NL1042009A

NL1042009A - METHOD AND DEVICE FOR EXTRUDING FOODSTUFFS

Info

Publication number: NL1042009A
Application number: NL1042009A
Authority: NL
Inventors: Jacobus Vervoort Marinus
Original assignee: Jacobus Vervoort Marinus
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2018-02-21
Also published as: NL1042009B1

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het extruderen van voedingsmiddelen voor humane consumptie, waarbij de werkwijze en de inrichting erop gericht zijn het mogelijke verlies aan voedingswaarde en kleur tijdens de extrusie te voorkomen of ten minste zoveel mogelijk te beperken. Dit wordt bewerkstelligd door ervoor te zorgen dat de ingrediënten van de voedingsmiddelen welke gevoelig zijn voor degradatie onder invloed van extrusie een kortere verblijftijd hebben in de extruder.The present invention relates to a method and an apparatus for extruding foodstuffs for human consumption, wherein the method and the apparatus are aimed at preventing or at least minimizing the possible loss of nutritional value and color during the extrusion. This is achieved by ensuring that the ingredients of the foodstuffs which are susceptible to degradation under the influence of extrusion have a shorter residence time in the extruder.

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET EXTRUDEREN VAN VOEDINGSMIDDELENMETHOD AND DEVICE FOR EXTRUDING FOODSTUFFS

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het extruderen van voedingsmiddelen voor humane consumptie, waarbij de werkwijze en de inrichting erop gericht zijn het mogelijke verlies aan voedingswaarde en kleur tijdens de extrusie te voorkomen often minste zoveel mogelijk te beperken. Dit wordt bewerkstelligd door ervoor te zorgen dat de ingrediënten van de voedingsmiddelen welke gevoelig zijn voor degradatie onder invloed van extrusie een kortere verblijftijd hebben in de extruder.The present invention relates to a method and an apparatus for extruding foodstuffs for human consumption, wherein the method and the apparatus are aimed at preventing the possible loss of nutritional value and color during the extrusion or at least limiting it as much as possible. This is achieved by ensuring that the ingredients of the foodstuffs which are susceptible to degradation under the influence of extrusion have a shorter residence time in the extruder.

Extrusie is een in de voedingsmiddelenindustrie reeds lang en veelvuldig toegepaste bereidingswijze, zowel voor de productie van sommige halffabrikaten als voor de bereiding van eindproducten. Er zijn reeds veel producten op de markt die met behulp van extrusie zijn geproduceerd. Enkele willekeurig gekozen voorbeelden hiervan zijn noedels, cornflakes en roomijs.Extrusion is a preparation method that has been used for many years in the food industry, both for the production of some semi-finished products and for the preparation of end products. There are already many products on the market that have been produced using extrusion. Some randomly chosen examples of this are noodles, cornflakes and ice cream.

In een extruder, zowel die van het type met een enkele als die van het type met twee of drie schroeven, wordt veel energie toegevoegd aan de te extruderen producten. Dit resulteert in hoge drukken en in een doorgaans significante toename van de temperatuur. Naast het bij extrusie beoogde strikt mechanische effect op de geëxtrudeerde massa kan er in geval van het extruderen van voedingsmiddelen derhalve als gevolg van de temperatuursverhoging ook bij voorbeeld garing of thermische degradatie optreden.In an extruder, both those of a single type and those of two or three screws, a lot of energy is added to the products to be extruded. This results in high pressures and in a generally significant increase in temperature. In addition to the strict mechanical effect on the extruded mass envisaged during extrusion, in the case of extruding foodstuffs, therefore, for example, cooking or thermal degradation may occur as a result of the temperature increase.

In een eerdere door de uitvinder van de onderhavige vinding onder nummer 1040696 ingediende Nederlandse octrooiaanvrage inzake de bereiding van voedingsmiddelen voor humane consumptie wordt een werkwijze beschreven voor de bereiding van, één of meer groenten omvattende, geëxpandeerde krokante voedingsmiddelen welke uiteindelijk in de vorm van granulaat onder meer als broodbeleg kunnen worden gebruikt.In a previous Dutch patent application filed by the inventor of the present invention under number 1040696 concerning the preparation of foodstuffs for human consumption, a method is described for the preparation of expanded crunchy foodstuffs comprising one or more vegetables, which ultimately end up in the form of granules can be used more as a sandwich spread.

