung der Kartoffelteig-Plattenfestigkeit gestaltet. Alle Produkte sind bei Raumtemperatur getestet worden. Die Plattenfestigkeit ist ein Durchschnitt von zehn Wiederholungen jedes Tests. Die Plattenfestigkeit wird durch Zubereiten eines Teigs, der Folgendes umfasst, gemessen:

a) 200 g Feststoffe;
b) 90 g Wasser und
c) 0,5 g destilliertes Mono- und Diglycerid von teilweise hydriertem Sojabohnenöl-Emulgator, erhältlich von Quest.

Der Teig wird in einem kleinen Cuisinart^®-Mischer bei niedriger Drehzahl in 10–20 Sekunden hergestellt. Nach dem Mischen wird der Teig unter Verwendung einer konventionellen Walzmaschine zu einer Platte von einer Dicke von 0,635 mm (22 mils) geformt. Die Walzrollen haben gewöhnlich 1,2 m Länge und 0,75 m Durchmesser.
Dieser Test wird unter Verwendung eines Texturanalysegeräts (TA-XT2) von Texture Technologies Corp., New Castle, DE, USA, durchgeführt. Diese Vorrichtung setzt eine Software namens XTRAD ein. Bei diesem Test wird eine Zylindersonde (TA-108) aus Acryl mit einem Durchmesser von 1,11 cm (7/16'') benutzt, die einen abgerundeten Rand hat, um jegliches Zerschneiden der Teigplatte zu minimieren Die Teigplatte wird zwischen zwei Aluminiumplatten (10 × 10 cm) gehalten. Die Aluminiumplatten haben in der Mitte eine Öffnung von 7 cm. Durch diese Öffnung hat der Fühler Kontakt mit der Platte und drückt diese abwärts, bis sie reißt. Die Platten haben eine Öffnung an jeder Ecke, um die Teigplatte in ihrer Lage zu halten. Jede Teigplatte wird mit Löchern vorgestanzt, die über Führungsstifte an den Ecken der Platte passen, und wird auf das Format (10 × 10 cm) der Platte zugeschnitten. Dies ergibt eine gleichmäßige Spannung, wenn sich der Fühler abwärts und durch die Platte bewegt. Der Fühler bewegt sich mit 2 mm/s, bis die Teigplattenoberfläche bei einer Kraft von 20 Pond erkannt wird. Danach bewegt sich der Fühler mit 1,0 mm/s über bis zu 50 mm, eine Strecke, die gewählt ist, um die Teigplatte zu strecken, bevor sie durchreißt. Der Fühler wird mit 10,0 mm/s zurückgefahren. Der Fühler arbeitet in einem „Kraft-gegen-Kompression"-Modus, was bedeutet, dass der Fühler sich abwärts bewegt und dabei die Kraft misst.
Spitzen- und Endviskositätsmessungen mit dem Rapid Visco Analyzer (RVA)
Die Verkleisterungseigenschaften der Bestandteile werden mit dem Rapid Visco Analyzer (RVA), Modell RVA-4, hergestellt von Newport Scientific, Warriedwood, Australia, gemessen. Das Verfahren wurde ursprünglich zur schnellen Bestimmung der α-Amylaseaktivität in gekeimtem Weizen entwickelt. Der RVA ist ein Viskosimeter, das die Stärkequalität beim Erwärmen und Abkühlen unter Rühren der Stärkeprobe bestimmt. Der Rapid Visco Analyzer (RVA) wird zur direkten Messung der Verkleisterungsviskosität der Flocken verwendet. Das Gerät benötigt 2 bis 4 Gramm der Probe und ungefähr 25 Gramm Wasser. Dies basiert auf einer Probe mit 14% Feuchtigkeit. Die Menge zugesetzten Wassers wird auf der Grundlage der vorhandenen Gesamtwassermenge angepasst. Die Menge zugesetzten Wassers beruht auf der folgenden Formel: S = 86 × A 100 – M W = 25 + (A – S)worin

S: = korrigierte Probenmasse
A: = Probengewicht bei 14% Feuchtigkeitsbasis
M: = tatsächlicher Feuchtigkeitsgehalt der Probe (% an sich)
W: = korrigierte Wassermasse.

Die Mischung aus Wasser und Probe wird während des Durchlaufens durch ein vorbestimmtes Profil aus Mischen, Messen, Erwärmen und Abkühlen gemessen. Dieser Test liefert Informationen zur Viskosität, die auf die Flockenqualität schließen lassen.
Ein starker Zusammenhang wurde zwischen dem RVA-Viskositätsprofil und den Eigenschaften der Stärke gefunden. Die Spitzenviskositätsmessung gibt den Grad der Quellung und Gelatinierung von Kartoffelzellen an. Die Endviskositätsmessung gibt den Grad der Zellumstrukturierung an.
RVA-Verfahren

1. Man bestimmt die Feuchtigkeit der Probe aus Gebläseofen oder Ohaus-Feuchtigkeitswaage.
2. Man sieht in der RVA-Tabelle nach, um Probengewicht und H₂O-Gewicht zu erhalten.
3. Man gibt die Probe in einen H₂O-Behälter, wobei sich die Rührschaufel jeweils 10 Mal im und gegen den Uhrzeigersinn dreht. Man bewegt die Rührschaufel 10 Mal hoch und runter.
4. Man gibt den Behälter in den RVA und führt das folgende Profil aus:

