(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 13/51 EP B1 (13) (51) T3 Int.Cl. A23L 1/0 (06.01) A23L 1/217 (06.01) A23L 1/214 (06.01) B01J 19/ (06.01) A23L 1/216 (06.01) B02C 19/18 (06.01) (54) Tytuł wynalazku: Obróbka produktów spożywczych () Pierwszeństwo: AU AU (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 08/27 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 14/05 (73) Uprawniony z patentu: Simplot Australia Pty Limited, Mentone, AU (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 FRANCA CURULLI, Avondale Heights, AU MARIO KLINGLER, Sandringham, AU PRAYOUTH SUWANCHEWAKORN, Cheltenham, AU (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Sebastian Walkiewicz LDS ŁAZEWSKI DEPO I WSPÓLNICY SP.K. ul. Okopowa 58/ Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 Z-142/13 EP B Obróbka produktów spożywczych Opis Dziedzina wynalazku [0001] Niniejszy wynalazek odnosi się do przetworzonych produktów spożywczych, a w szczególności dotyczy tkanek roślinnych o wysokiej zawartości skrobi (typowo większej niż 5% skrobi), które są przetwarzane przed wprowadzeniem do obrotu i/lub podaniem konsumentom do konsumpcji (albo w postaci całej rośliny bulwiastej i tkanki roślinnej z włączeniem różnych części i rozmiarów). Niniejszy wynalazek przejawia się w różnych postaciach, włączając nowe metody obróbki produktów spożywczych. W niniejszym opisie, wysoki poziom skrobi oznacza poziom skrobi, który jest istotny (typowo > 5% wag./wag.) i jest taki, że w czasie obróbki uzyskuje się istotną odpowiedź. Na przykład, ziemniaki mają wysoką zawartość skrobi, typowo około 80% substancji stałych (które stanowią około % masy ziemniaka). [0002] W niniejszym opisie, jedynie w celu ilustracji, wynalazek zostanie opisany w odniesieniu do wykonań, mających zastosowanie do obróbki skrobiowych produktów spożywczych, takich jak ziemniaki, ale należy rozumieć, że niniejszy wynalazek nie jest koniecznie ograniczony w ten sposób i nowe podejścia opisane w niniejszym dokumencie mogą być stosowane w szerszym zakresie. Tło wynalazku [0003] Częściowo przetworzone lub całkowicie przetworzone produkty spożywcze pochodzą z różnych surowców spożywczych i korzystnie zaopatruje się klientów, w tym konsumentów domowych i restauracje, w taką przetworzoną żywność w formie, która może być szybko przygotowana do podania konsumentowi końcowemu, często z krótkim etapem pogrzania lub obróbki żywności. Na przykład, w przypadku placówek, w których podaje się frytki, wygodny może być zakup opakowań zbiorczych warzyw mrożonych, które można przetworzyć do przewidywalnej i atrakcyjnej postaci w wyniku krótkotrwałej obróbki termicznej w kuchni poprzez głębokie smażenie albo pieczenie w piekarniku. [0004] Tak więc, na rynku w wielu krajach istnieje zasadnicze zapotrzebowanie na produkty, takie jak frytki ziemniaczane produkowane poprzez cięcie ziemniaków na

3 35 2 krajankę o kształcie podłużnym z kwadratowym przekrojem poprzecznym, głęboko smażonej w celu otrzymania apetycznego gorącego produktu. Produkt korzystnie ma atrakcyjną zabarwioną stronę zewnętrzną z chrupiącą skorupką oraz miękkie mączne wnętrze. Istnieje zatem zapotrzebowanie na rynku na mrożoną, częściowo wstępnie podsmażoną krajankę ziemniaczaną (znaną również jako podsmażone frytki ziemniaczane), a takie rozwiązanie ułatwia przechowywanie i kontrolę magazynową w punktach sprzedaży przy zapewnieniu jednolitej jakości między partiami. Zyskuje się czas i skraca opóźnienie w punktach sprzedaży i unika tego, co inaczej spowodowałoby znaczne