Bij toepassing van die werkwijze volgens zijn eerdere vinding werd de uitvinder geconfronteerd met het feit dat sommige vitaminen en bio-actieve stoffen uit de, aan de te extruderen zetmeelrijke basisgrondstoffen, toegevoegde aardappelen, groenten en/of fruit door de hoge temperaturen die tijdens de extrusie optraden, werden 'gekraakt'. Het gevolg hiervan kan zijn dat de voedingswaarde van het eindproduct geringer is dan het zou kunnen/moeten zijn. Na analyse van dit verschijnsel werd een programma voor systematisch onderzoek naar mogelijke oplossingen geformuleerd, waarbij de extruder werd voorzien van middelen om de cilinder van de extruder te koelen. Het resultaat van dat onderzoek toonde aan dat het koelen van de cilinder van de extruder weliswaar leidde tot het voorkomen van het 'kraken' van vitaminen en bio-actieve stoffen uit de aan de geëxtrudeerde grondstoffen toegevoegde aardappelen, groenten en/of fruit, maar tegelijkertijd ook ongewenste effecten had op onder meer de textuur van het eindproduct.When applying this method according to his earlier invention, the inventor was confronted with the fact that some vitamins and bio-active substances from the potatoes, vegetables and / or fruit added to the starch-rich basic raw materials to be extruded due to the high temperatures that occurred during the extrusion occurred, were 'cracked'. The consequence of this may be that the nutritional value of the end product is less than it could / should be. After analyzing this phenomenon, a program for systematic research into possible solutions was formulated, whereby the extruder was provided with means to cool the cylinder of the extruder. The result of that research showed that the cooling of the cylinder of the extruder led to the prevention of 'cracking' of vitamins and bio-active substances from the potatoes, vegetables and / or fruit added to the extruded raw materials, but at the same time also had undesirable effects on, among other things, the texture of the end product.

Door het voor verder onderzoek niet kunnen beschikken over een extruder voor voedingsmiddelen aanvaardde de uitvinder een aanbod om gebruik te maken van een extruder welke ten behoeve van proeven met diverse kunststoffen gemodificeerd was. De modificatie betrof de aanwezigheid van een aansluiting met een doorvoer door de wand van de cilinder van de extruder, op een nagenoeg in het midden van de lengte van de cilinder van de extruder gelegen punt. Dit aansluitpunt op de extrudercilinder was gekoppeld aan een op de perszijde van een hogedrukpomp aangesloten leiding.Due to the fact that a food extruder was not available for further research, the inventor accepted an offer to make use of an extruder that had been modified for testing with various plastics. The modification concerned the presence of a connection with a passage through the wall of the cylinder of the extruder, at a point located substantially in the middle of the length of the cylinder of the extruder. This connection point on the extruder cylinder was coupled to a pipe connected to the discharge side of a high-pressure pump.

In afwijking van het beoogde systematische onderzoeksprogramma besloot de uitvinder op enig moment tijdens een test zonder koeling van de cilinder met behulp van de hogedrukpomp via de aansluiting in het midden van de cilinder rode bieten aan het mengsel toe te voegen. Het aldus verkregen extrudaat had een op de rode kleur van de bieten gelijkende rode kleur gekregen. Bij de proeven volgens zijn beoogde onderzoeksprogramma waarbij rode biet in dezelfde concentratie direct aan de grondstoffen was toegevoegd had het uiteindelijke extrudaat een grauwe of in het meest gunstige geval fletse kleur.Contrary to the intended systematic research program, the inventor decided at some point during a test without cooling the cylinder using the high-pressure pump to add red beets to the mixture via the connection in the middle of the cylinder. The extrudate thus obtained had a red color similar to the red color of the beet. In the tests according to its intended research program in which beetroot was added directly to the raw materials in the same concentration, the final extrudate had a dull or, in the most favorable case, faint color.