Viskoelastische Eigenschaften (G' und G'')
Die Proben wurden gemischt und ausgerollt (auf 0,05 cm (0,021 in) bis 0,06 cm (0,025 in.) Dicke), wie im Plattenfestigkeitsverfahren beschrieben. Ein Schubspannungsrheometer (Modell CSL2-100 von TA Instruments Inc., New Castle DE., USA) wurde zur Messung von G' und G'' verwendet. Der dynamische Test wurde mit einer 4 cm großen kreuzgerippten Parallelplatte bei 32,2°C durchgeführt. Dies ist eine durchschnittliche Temperatur, bei der der Teig zwischen den Walzen ausgerollt wird.
Der Test besteht aus 4 grundlegenden Schritten:

1) Man gibt die Probe auf die untere Platte und erzeugt einen Nullspalt durch Absenken der oberen Platte auf 80% Kompression der ursprünglichen Dicke des Teigstückes (~0,1 mm). Die Probe wurde so beschnitten, dass sie dieselbe Größe hat wie die obere Platte. Der freiliegende Rand der Probe wurde mit einer dünnen Schicht Mineralöl beschichtet, um Feuchtigkeitsverlust während des Tests zu minimieren.
2) Alle Proben wurden vor der Messung 2 min lang gehen oder äquilibrieren gelassen, um jegliche Spannungen, die während des Probenaufbaus eingebracht wurden, zu entspannen.
3) Der Spannungssweep wurde bei niedrigen und hohen-Frequenzen durchgeführt, um den linearen viskoelastischen Bereich für den Teig zu finden, in dem die Probenstruktur ungestört ist.
4) Der Frequenzsweep wurde bei einer Spannung in dem linearen viskoelastischen Bereich durchgeführt, um zu sehen, wie sich die Probenstruktur bei ansteigender Oszillationsfrequenz ändert. Dies bietet einen typischen Blick darauf, wie sich die elastischen und viskosen Bestandteile in der Probe verhalten.
5) Der elastische Modul (G') und der Verlustmodul (G'') wurden sowohl bei 1 als auch 100 rad/s aufgezeichnet. Im Allgemeinen wurden die bei 1 rad/s erhaltenen Daten verwendet, um unterschiedliche Zusammensetzungen und Verfahrensbedingungen zu vergleichen.

Rheologische Ergebnisse werden als Durchschnitt duplizierter Messungen angegeben.
Gelatinierungsgrad (Differentialscanningkalorimeter).
Der Gelatinierungsgrad von Stärke der Kartoffelflocken wird mit einem Differentialscanningkalorimeter, Modell 2920, hergestellt von TA Instruments, New Castle, DE, USA, gemessen.
Der prozentuale Gelatinierungsgrad (DG) wird durch die folgende Formel definiert:
ΔH der Stärkegelatinierung ist der Bereich unter der Kurve (ΔH gg. Temperatur) der Spitze, die im Gelatinierungstemperaturbereich von Kartoffelstärke zu finden ist.
Probenherstellung
Man bereitet einen 10%igen Brei von Kartoffelflocken in Wasser zu. Man überträgt 15–25 mg dieses Breis in eine hermetische DSC-Pfanne aus Aluminium. Man verschließt die Pfanne mit der Spezialpresse, bis die Ränder flach sind. Man vermeidet Feuchtigkeitsübertragung in die Pfanne entweder durch Kontakt mit den Händen oder durch Überfüllen der Pfanne.
Vorgang

1. Man schaltet das Spülgas ein, in diesem Fall Stickstoff
2. Man lässt die Temperatur auf 40,00°C einpegeln
3. Man verschiebt die Temperatur von 40,00°C auf 160,00°C mit 10,00°C/min
4. Man hält das System für 3 Minuten bei dieser Endtemperatur
5. Man verschiebt die Temperatur von 160,00°C auf Raumtemperatur.

Für die relevanten Spitzen integriert man jede, um die Größe und die Fläche der Spitzen zu bestimmen Die Temperatur und die Fläche der Spitzen bestimmen das thermische Ereignis.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden Beispiele erläutert.
Farbe
Die Bräunung dehydratisierter Produkte, die durch Rohmaterialien, Verarbeitungsbedingungen und Lagerung verursacht wird, stellte bislang ein Problem für die Dehydrationsindustrie dar. In dieser Anmeldung werden zwei Verfahren verwendet, um Farbunterschiede aufgrund von Verarbeitungsbedingungen zu bestimmen: Hunter-Colorimeter und Spektrum der optischen Dichte.
Hunter-Farbbestimmung
Ziel: Bestimmen von Farbunterschieden der fertigen Chips hinsichtlich der neuen Flockungsverfahren. Die neuen Flocken wurden mit erheblich kürzerer Verweilzeit sowohl im Kocher als auch im Trockner hergestellt. Infolgedessen ist die Farbe der Flocken heller.
Prinzip:
Dieses Instrument simuliert die Farbwahrnehmung über das menschliche Auge. „L", „a", „b" sind Koordinaten in einer Farbebene, die den Bereich angeben, in dem sich die Probe befindet. Die L-Skala ist von Schwarz nach Weiß, a ist von Grün nach Rot, und b ist von Blau nach Gelb, siehe 9.
Im Falle von teilweise geschälten Scheiben oder ungeschälten ganzen Kartoffeln beeinflusst die Schale der Kartoffeln definitiv die Farbe.