koszty pracy w przetwórstwie frytek z surowych ziemniaków. [0005] Typowy sposób wytwarzania mrożonych frytek mm jest następujący: (a) Ziemniaki najpierw myje się, a czasami następnie klasyfikuje pod względem jakości i wielkości dla różnych partii produktów. (b) Ziemniaki obiera się zazwyczaj w procesie z parą wodną pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze około 0 C przez około 14 sekund. (c) Ziemniaki tnie się, na przykład, na podłużne słupki o przekroju poprzecznym kwadratu o boku około mm, korzystnie w procesie cięcia nożem wodnym lub w podobnym procesie. (d) Słupki ziemniaczane dalej przetwarza się w celu usunięcia wadliwych słupków i oczek, a następnie myje. (e) Słupki ziemniaczane blanszuje się w procesie z gorącą wodą, przy czym w tym etapie zmniejsza się nadmiar wolnych cukrów na powierzchni słupków ziemniaczanych i przekształca enzymy do postaci nieaktywnej. Czasami blanszowanie przeprowadza się w dwóch etapach, mianowicie w etapie w wysokiej temperaturze około 83 C przez kilka minut, a następnie przeprowadza się etap w niskiej temperaturze, typowo około 73 C, zazwyczaj przez dłuższy okres. (f) Proces podsuszania przeprowadza się w celu zmniejszenia zawartości wody blanszowanych słupków. Gdy proces podsuszania przeprowadza się w temperaturze około 60 C, utarta masy wynosi zwykle około 12%. (g) Wstępne podsmażanie krajanki ziemniaczanej przeprowadza się w gorącym oleju w temperaturze około 190 C, przez odpowiedni okres wynoszący około 50 sekund. (h) Na koniec przeprowadza się zamrażanie w celu schłodzenia krajanki ziemniaczanej do temperatury około -18 C, gotowej do zapakowania, przechowywania i dystrybucji. [0006] Mrożona krajanka ziemniaczana wytworzona sposobem opisanym powyżej typowo będzie odpowiednia do końcowego smażenia w miejscu podawania w

4 35 3 odpowiednim oleju w temperaturze około 180 C przez około 3 minuty. Uważa się, że takie gorące frytki powinny być wytwarzane w punkcie sprzedaży w partiach, ale czas przetrzymywania po smażeniu jest krótki, a tym samym należy wytwarzać częściej mniejsze partie frytek, a w wielu przypadkach frytki są odrzucane z powodu uszkodzonej tekstury. Takie gorące frytki mogą być podatne na stopniowe wiotczenie podczas przetrzymywania w wyniku migracji wilgoci z wnętrza produktu na powierzchnię. [0007] Oprócz od dawna pożądanego, gdzie to możliwe, zapewnienia ekonomicznego sposobu przetwarzania i ewentualnej poprawy atrakcyjności oraz zadowolenia konsumentów z produktu końcowego, również od dawna wiadomo, że zachodzi znaczne wchłanianie olejów kuchennych do produktów skrobiowych, takich jak frytki, które przygotowuje się poprzez smażenie. Znane są niekorzystne skutki zdrowotne żywności o względnie wysokim poziomie tłuszczu i, przynajmniej w przypadku frytek, w typowych procesach uzyskuje się w sposób nieunikniony wysoką zawartość tłuszczu w produkcie końcowym. [0008] Pomimo takiej charakterystyki obecnych procesów obróbki żywności, w branży przetwarzania żywności skrobiowej, takiej jak ziemniaki, na produkty, takie jak frytki, w zasadzie wprowadzono niewielkie zmiany w dłuższym okresie. [0009] W US ujawniono sposób i urządzenie do obróbki zbóż i nasion zanieczyszczonych mikotoksynami wytwarzanymi przez grzyby za pomocą ultradźwięków. Proces może powodować detoksykację zbóż i nasion. [00] W SU A1 ujawniono sposób zmniejszenia zużycia energii podczas przygotowywania smażonej żywności, na przykład poprzez działanie na plasterki ziemniaków falami ultradźwiękowymi podczas procesu smażenia w ośrodku