Op grond van de bovengenoemde toevallige ontdekking dat het niet direct vanaf het begin van het extrusieproces gezamenlijk met de zetmeelrijke basisgrondstof(fen) via de hopper 4 onder atmosferische omstandigheden aan de extruder voeden van de rode bieten, maar later op een meer in de richting van de uitlaat van de extruder gelegen punt met hoge druk in de cilinder van de extruder brengen van de rode bieten resulteerde in het behoud van de kleur van de rode biet, heeft de uitvinder bepaald of de vitaminen en bio-actieve stoffen met deze werkwijze ook in hoofdzaak behouden bleven. Dit bleek inderdaad in belangrijke mate het geval te zijn.On the basis of the above-mentioned accidental discovery that it is not directly from the start of the extrusion process that the red beets are fed together with the starch-rich basic raw material (s) via the hopper 4 to the extruder under atmospheric conditions, but later on to a lake in the direction of the outlet of the extruder point with high pressure in the cylinder of the extruder bringing the red beets resulted in the preservation of the color of the red beet, the inventor has determined whether the vitamins and bio-active substances also essential. This indeed proved to be the case to a large extent.

De volgende stap omvatte het creëren van een extrudeerinrichting voor het produceren van voedingsmiddelen voor humane consumptie waarbij de inrichting meerdere aansluitpunten verspreid over de lengte van de cilinder van de extruder omvat. Door gebruik te maken van één of meer van dergelijke aansluitpunten kan de mate van mechanische energie die in een ingrediënt wordt gestopt en de verblijftijd van bestanddelen van dat ingrediënt in de cilinder van de extruder onder de daarin optredende (relatief) hoge temperatuur en druk worden beperkt, terwijl de zetmeelrijke basisgrondstof wel een langer extrusieproces ondergaat.The next step involved creating an extruder for producing food for human consumption, the device comprising a plurality of connection points spread over the length of the cylinder of the extruder. By making use of one or more such connection points, the amount of mechanical energy that is put into an ingredient and the residence time of components of that ingredient in the cylinder of the extruder can be limited under the (relatively) high temperature and pressure occurring therein , while the starchy raw material undergoes a longer extrusion process.

Fig. 1 toont een schematische doorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van een extruder volgens de uitvinding omvattende een cilinder 1 met in de cilinder opgenomen schroeven 2 en 3, een hopper 4 voor het aan de extruder voeden van te extruderen grondstoffen en drie aansluitpunten 5, 6 en 7, verder ook wel injectiepunten genoemd, voor het onder hoge druk kunnen injecteren van ingrediënten, zoals bij voorbeeld aardappelen, groenten en fruit. Hoewel in het in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld een extruder met dubbele schroef is weergegeven, is de vinding niet beperkt to extruders met twee schroeven, doch kan deze ook slechts één of meer dan twee schroeven omvatten.FIG. 1 shows a schematic cross-section of an exemplary embodiment of an extruder according to the invention, comprising a cylinder 1 with screws 2 and 3 received in the cylinder, a hopper 4 for feeding raw materials to be extruded to the extruder and three connection points 5, 6 and 7, also known as injection points, for being able to inject ingredients under high pressure, such as potatoes, vegetables and fruit. Although in the exemplary embodiment shown in Fig. 1 a twin-screw extruder is shown, the invention is not limited to two-screw extruders, but can also comprise only one or more than two screws.

De uitvinding voorziet erin dat het aantal in de cilinderwand aanwezige injectiepunten kleiner of groter kan zijn dan het in fig. 1 schematisch weergegeven aantal van drie stuks. Tevens voorziet de uitvinding erin dat de verdeling van de injectiepunten over de lengte van de cilinder van de extruder elke gewenste verdeling kan omvatten.The invention provides that the number of injection points present in the cylinder wall can be smaller or larger than the number of three shown schematically in FIG. The invention also provides that the distribution of the injection points over the length of the cylinder of the extruder can comprise any desired distribution.