Gerät: Hunter-Colorimeter, Modell D25A-PC2, Reston, VA.

Verfahren

1. Vor dem Benutzen des Geräts muss sichergestellt werden, dass eine korrekte Kalibrierung durchgeführt wurde.
2. Man stellt die Temperatur der Probe auf 21°C ± 1°C (70°F ± 2°F) ein.
3. Man verwendet eine gemahlene Probe von Kartoffelflocken
4. Man gießt die Probe in ein sauberes und trockenes Probengefäß, bis der schwarze Ring bedeckt ist, und setzt einen sauberen, trockenen, weißen Einsatz in jedes Gefäß.
5. Man gibt ein Probengefäß über den Testanschluss; bedeckt das Probengefäß mit der Anschlussabdeckung (es dürfen keine Luftblasen vorhanden sein).
6. Man drückt die F3-Taste. Es gibt zwei Skalen, und diese Taste schaltet zwischen den beiden hin und her. Es wird die Hunter-L-a-b-Skala verwendet.
7. Man drückt die F1-Taste, um die L-, a-, b-Werte abzulesen.

Bräunungsbestimmung – photometrisch (Index der relativen Extinktion)
Ziel: Dieses Verfahren basiert auf der Extraktion löslicher farbiger Materialien aus angemessen gemahlenen Proben, gefolgt von der Klärung der resultierenden Extrakte und photometrischen Beurteilung der extrahierten Farbe. Extinktionsunterschiede zwischen Flocken dieser Erfindung und den Flocken, die mit den aktuellen Herstellungsverfahren für Kartoffelflocken hergestellt werden, stellen Unterschiede im Bräunungsgrad dar.
Gerät:

Spektralphotometer Hitachi U-3010, Seriennr. 0838-018

Material:

Ethylalkohol USP absolute-200 proof (AAPER Alcohol and Chemical Co.)

Verweis:

Carl E. Hendel, Glen F. Bailey und Doris H. Taylor. „Measurement of Non-enzymatic Browning of Dehydrated Vegetables During Storage," Food Technology, Nr. 9 (1950),S. 344–347.