olejowym. Streszczenie wynalazku [0011] Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie procesów stosowanych względem żywności na bazie skrobi, zapewniających możliwość przeprowadzenia różnych i użytecznych zmian w stosunku do metod, urządzeń i/lub produktów w przemyśle spożywczym. [0012] Cel ten osiąga się za pomocą sposobu określonego w zastrzeżeniu 1. [0013] Niniejszy wynalazek dotyczy sposobów, w których wykorzystuje się przetwarzanie, zwłaszcza części powierzchniowej elementu spożywczego na bazie skrobi, w celu umożliwienia wytworzenia zmodyfikowanej powierzchniowej struktury komórkowej, która w późniejszych etapach pozwala na dostarczenie konsumentowi atrakcyjnych właściwości, co najmniej w aspekcie tekstury i odczucia w ustach, pozostawiając części wewnętrzne zasadniczo niezmienione; elementy spożywcze

5 35 4 przetwarza się za pomocą wybranego promieniowania akustycznego przez wybrany okres, odpowiednie dla określonego zastosowania, a korzystne lub optymalne warunki określa się na podstawie odpowiednich eksperymentów z poszczególnymi rodzajami i gatunkami materiału spożywczego. [0014] Wykonania niniejszego wynalazku są ukierunkowane na wytwarzanie zmodyfikowanej powierzchniowej struktury komórkowej, która składa się ze wzbogaconych składników ściany komórkowej (pektyny, hemicelulozy itd.), w przeciwieństwie do tej, w której dominuje uwodniona skrobia. [00] Twórcy wynalazku ustalili, że wybrane ultradźwiękowe promieniowanie akustyczne jest szczególnie skuteczne i wygodne, zwłaszcza w odniesieniu do produktów ziemniaczanych na etapie przetwórstwa spożywczego, przed jakąkolwiek obróbką termiczną. Tak więc, w jednym aspekcie wynalazek polega na sposobie przetwarzania zasadniczo surowych elementów spożywczych tkanki roślinnej o względnie wysokiej zawartości skrobi, obejmującym zastosowanie energii ultradźwiękowej do elementów spożywczych przed każdym etapem obróbki termicznej w podwyższonej temperaturze. [0016] Jednak w niektórych wykonaniach, produkt już może mieć podwyższoną temperaturę (na przykład w przypadku blanszowania w wysokiej temperaturze). [0017] Wynalazek, w jednym aspekcie, dotyczy sposobu przetwarzania elementów spożywczych tkanki roślinnej, o strukturze komórkowej o dużej zawartości skrobi, obejmującego umieszczenie elementów spożywczych w cieczy wodnej i przykładanie energii akustycznej o wybranym profilu częstotliwości, energii i czasu w celu modyfikacji struktury komórkowej części powierzchniowej elementów spożywczych poprzez usuwanie składników ze struktury komórkowej i wytwarzanie części powierzchniowej na bazie pektyn otaczającej część rdzeniową i przystosowanej do działania jako bariera w kolejnym procesie obróbki termicznej w wysokiej temperaturze, przy czym modyfikacja struktury komórkowej pozwala na uzyskanie i utrzymanie części powierzchniowej o stosunkowo niskiej wilgotności oraz zasadnicze utrzymanie wilgoci w części rdzeniowej po kolejnych procesach obróbki termicznej. [0018] Temperaturę produktu, na który działa się energią akustyczną, również można wybrać tak, aby zapewnić korzystne wyniki. [0019] W jednej postaci, wynalazek dotyczy sposobu przetwarzania elementów spożywczych tkanki roślinnej, o strukturze komórkowej o dużej zawartości skrobi, obejmującego umieszczanie elementów spożywczych w ośrodku wodnym (który może stanowić woda lub ośrodek wodny z rozpuszczonymi substancjami) i zastosowanie energii akustycznej o wybranym profilu częstotliwości, energii, temperatury i czasu do