De aanwezigheid van meerdere over de lengte van de cilinder verdeelde injectiepunten verschaft meer mogelijkheden het eindresultaat te optimaliseren, als ook de mogelijkheid om bij voorbeeld de aardappelen op een andere plaats, dus via een ander injectiepunt, in de cilinder te brengen dan bij voorbeeld het fruit en/of groente.The presence of several injection points distributed over the length of the cylinder provides more possibilities to optimize the end result, as well as the possibility of, for example, bringing the potatoes into the cylinder at a different location, i.e. via a different injection point, than for example the fruit and / or vegetables.

Onder aardappelen, groenten of fruit wordt hier verstaan het gehele product of gedeelten ervan, zoals bij voorbeeld aardappelvezels, als gedeelte van de aardappel of citruspulp als onderdeel van de sinaasappel enz.. Voor de volledigheid moet worden aangegeven dat de term fruit, naast alle meer gangbare fruitsoorten, in de onderhavige context ook dadels, vijgen en kokos kan omvatten.Potatoes, vegetables or fruit is understood here to mean the whole product or parts thereof, such as, for example, potato fibers, as part of the potato or citrus pulp as part of the orange, etc. For the sake of completeness, it must be stated that the term fruit, in addition to all other conventional fruits, in the present context may also include dates, figs and coconut.

De verzameling van aardappelen of groente of fruit kan worden vermalen, gemousseerd en vervolgens gedeeltelijk worden ingedroogd, bij voorbeeld tot 25% droge stof, of verder worden gedroogd tot een gehalte aan droge stof van minimaal 88%. Deze ingedroogde ingrediënten kunnen vervolgens weer met vocht worden gemengd ter verkrijging van een injecteerbaar mengsel.The collection of potatoes or vegetables or fruit can be ground, mousseed and subsequently partially dried, for example up to 25% dry matter, or further dried to a dry matter content of at least 88%. These dried-in ingredients can then be mixed with moisture again to obtain an injectable mixture.

Injectie kan op diverse wijzen plaatsvinden, mits de injectiedruk hoger is dan de bij het injectiepunt heersende druk in de cilinder van de extruder. In een uitvoeringsvorm omvat de inrichting bij het injectiepunt een terugslagklep welke voorkomt dat de inhoud van de cilinder van de extruder in de hogedrukpomp kan worden geperst. De uitvinding omvat ook uitvoeringsvormen van de werkwijze en de inrichting waarbij de injectie van de verzameling van aardappelen en/of groenten en/of fruit in de cilinder van de extruder niet wordt bewerkstelligd met een hogedrukpomp maar met behulp van een kleinere extruder.Injection can take place in various ways, provided that the injection pressure is higher than the pressure in the cylinder of the extruder at the injection point. In one embodiment, the device comprises a non-return valve at the injection point which prevents the contents of the extruder cylinder from being squeezed into the high-pressure pump. The invention also comprises embodiments of the method and the device in which the injection of the collection of potatoes and / or vegetables and / or fruit into the cylinder of the extruder is not effected with a high-pressure pump but with the aid of a smaller extruder.

In de verdere beschrijving en in de conclusies verwijst de term injectiepunt naar een opening in de wand van de cilinder van de extruder welke een fluïdumdichte koppeling tussen de perszijde van een hogedruk pomp en het inwendige van de cilinder van de extruder mogelijk maakt. Een injectiepunt kan op elke gewenste plaats in de wand van de cilinder van de extruder worden aangebracht. In plaats van de perszijde van een hogedruk pomp kan de koppeling ook worden gemaakt met de uitlaat van een andere extruder die voor het doel van de injectie van aardappelen en/of groenten en/of fruit kan worden gebruikt.In the further description and in the claims, the term injection point refers to an opening in the wall of the cylinder of the extruder which allows a fluid-tight coupling between the pressure side of a high-pressure pump and the interior of the cylinder of the extruder. An injection point can be provided at any desired location in the wall of the extruder cylinder. Instead of the pressure side of a high-pressure pump, the coupling can also be made with the outlet of another extruder that can be used for the purpose of the injection of potatoes and / or vegetables and / or fruit.