Verfahren
Dieses Verfahren basiert auf dem Verfahren, das von Hendel, 1954, entwickelt wurde. Dieses Verfahren besteht aus 3 Schritten: 1) Extraktion löslicher farbiger Materialien aus angemessen gemahlenen Proben, 2) Klärung der resultierenden Extrakte 3) photometrischer Beurteilung der extrahierten Farbe.
Extraktion: Ethanol wird als Extraktionsmedium für dehydratisierte Kartoffeln verwendet. Man mahlt die Proben, so dass sie durch ein Sieb mit Öffnungen von ungefähr 2 mm passen. Man wiegt 2 Gramm (d.b.) Probe in einen 100-ml-Messkolben ab. Die Lösung wird für ungefähr 30 min kräftig gerührt.
Klärung: Die Lösung wird dann in eine Spritze von 0,003 l(3 cm³) gegeben und durch einen Spritzenfilter in eine Quarzküvette gegeben. Die gefilterte Lösung wird dann gegen einen Ethanol-Blindversuch auf Extinktion gemessen.
Photometrische Beurteilung: Die Extinktion wird über den Bereich von 220 nm bis 600 nm genommen. Die Extinktion für diese Farbextraktion wird bei 265 nm genommen. Diese Wellenlänge wird gewählt, da sie ungefähr in der Mitte des Proteinabschnitts des Spektrums in dem Bereich, wo Tryptophan und Tyrosin als offensichtlich erwartet werden, liegt.
Beispiele
Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung, sollen diese jedoch nicht beschränken.
Beispiel 1
Rohe Russet-Burbank-Kartoffeln mit einem Feststoffgehalt von 21% und einer spezifischen Dichte von 1,072 werden in Wasser mit Raumtemperatur gewaschen (~90 kg Wasser auf ~45 kg Kartoffeln), um Schmutz und jegliche Fremdstoffe zu entfernen, mittels Dampf geschält bei 5,6–6,0 kg/cm² Druck für 23 Sekunden (50% volle Schälzeit) bei einer Drehgeschwindigkeit von 11,25–12,0 s/U, mit einem Hobart^® Abrasive Peeler mit gerippter Gummioberfläche 30 Sekunden lang abgerieben und mit einem Lan Elec^®-Scheibenschneider zu 0,64 cm (¼'') dicken Scheiben geschnitten. Die Kartoffelscheiben werden dann einem Garungsschritt unterzogen. Die Garung wird mit einem Ball Canning Table und einem Dampfkocher von Reimers Electric mit Dampf von 99°C (207°F) für 15 Minuten bei einem Druck von 0,14 MPa (20 psig) durchgeführt. Die Kartoffelscheiben werden dann mit einem Hobart^®-Fleischwolf mit Plattenöffnungen von 0,95 cm (3/8'') zerkleinert und mit einem Hobart^®-Mischer mit Rührschaufel für 1 Minute zerdrückt, um einen Kartoffelbrei zu erzeugen. Zehn Gramm Monoglycerid (Dimodan PVK, Danisco Co.), das vorher in Wasser dispergiert wird, werden zu dem Brei hinzugefügt, und es wird für eine Minute in dem Hobart^®-Mischer gemischt. Einhundertneunundsiebzig Gramm (10% Trockenbasis) Weizenstärke (ADM, Milling Company, Milwakee, WI, USA) werden zu dem Brei hinzugefügt, und es wird für weitere 2 Minuten in dem Hobart^®-Mischer gemischt. Der Brei wird auf die vier Auftragwalzen eines Overton^®-Einfachtrommeltrockners aufgetragen. Die Trommel wird bei 0,54–0,55 MPa (78–80 psi) Dampfdruck (einer Temperatur von 161–162°C (322–324°F)) gehalten und wird mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 9 s/U (6,67 U/min) gedreht. Die Trommel hat einen Durchmesser von 30,5 cm (12 Zoll) und ist 50,8 cm (20 Zoll) lang. Infrarotwärme wird mit einem Infrarotstrahlungsheizer, Modell 1010, hergestellt von RAYMAX, St. Louis, Missouri, an die Außenoberfläche der Trommel angelegt. Die Heizer sind 55,9 cm (22 Zoll) lang und 10,2 cm (4 Zoll) breit. Die Heizer bieten eine Leistung von 1,6 W/cm² (10 W/in²), was eine Temperatur von bis zu 537,7°C (1000°F) bereitstellt. Die Heizer werden mit Prozesssteuereinrichtungen der Watlow-Reihe 988 gesteuert, hergestellt von Watlow, St. Louis Missouri. Der Infrarotheizer wird 5,08 cm (2 Zoll) von der Oberfläche der Trommel angeordnet. Eine dünne Plattenschicht von 0,013 cm (0,005 Zoll) bildet sich auf der Trocknertrommel. Die Platte mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 8,8% wird mit einem Abstreifmesser von der Trommel abgenommen und mit einem Comitrol^®-Mahlwerk auf eine solche Teilchengröße, dass höchstens 30% durch US-Standardsieb der Maschenweite 40 gehen. Die resultierenden Flocken umfassen ungefähr 22,1% Amylose, ungefähr 2,7 mg/100 g Vitamin C, haben einen WAI von ungefähr 8,83 und einen Spitzen-RVA von 143,42 RVA-Einheiten.
Beispiel 2
Ganze, rohe Russet-Burbank-Kartoffeln mit einem Feststoffgehalt von 21% werden in Wasser mit Raumtemperatur gewaschen, um Schmutz und jegliche Fremdstoffe zu entfernen. Die Kartoffeln werden dann 25 Minuten in Wasser gekocht. Die Kartoffeln werden dann mit einem Hobart^®-Fleischwolf mit Plattenöffnungen von 0,95 cm (3/8'') zerkleinert und mit einem Hobart^®-Mischer mit Rührschaufel für 1 Minute zerdrückt, um einen Kartoffelbrei zu erzeugen. Zehn Gramm Monoglycerid (Dimodan PVK, Danisco Co.), das vorher in Wasser dispergiert wird, werden zu dem Brei hinzugefügt, und es wird für eine Minute in dem Hobart^®-Mischer gemischt. Der Brei wird auf die vier Auftragwalzen eines Overton^®- Einfachtrommeltrockners aufgetragen. Die Trommel wird bei 0,59 MPa (85 psi) Dampfdruck (einer Temperatur von 164°C (328°F)) gehalten und wird mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 20 s/U (3,0 U/min) gedreht. Die Trommel hat einen Durchmesser von 30,5 cm (12 Zoll) und ist 50,8 cm (20 Zoll) lang. Infrarotwärme wird mit einem Infrarotstrahlungsheizer, Modell 