6 35 5 modyfikacji części powierzchniowej elementów spożywczych poprzez stymulowanie reakcji w tkance, wywołującej jeden lub większą liczbę procesów spośród demetylowania pektyn, polimeryzacji związków fenolowych, syntezy wosku i hydrolizy skrobi oraz promowania spójności międzykomórkowej na strukturze powierzchni. [00] Alternatywnie, wynalazek można zdefiniować jako włączony do sposobu przetwarzania zasadniczo surowych elementów spożywczych tkanki roślinnej o stosunkowo wysokiej zawartości skrobi, obejmującego zastosowanie energii ultradźwiękowej względem elementów spożywczych, zwykle przed każdym etapem obróbki termicznej w podwyższonej temperaturze, w celu ułatwienia usuwania wolnych cukrów, białka i skrobi z części powierzchniowej elementów spożywczych i zatężenia polimerów ścian komórkowych, co powoduje powstanie struktury powierzchni umożliwiającej poprawę tekstury. Ta poprawa tekstury może pozwolić na modyfikację procesu smażenia. [0021] Jeszcze kolejną postacią wynalazku jest sposób, w którym cieczą wodną jest kąpiel wodna w temperaturze w zakresie od 5 C do 1 C. [0022] Warianty wynalazku mogą być stosowane do otrzymywania krajanki ziemniaczanej do wytwarzania frytek, gdzie zasadniczo surową krajankę ziemniaczaną poddaje się działaniu ultradźwięków w odpowiednich warunkach. Jeden zestaw odpowiednich warunków obejmuje stosowanie energii ultradźwiękowej w zakresie od około 0 Hz do 5 MHz, na przykład poprzez włączenie składnika o wysokiej częstotliwości w zakresie od 170 khz do 5 MHz i składnika o niskiej częstotliwości w zakresie od 0Hz do 270 khz. [0023] Zasadniczo odpowiednie jest przetwarzanie produktu za pomocą energii ultradźwiękowej przez czas rzędu sekund do około minut w temperaturze pokojowej lub w temperaturze podwyższonej do 1 C, a optymalne warunki można osiągnąć dla całych ziemniaków lub krajanki ziemniaczanej o szczególnych wymiarach dla określonych ogólnych procesów i szczególnych gatunków ziemniaka. [0024] W procesie przetwórstwa spożywczego, takim jak obróbka krajanki ziemniaczanej, wstępnym etapem w niektórych procesach jest blanszowanie. Skrobia stanowi około 80% stałej materii ziemniaków. Skrobia jest syntezowana biochemicznie i przechowywana w pojedynczych pakietach zwanych granulkami, które znajdują się wewnątrz matrycy komórkowej. W przypadku ziemniaków, skrobia zawiera amylozę i amylopektynę w stosunku około 1-3. Skrobia jest nierozpuszczalna w wodzie, ale po podgrzaniu do temperatury około 65 C granulki skrobi chłoną wodę i zaczynają pęcznieć powodując zmiany w strukturze i kształcie błony komórkowej. Wewnętrzna struktura

7 35 6 komórki w ten sposób otwiera się, następuje rozdzielenie komórek z uwolnieniem uwięzionego gazu izolacyjnego i ułatwieniem transportu wody kapilarnej. Wewnętrzna struktura rozwija się zatem w wyniku żelatynizacji skrobi. Szczególnie w przypadku frytek, ziemniaki wymagają optymalnego blanszowania, z powodu problemów spowodowanych nadmiernym lub niedostatecznym blanszowaniem. Pożądane jest wytworzenie mącznej wewnętrznej tekstury o wysokiej jakości. [00] Należy przyjąć odpowiedni schemat uwzględniając blanszowanie w stosunkowo wysokiej temperaturze i krótkim czasie (zazwyczaj około 83 C), zapewniający dobrą mączystość, ale jedynie słabe wypłukiwanie cukrów. Niższa temperatura i dłuższy czas blanszowania (zwykle około 73 C) skutkują mniejszą mączystością, ale silniejszym wypłukiwaniem cukrów. [0026] W przypadku produktów, takich jak frytki, ostatecznie życzeniem konsumenta jest uzyskanie jednolitego zabarwienia lub zbrązowienia. Obserwuje się, że przetwarzanie