Samenvattend kan worden gesteld dat de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door het feit dat de aardappelen en/of groenten en/of fruit door het stroomafwaarts van de hopper 4 door de wand van de cilinder in de cilinder injecteren van de aardappelen en/of groenten en/of fruit een, gemeten over een totale extrusiecharge, kortere verblijftijd in de extruder hebben dan de zetmeelrijke basisgrondstof of basisgrondstoffen, hierna basisgrondstoffen genoemd. Het moge duidelijk zijn dat de aanduiding aardappelen en/of groenten en/of fruit ook de toestand omvat waarin deze verkeren nadat zij, al dan niet na voorafgaande droging en menging met vocht, door een hogedrukpomp of door een extruder zijn getransporteerd.In summary, it can be said that the method according to the invention is characterized by the fact that the potatoes and / or vegetables and / or vegetables inject the potatoes and / or vegetables into the cylinder through the wall of the cylinder through the wall of the cylinder and / or fruit have a shorter residence time in the extruder, measured over a total extrusion charge, than the starch-rich basic raw material or basic raw materials, hereinafter referred to as basic raw materials. It will be clear that the designation potatoes and / or vegetables and / or fruit also includes the state in which they are after they have been transported by a high-pressure pump or by an extruder, whether or not after prior drying and mixing with moisture.

Er dient te worden opgemerkt dat ter verkrijging van een eindproduct met de beoogde eigenschappen en kenmerken het niet altijd mogelijk is de daarvoor benodigde concentratie aan aardappelen en/of groenten en/of fruit uitsluitend door middel van injectie te verkrijgen. De uitvinding voorziet er dan ook in dat in voorkomende gevallen een gedeelte van de totale concentratie aan aardappelen, groente en fruit (agf) in het eindproduct moet worden bereikt door middel van bijmenging van gedroogde agf bij de zetmeelrijke grondstof die het gehele extrusieproces doorloopt. In een uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze volgens de uitvinding wordt 15% gedroogde agf door bijmenging vóór de start van de extrusie aan de zetmeelrijke grondstof toegevoegd en 10% via injectie in de cilinder van de extruder. In een ander uitvoeringsvoorbeeld betreft het bij voorbeeld 5% door bijmenging en 20% via injectie.It should be noted that in order to obtain an end product with the intended properties and characteristics, it is not always possible to obtain the required concentration of potatoes and / or vegetables and / or fruit solely by means of injection. The invention therefore provides that, where appropriate, a part of the total concentration of potatoes, vegetables and fruit (fruit) in the end product must be achieved by admixing dried fruit and vegetable with the starch-rich raw material that goes through the entire extrusion process. In an exemplary embodiment of the method according to the invention, 15% of dried fruit is added to the starch-rich raw material by admixture before the start of the extrusion and 10% via injection into the cylinder of the extruder. In another exemplary embodiment, it concerns, for example, 5% by admixture and 20% by injection.

De in deze beschrijving besproken uitvoeringsvormen van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding en de in de figuur schematisch weergegeven uitvoeringsvorm van de inrichting zijn slechts enkele van de vele binnen het kader van de uitvinding mogelijke uitvoeringsvormen en dienen derhalve als niet-limitatief te worden beschouwd.The embodiments of the method and device according to the invention discussed in this description and the embodiment of the device schematically shown in the figure are only some of the many possible embodiments within the scope of the invention and should therefore be regarded as non-limitative.

Claims

A method for preparing a foodstuff for human consumption, starting from a starch-rich raw material, wherein the method comprises feeding the starch-rich raw material and potatoes and / or vegetables and / or fruit to an extruder, with the characterized in that at least a portion of the amount of potatoes and / or vegetables and / or fruit measured over the total duration of an extrusion charge has a shorter residence time in the extruder than the starchy raw materials.

Method according to claim 1, characterized in that the residence time of the at least a part of the amount of the potatoes, the vegetables and the fruit, respectively, can differ from each other.

A device for applying the method according to claim 1 or 2, characterized in that the device comprises an extruder with one or more injection points (5, 6, 7) in the wall of the cylinder of the extruder.

Device as claimed in claim 3, characterized in that the extruder comprises a screw extruder.