1010, hergestellt von RAYMAX, St. Louis, Missouri, erhältlich ist. Die Heizer sind 55,9 cm (22 Zoll) lang und 10,2 cm (4 Zoll) breit. Die Heizer bieten eine Leistung von 1,6 W/cm² (10 W/in²), was eine Temperatur von bis zu 537,7°C (1000°F) bereitstellt. Die Heizer werden mit Prozesssteuereinrichtungen der Watlow-Reihe 988 gesteuert, hergestellt von Watlow, St. Louis Missouri. Der Infrarotheizer wird 5,08 cm (2 Zoll) von der Oberfläche der Trommel angeordnet. Eine dünne Plattenschicht von 0,018 cm (0,007 Zoll) bildet sich auf der Trocknertrommel. Die Platte mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,9% wird mit einem Abstreifinesser von der Trommel abgenommen und mit einem Comitrol^®-Mahlwerk auf eine solche Teilchengröße, dass höchstens 30% durch US-Standardsieb der Maschenweite 40 gehen. Die resultierenden Flocken umfassen ungefähr 19,4% Amylose, ungefähr 8,1 mg/100 g Vitamin C, haben einen WAI von ungefähr 7,94 und einen Spitzen-RVA von 92, 83 RVA-Einheiten.
Beispiel 3
Eine 50:50-Mischung aus ganzen rohen Russet-Burbank-Kartoffeln und Bintje-Kartoffeln mit einem Feststoffgehalt von 20,5% wird mit Wasser gewaschen, gespült und gebürstet. Die ganzen Kartoffeln werden ungefähr 22 Minuten mit Dampf gegart (0,14 MPa (20 psi)). Die Kartoffeln werden dann zerstampft, um einen Kartoffelbrei zu erzeugen. Nach dem Garen wird Weizenstärke in einem Anteil von 6,3% (Trockenbasis) zu dem Kartoffelbrei gegeben, und während des Übertragens des Breis auf den Trommeltrockner wird gemischt. Die Maische, der die Stärke umfasst, wird oben auf drei Trocknertrommeln aufgetragen (Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6). Es werden keine Infrarotheizer eingesetzt. Die Drücke, Temperaturen und Geschwindigkeit der Trommeln sind in der nachstehenden Tabelle aufge führt. Die Trommeln haben einen Durchmesser von 1,5 m (5 Fuß) und eine Länge von 4,9 m (16 Fuß). Auf den Trocknertrommeln wird eine dünne Maischenschicht geformt. Der Platte mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 5,98% wird mit einem Abstreifmesser von der Trommel abgenommen, kombiniert in einem Flockenschneider zum Sortieren und Mahlen auf eine solche Teilchengröße, dass höchstens 30% durch ein US-Standardsieb der Maschenweite 40 gehen. Das resultierende Coflockungsprodukt umfasst ungefähr 26,9% Amylose, ungefähr 12,3 mg/100 g Vitamin C, hat einen WAI von ungefähr 9,35 und einen Spitzen-RVA von 273,3 RVA-Einheiten.
Beispiel 4
Russet-Burbank-Kartoffeln mit durchschnittlich 21% Feststoffe und durchschnittlich 1,5% reduzierenden Zuckern werden mit Wasser gewaschen, abgespült und gebürstet. Die Kartoffeln werden leicht geschält, in Scheiben von 14,3 mm (9/16'') Dicke geschnitten und dann gegart. Die Kartoffelflocken werden nach drei unterschiedlichen Sätzen von Verfahrensbedingungen hergestellt.
(1) Vergleichsflocken bezieht sich auf Flocken, die unter Vergleichsbedingungen hergestellt werden; (2) WS-Flocken bezieht sich auf Kartoffelflocken, die Weizenstärke enthalten; und (3) WS+IR-Flocken bezieht sich auf Kartoffelflocken, die Weizenstärke enthalten und mit einer Kombination von Trommeltrockner und Infrarotheizung getrocknet werden.
Die Vorbehandlung der Kartoffeln ist in allen Fällen gleich (Vergleich, WS und WS+IR), mit Ausnahme einer geringfügig kürzeren Schälzeit für die WS- und WS+IR-Flocken. Ein erheblicher Unterschied wird in den Garungsverfahren gemacht, wo die Garungszeit von 35 min (Vergleich) auf 27 min (WS und WS+IR) gesenkt wird. Die Zugaberate der Emulgatorlösung ist für alle Durchläufe 142l/h. Die Konzentration des Emulgators in der Lösung beträgt ungefähr 5,2%. Dies bedeutet effektiv eine Zugaberate von 0,49% in dem Endprodukt (Flocken). Die Zugaberate der Citronensäure ist 60 ppm auf Grundlage der Endproduktflocken. Der Hauptzweck der Zugabe von Citronensäure ist die Verlängerung der Haltbarkeitsdauer des fertigen Produkts, möglicherweise durch Komplexierung von Metallionen, die in Kartoffelflocken natürlich vorkommen. Während der Tests sinkt die Menge an zu dem Brei hinzugefügten Wasser von einem typischen Wert von 250 kg/h (550 lb/h) für 4 Trommeln auf 0 kg/h. Für Kartoffelflocken, die Weizenstärke (erhältlich von ADM Co.) enthalten, wird die Weizenstärke mit einer Rate von 5,0% der Endproduktflocken in den Brei dosiert.
Das TA- (Texturanalyse) Rückextrusionsverfahren wird zum Messen der Festigkeit des Breis verwendet, und die durchschnittliche Festigkeit [Pond] für die 27 min Garungszeit ist 3012, während die durchschnittliche Festigkeit [Pond] für die 35 min Garungszeit 2606 ist. Alle Messungen basieren auf einer Sonde von 35 mm Durchmesser. Deshalb gibt es eine 14% ige Erhöhung in der Festigkeit des Breis, wenn die Garungszeit von 35 min auf 27 min reduziert wird. Harte Stücke im Brei erhöhen sich zahlenmäßig von 8,5 Stücken/2000 g des Breis für reguläre Garung (35 min Garungszeit) auf 34 Stücken/2000 g des Breis für reduzierte Garung (27 min Garungszeit). Es ist wichtig, die Größe ungegarter Stücke auf 6 mm (¼'') zu begrenzen, da dies der Spalt zwischen der Trommel und den Walzen ist. Wenn die Stücke größer sind, sitzen sie auf der Walze und blockieren die Anlagerung des Breis auf der Trommel, bis sie ausreichend garen und sich zu Stücken unter 6 mm (¼'') zersetzen.