ziemniaków powoduje uwalnianie cukrów redukujących, ale jeśli cukry znajdują się na poziomie wyższym od poziomu akceptowalnego dla właściwego rozwoju barwy w końcowej obróbce termicznej w kuchni, może zajść nadmierne brązowienie i faktycznie nierównomierne brązowienie, co nie jest akceptowane przez konsumentów. Wskazuje się, że ziemniaki mają zmienne stężenia cukru ze względu na wpływ szeregu czynników, w tym genetyki roślin, warunków uprawy i warunków przechowywania. Blanszowanie powoduje wypłukiwanie cukrów i dlatego kontrola blanszowania jest wskazana do kontroli jakości produktu. [0027] W wykonaniach według niniejszego wynalazku proponuje się integrację nowych koncepcji przetwarzania z blanszowaniem, zwłaszcza gdy produktem spożywczym są ziemniaki przeznaczone na frytki. Jedną z możliwości jest zastosowanie energii ultradźwiękowej po obraniu i pokrojeniu ziemniaków w słupki. Obróbkę można realizować w wodnym ośrodku przed etapem blanszowania, ale inne wykonania obejmują przeprowadzanie obróbki ultradźwiękowej w czasie blanszowania albo nawet po blanszowaniu. [0028] Warianty wynalazku obejmują wprowadzanie energii ultradźwiękowej podczas obierania ziemniaków, na przykład obierania parowego ziemniaków, i/lub w trakcie krojenia ziemniaków oraz, ewentualnie, wprowadzania energii ultradźwiękowej w czasie etapu obróbki polegającej na wstępnym blanszowaniu. Energia ultradźwiękowa może być stosowana w jednym lub większej liczbie tych etapów. [0029] Badania przeprowadzone przez autorów niniejszego wynalazku, w szczególności w odniesieniu do frytek, wskazują, że w porównaniu z typowymi procesami,

8 7 wykonania wynalazku stwarzają możliwość osiągnięcia niektórych lub wszystkich z następujących korzyści: poprawa teksturalnych i funkcjonalnych właściwości produktów z ziemniaków; wytwarzanie produktu mającego większą trwałość teksturalnej chrupkości i dłuższy możliwy okres przetrzymywania po obróbce termicznej w wysokich temperaturach i w temperaturze otoczenia, zapewnienie poprawy tekstury, co umożliwia modyfikację warunków smażenia w celu uzyskania mniejszego wchłaniania oleju bez utraty tekstury w porównaniu do konwencjonalnie przetworzonego produktu; zwiększenie odzysku produktów ubocznych ziemniaka (skrobie); możliwość pominięcia etapu wstępnego podsmażania lub zmniejszenia temperatury i/lub czasu takiego przetwarzania; możliwość stosowania alternatywnych odmian ziemniaka, w tym tych o niższej zawartości substancji stałych (< 18,5%); poprawa powierzchniowego transferu masy z poprawą efektywności energetycznej; uproszczony proces blanszowania przy pojedynczej temperaturze i zmniejszenie całkowitego czasu blanszowania; poprawa jakości tekstury ziemniaków gorszej jakości (na przykład tych, które mają niski turgor); zwiększone wymywanie cukrów endogennych; oraz ograniczenie pękania frytek pół-zamrożonych i poddanych obróbce termicznej w kuchni przed, odpowiednio, ostatecznym przygotowaniem i konsumpcją. Krótki opis figur [00] Opis wykonania niniejszego wynalazku zostanie przedstawiony w odniesieniu do załączonych figur, gdzie: Figura 1 przedstawia widok z góry tradycyjnego procesu produkcyjnego frytek, do którego wprowadza się dodatkowe etapy w celu uzyskania obecnego wykonania według wynalazku oraz Figura 2 przedstawia schematycznie urządzenie do realizacji sposobu według wykonania niniejszego wynalazku. Szczegółowy opis figur [0031] Figura 1 przedstawia, po lewej stronie, konwencjonalny proces produkcji frytek ze wskazaniem modyfikacji według wynalazku po prawej stronie.

9 8 [0032] Można stosować wiele odmian ziemniaków. Niektóre z nich można przechowywać przez wiele miesięcy, ale niektóre należy zużyć w ciągu kilku tygodni. Podczas przechowywania następuje akumulacja cukru. Konwencjonalnie, etapy obejmują: (i) kondycjonowanie ziemniaków w temperaturze 14 C przez 48 godzin; (ii) mycie, sortowanie według rozmiaru i jakości; (iii) obieranie parowe przez około 14 sekund w temperaturze 4 C i pod ciśnieniem 16 bar; (iv) ciecie nożem wodnym na słupki o wymiarach poprzecznych 7- mm; (v) blanszowanie albo w temperaturze C w ciągu 2-6 minut, albo w temperaturze C przez 5-14 minut; (vi) podsuszanie w temperaturze C w celu osiągniecia 2-17% utraty masy w stosunku do zawartości substancji stałych na poziomie %; (vii) panierowanie (ewentualny etap); (viii) wstępne podsmażanie w oleju przez -72 sekund w temperaturze C; i (ix) szybkie zamrażanie do temperatury -18 C i przechowywanie w tej temperaturze. [0033] Kolejnym konwencjonalnym ewentualnym etapem jest, po blanszowaniu, przeprowadzanie etapu zanurzania, typowo poprzez zanurzanie słupków ziemniaczanych w rozcieńczonym roztworze dekstrozy w celu równomiernego powleczenia krajanki ziemniaczanej cukrem dla osiągnięcia jednolitego zabarwienia i zanurzanie w roztworze środka maskującego dla zapobieżenia, po obróbce termicznej w kuchni, ciemnieniu i przebarwianiu. [0034] W pierwszym wariancie, po pocięciu nożem wodnym, przeprowadza się ultradźwiękową obróbkę słupków przez 1- minut w temperaturze 4 C do 70 C przy mieszanych częstotliwościach w zakresie od 0 Hz do 5 MHz, ze słupkami ziemniaczanymi umieszczonymi w wodzie lub innym ośrodku. [0035] W drugim wariancie, alternatywnie lub dodatkowo, obróbka ultradźwiękowa trwa przez 5 sekund do minut, w etapie blanszowania w temperaturze C przy mieszanych częstotliwościach w zakresie od 0 Hz do 5 MHz. [0036] W trzecim wykonaniu, ewentualnie dodatkowo po etapie podsuszania, stosuje się ogrzewanie promiennikowe i/lub ogrzewanie mikrofalowe w temperaturze C przez sekund do 4 minut w celu zwiększenia stopnia podsuszenia, utwardzenia powierzchni i wytworzenia skorupki.