Vier Trommeltrockner (Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3, Nr. 4) mit einem Durchmesser von 1,5 m (5 Fuß) und einer Länge von 4,9 m (16 Fuß) werden zur Herstellung von Flocken dieser Erfindung verwendet. Die Infrarotplatten sind nur um einen Trommeltrockner (Nr. 2) angeordnet. Verfahrensbedingungen, die zur Herstellung der Flocken dieses Beispiels verwendet werden:
Das elektrische Steuersystem beinhaltet eine Dualsteuerungsstrategie für die IR-Platten. Sie können entweder durch Messen der Plattentemperatur oder durch Anpassen des Plattenleistungsverbrauchs gesteuert werden. Es werden beide Systeme eingerichtet, um den Ausfall von Platten durch Thermopaardurchbrennen zu vermeiden. Elektrisches Steuersystem für IR-Platten
Der maximale Leistungsverbrauch von IR-Platten (alle Heizer bei 100%) ist 126,72 kW. Der beobachtete Leistungsverbrauch oszilliert ±5 kW um den Sollwert. Siehe 12A. Die maximale Temperatur, die mit dem vorliegenden System erreicht werden kann (Leistungsdichte = 23,3 kW/m² (15 W/in²)), ist 494°C (920°F).
12B zeigt die Verteilung von IR-Platten und Leistung, wie am niedrigsten Punkt des Trommeltrockners eingerichtet. Es gibt 5 Gruppen von IR-Heizern (A, B, C, D und E), die sich am niedrigsten Punkt der Trommel und im Anschluss an die letzte Breianlagerungswalze befinden. Die Platten und Kanäle werden mit Zwangskonvektion gekühlt, um Überhitzung des Elektrodrahtsystems zu verhindern.
Während des in Beispiel 4 dargestellten Tests erhaltene Flockengualitätsdaten
Die vorstehenden Qualitätsdaten zeigen, dass bei Abnahme der Arbeitseingabe in die Flocken der WAI sinkt. Es gibt ein erhebliches Abfallen von Vergleichszu WS-Flocken; dies kann der Abnahme der Garungszeit (von 35 min auf 27 min) zugeschrieben werden. Die Abnahme des WAI von WS- zu WS+IR-Flocken wird der kürzeren Verweilzeit der Flocken auf der Trommel zugeschrieben (gesenkt um 14%). In allen Fällen ist die Konzentration von Amylose ähnlich. Reduziertes Garen senkt die Konzentration von Amylose durch Ver mindern von Zellschädigung und nachfolgendem Austreten der Zellinhalte, aber die Zugabe von Weizenstärke gleicht die Reduzierung aus. Verfahrensbedingungen für die drei in Beispiel 4 erörterten Tests
Die Daten in der vorstehenden Tabelle zeigen die durchschnittlichen Verfahrensbedingungen während der drei Durchläufe. Die Garungszeit wird von 35 min auf 27 min gesenkt. Die durchschnittliche IR-Plattentemperatur ist 454°C (850°F) für die Tests. Der durchschnittliche Leistungsverbrauch des Systems ist 100 kW (entspricht der Verdampfung von 160 kg Wasser/h). Der durchschnittliche Dampffluss ist am höchsten an Trommel Nr. 2 (wobei Infrarotplatten unter dem Trommeltrockner angeordnet sind). Die Trommel-U/min zeigt deutlich einen Unterschied zwischen Trommel Nr. 2 (IR) und den anderen drei Trommeln. Trommeln 1, 3 und 4 haben dieselbe durchschnittliche U/min in dem Test mit einer sehr ähnlichen Standardabweichung. Es ist zu sehen, dass der Unterschied zwischen der U/min von Trommel Nr. 2 im Vergleich zu den Werten von Trommeln 1, 3 und 4 statistisch signifikant ist.
Die nachstehende Tabelle zeigt die hauptsächlichen Verfahrensparameter für die verschiedenen Trommeltrockner. Trommel Nr. 2 ist die einzige mit Infrarotplatten. Vergleich der Verfahrensbedingungen für Trommeln 1–4
Die nachstehende Tabelle bietet einen Überblick über alle anderen gemessenen Prozessvariablen.
Die nachstehende Tabelle veranschaulicht den Anstieg in der Produktionsgeschwindigkeit mit der Zugabe von Weizenstärke zu dem Brei und IR-Platten zu der Trommel (zusätzliche Energiequelle). Die Kombinationswirkung der zwei Technologien führt zu einem Anstieg in der Produktionsgeschwindigkeit von 17,5% hinsichtlich der Vergleichsproduktion.
Produktionsgeschwindigkeit für die Kartoffelflocken dieser Erfindung.
13A, B und C und 14A, B, C und D sind Mikroaufnahmen von Kartoffelzellen in Kartoffelflocken, die gemäß dem in diesem Beispiel beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Es gibt einen erheblichen Unterschied in Zellbruch sowie Zellausdehnung zwischen den mit herkömmlichen Verfahren hergestellten Kartoffelflocken und den mit dem Verfahren von Beispiel 4 hergestellten. Die mit herkömmlichen Verfahren hergestellten Kartoffelflocken zeigen sehr hohe Anteile an aufgebrochenen Zellen sowie einen großen Bereich der Zellausdehnung intakter Zellen (13A, B und C). Die ist ein Anzeichen für ungleichmäßige Garung, die zu einigen überkochten Zellen und zu einigen unterkochten Zellen führt. Die Zellausdehnung liegt im Bereich von 100 bis 300 μm im Durchmesser. Die mit dem Verfahren von Beispiel 4 hergestellten Kartoffelflocken (14A, B, C und D) zeigen einen Prozentsatz aufgebrochener Zellen von weniger als 20%, und die Kartoffelzellen zeigen gleichmäßige Ausdehnung. Der Bereich der Ausdehnung ist von 100 bis 250 um im Durchmesser.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines stärkehaltigen Produkts, umfassend: (a) Bereitstellen eines stärkehaltigen Materials, wobei das stärkehaltige Material ein oder mehrere Enzyme umfasst, die in der Lage sind, eine Bräunung, eine Lipidoxidierung oder eine Hydrolysierung von Cellulosematerial zu bewirken; (b) teilweises Garen des stärkehaltigen Materials für einen vorgegebenen Zeitraum und bei einer Temperatur, die ausreichend ist, um eines oder mehrere der Enzyme im Wesentlichen zu deaktivieren, um enzymatische Bräunung zu reduzieren, und das Enzym, das für die Teilhydrolyse von Cellulosematerial verantwortlich ist, zu aktivieren und ausreichend, um die Zelltrennung zu aktivieren; die Stärke mindestens teilweise zu gelatinisieren; und das Zerbrechen von Stärkezellen bei weniger als 70 Prozent, vorzugsweise weniger als 40 Prozent zu halten; (c) Zerkleinern des teilweise gegarten stärkehaltigen Materials, um einen nassen Maischebrei zu erzeugen; und (d) Trocknen des nassen Maischebreis, um ein getrocknetes Produkt mit einem Feuchtigkeitsgehalt unter 15% auf fettfreier Basis zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das stärkehaltige Material Polyphenoloxidase umfasst und wobei der Schritt des teilweisen Garens des stärkehaltigen Materials das Garen des stärkehaltigen Produkts für eine ausreichende Zeit, um die Polyphenoloxidase im Wesentlichen zu deaktivieren, ohne die Stärke vollständig zu gelatinisieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das stärkehaltige Material Protopectinase umfasst und wobei der Schritt des teilweisen Garens des stärkehaltigen Materials das Garen des stärkehaltigen Materials für eine ausreichende Zeit, um die Protopectinase im Wesentlichen zu aktivieren, ohne die Stärke vollständig zu gelatinisieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das stärkehaltige Material bis zu dem Punkt der maximalen Zelltrennung und gesteuerten Ausdehnung bei minimalem Zellbruch gegart wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des teilweisen Garens des stärkehaltigen Materials ausgewählt ist aus: Erwärmen des stärkehaltigen Materials mit Dampf; Eintauchen des stärkehaltigen Materials in Wasser mit einer Temperatur bei oder unter dem Siedepunkt; Erwärmen des stärkehaltigen Materials mit Mikrowellenenergie; und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des teilweisen Garens des stärkehaltigen Materials das Eintauchen des stärkehaltigen Materials in Wasser mit einer Temperatur von 80°C (176°F) bis 100°C (212°F) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Trocknungsschritt das Erwärmen des nassen Maischebreis mit einer Energiequelle, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus leitfähigen Wärmequellen, konvektiven Wärmequellen, Infrarotenergiequellen und Kombinationen davon, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Trocknungsschritt das Auflegen des nassen Maischebreis auf eine beheizte Oberfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Trocknungsschritt das Erwärmen des Maischebreis mit einer Infrarotenergiequelle gleichzeitig mit dem Auflegen des nassen Maischebreis auf die beheizte Oberfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Trocknungsschritt das Positionieren einer ersten Oberfläche des Maischebreis auf einer beheizten Trockenfläche und gleichzeitig das Erwärmen einer zweiten Oberfläche des Maischebreis mit einer Infrarotenergiequelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das stärkehaltige Material Kartoffeln umfasst, ausgewählt aus ungeschälten Kartoffeln, teilweise geschälten Kartoffeln, geschälten Kartoffeln und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Kartoffeln ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus ganzen Kartoffeln, Kartoffelscheiben, zerfaserten Kartoffeln, Kartoffelfäden und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Garens der Kartoffeln das Garen für eine ausreichende Zeit umfasst, um Kartoffeln mit einem Texturwert von 20 p bis 1000 p, vorzugsweise von 100 p bis 500 p in der Mitte zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zerkleinern des gegarten stärkehaltigen Materials durch Zerfasern und Zerstampfen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gegarte stärkehaltige Material weniger als 4% reduzierende Zucker umfasst, vorzugsweise weniger als 3% und mehr bevorzugt weniger als 2%.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Zugebens eines Flockungshilfsmittels zu dem nassen Maischebrei vor dem Trocknungsschritt umfasst, wobei das Flockungshilfsmittel bei der Zunahme freier Amylose, der Zunahme von Amylopektin, dem Verändern oder Modifizieren der Viskosität des Maischebreis, dem Verändern der Elastizität des Maischebreis, dem Modifizieren des Wasserabsorptionsindexes, dem Verstärken positiver Geschmacks reaktion, der Abnahme der Zellwandfestigkeit im Maischebrei oder dem Abändern des pH-Wertes des Maischebreis, um nichtenzymatische Bräunung des Maischebreis oder des aus dem Maischebrei hergestellten getrockneten Produkts zu reduzieren, wirksam ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Flockungshilfsmittel beim Verändern der Viskosität des Maischebreis wirksam ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Zugebens eines Flockungshilfsmittels zu dem nassen Maischebrei vor dem Trocknungsschritt umfasst, wobei das Flockungshilfsmittel beim Ergänzen des Gehalts des Maischebreis an freier Amylose wirksam ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Flockungshilfsmittel beim Ergänzen des Amylopektingehalts des Maischebreis wirksam ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Flockungshilfsmittel beim Modifizieren des Wasserabsorptionsindexes des Maischebreis wirksam ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Flockungshilfsmittel beim Verstärken der Erzeugung positiver Geschmacksreaktionen wirksam ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Flockungshilfsmittel beim Verändern der Kartoffelzellwandfestigkeit, Alterung, Oxidation oder Bräunung wirksam ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Zugebens einer unmodifizierten Stärke zu dem nassen Maischebrei vor dem Trocknungsschritt umfasst und wobei die Stärke ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Weizenstärke, Maisstärke, Tapioka, Reisstärke, Kartoffelstärke, Haferstärke, Sagostärke, Amaranth, Cassava, Gerste, Mehlsorten und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Zugebens einer vorgelatinisierten Stärke zu dem nassen Maischebrei vor dem Trocknungsschritt umfasst und wobei die Stärke ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Weizen stärke, Maisstärke, Tapioka, Reisstärke, Kartoffelstärke, Haferstärke, Sagostärke, Amaranth, Cassava, Gerste, Mehlsorten und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Zugebens einer chemisch veränderten Stärke zu dem nassen Maischebrei vor dem Trocknungsschritt umfasst und wobei die Stärke ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus vernetzten Stärken, substituierten Stärken und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner den Schritt des Zugebens unterschiedlicher Bestandteile zum Modifizieren der Rheologie der gegarten Kartoffeln vor dem Trocknungsschritt umfasst, wobei der Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Protein, Gummistoffen, Calciumsalzen, Basen, Säuren, Enzymen und Fasern.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das stärkehaltige Material Kartoffelscheiben mit einer Dicke von 0,31 bis 1,27 Zentimetern (0,12 bis 0,50 Zoll) umfasst und wobei die Kartoffelscheiben für 10 bis 25 Minuten mit Dampf gegart werden.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Kartoffelstücke für 7 bis 15 Minuten mit Dampf gegart werden.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das stärkehaltige Material ganze ungeschälte Kartoffeln umfasst und wobei die Kartoffeln in Wasser mit einer Temperatur von 80°C (176°F) bis 100°C (212°F) für 15 bis 40 Minuten gegart werden.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das stärkehaltige Material ganze ungeschälte Kartoffeln umfasst und wobei die Kartoffeln für 20 bis 35 Minuten mit Dampf gegart werden.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner den Schritt des Zugebens eines Materials zu dem nassen Maischebrei vor dem Trocknungsschritt umfasst, wobei das Material ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Natriumbisulfit, Citronensäure, Propylgallat, BHA, BHT, SAPP (Natriumpyrophosphat), Ascorbinsäure, Tocopherolen, Rosmarin, Salbei, Thymian, Majoran und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Trocknungsschritt das Erwärmen des Maischebreis mit einer Infrarotenergiequelle gleichzeitig mit dem Auflegen des nassen Maischebreis auf einer beheizten Oberfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Trocknungsschritt das Anordnen einer ersten Oberfläche des Maischebreis auf einer beheizten Trockenfläche und gleichzeitig das Erwärmen einer zweiten Oberfläche des Maischebreis mit einer Infrarotenergiequelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Trocknungsschritt das Verändern der Zellausdehnung und des -bruchs umfasst.
Getrocknete Kartoffelprodukte, die gemäß einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt werden, wobei die getrockneten Kartoffelprodukte ein Reduktionsverhältnis, definiert als das Verhältnis der Spitzenbereiche einer flüchtigen Geschmackstoffverbindung in dem herkömmlichen Produkt zu dem Produkt der Erfindung, für eine flüchtige Geschmackstoffverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 3-Methylbutanal, 2-Methylbutanal, Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Methional, Phenylacetaldehyd und Ethylpyrazin, von mindestens 2; mehr bevorzugt ein Reduktionsverhältnis von 2 bis 40 und noch mehr bevorzugt von 2 bis 10, für eine flüchtige Geschmackstoffverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 3-Methylbutanal, 2-Methylbutanal, Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Methional und Phenylacetaldehyd; und mehr bevorzugt von 2 bis 50 und noch mehr bevorzugt von 2 bis 20, für Ethylpyrazin, aufweisen.
Getrocknete Kartoffelprodukte mit einem Reduktionsverhältnis, definiert als das Verhältnis der Spitzenbereiche einer flüchtigen Geschmackstoffverbindung in dem herkömmlichen Produkt zu dem Produkt der Erfindung, für eine flüchtige Ge schmackstoffverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 3-Methylbutanal, 2-Methylbutanal, Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Methional, Phenylacetaldehyd und Ethylpyrazin, von mindestens 2; vorzugsweise von 2 bis 40, mehr bevorzugt von 2 bis 10, für eine flüchtige Geschmackstoffverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 3-Methylbutanal, 2-Methylbutanal, Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Methional und Phenylacetaldehyd; und vorzugsweise von 2 bis 50, mehr bevorzugt von 2 bis 20, für Ethylpyrazin.