10 35 9 [0037] Figura 2 przedstawia schematycznie wariant wynalazku w jednym etapie w całym procesie wytwarzania frytek, w którym pocięte słupki ziemniaków lub krajanka ziemniaczana przemieszczają się przez naczynie zawierające wodę 22 jako ośrodek transportowy w naczyniu 24. Przetworniki ultradźwiękowe 26 i 28 są umieszczone, odpowiednio, w sąsiedztwie dna i boku naczynia 24 i są zasilane przez odpowiednie źródła ultradźwięków A i B. [0038] Warunki robocze w jednym wariancie obejmują operowanie jednym przetwornikiem przy częstotliwości w zakresie od 0 Hz do 5 MHz, a drugim przy wyższej częstotliwości powyżej 170 khz. Zaleca się moc w zakresie od 0,01 do 00 W/cm 2 przy temperaturach przetwarzania dla produktów spożywczych w zakresie 4-65 C (zwiększyć zakres do wyższych temperatur jak wyżej) i czasach obróbki w zakresie od 1 do minut. Odpowiednie specyficzne przetwarzanie słupków ziemniaczanych o kwadratowym przekroju poprzecznym o boku mm jest następujące, gdy stosowane w etapie wstępnego blanszowania: przetwornik 28, działający przy 1MHz przez czas minut, przy mocy 16,7 wata/litr; przetwornik 26, działający przy 40 khz, przez czas minut, przy mocy 53,3 wata/litr; temperatura wody 55 C. [0039] Jednakże korzystnie, przetwornik 28 może działać przy 400 khz przy mocy około watów/litr. [0040] Proces z figury 1 ilustruje ultradźwiękową obróbkę stosowaną przed i/lub podczas blanszowania, ale obróbkę można także przeprowadzać po blanszowaniu. Omawiana obróbka może być stosowana w jednym lub większej liczbie tych etapów. [0041] Jednakże, stosowanie energii ultradźwiękowej podczas płukania może być uważane za potrzebne do zwiększenia usuwania substancji obcych z powierzchni ziemniaków, a obieranie parowe można również poprawić poprzez wybór obróbki ultradźwiękowej z możliwością zwiększenia szybkości procesu i ograniczenia możliwych uszkodzeń spowodowanych podwyższoną temperaturą i strat materiału spowodowanych złuszczaniem powierzchni. Podczas etapu cięcia, wzbudzenie ultradźwiękowe można również stosować w celu ułatwienia ciecia oczyszczającego z mniej porowatą powierzchnią ciętych słupków i zwiększoną wydajnością procesu. [0042] W celu ułatwienia ewentualnego wyjaśnienia i zrozumienia niniejszego wynalazku, obecnie zostaną ujawnione pewne teorie, ale z założeniem, że wyjaśnienie to nie będzie przedstawione jako wyjaśnienie wiążące ani jako kompletne. Sugeruje się, że

11 35 wzbudzenie ultradźwiękowe wpływa na powierzchnię, włączając wymywanie skrobi, cukrów i białka z powierzchni z pozostawieniem warstwy składającej się zasadniczo z pektyn i zmienionej komórkowej struktury powierzchni. Uważa się, że rezultatem jest modyfikacja ścian komórkowych o złożonej strukturze oraz wywołanie reakcji między składnikami ścian komórkowych i zmiana ich strukturalnej konfiguracji. W szczególności, uważa się, że uzyskuje się silne, wzmocnione struktury ściany komórkowej i że może zachodzić inicjacja reakcji napędzanych rodnikami hydroksylowymi z udziałem białka i związków fenolowych w ścianach komórkowych. Uważa się, że opisywana struktura wynika zwłaszcza z konkretnych wykonań z wykorzystaniem mieszanej częstotliwości ultradźwięków. [0043] W jednym z wykonań wynalazku, dalszą obróbkę ultradźwiękową można wprowadzić w procesie blanszowania w podwyższonej temperaturze. Możliwy jest szeroki zakres czasów obróbki tj. od 1 do minut, a także szeroki zakres częstotliwości, tj. od 0 Hz do 5 MHz. Zwykle produkcja frytek w skali przemysłowej wymaga dwóch etapów blanszowania w różnych warunkach, ale w wykonaniu niniejszego wynalazku proponuje się jeden etap blanszowania w temperaturze C przez czas od 1 do minut, przy czym stosuje się energię ultradźwiękową przy częstotliwości w zakresie od khz do 1 MHz. [0044] Pożądane są warunki procesu, które pozwalają uniknąć nadmiernego wytwarzania wewnętrznej pary wodnej w krajance ziemniaczanej w celu zmniejszenia ryzyka poważnych pęknięć powierzchni, a w konsekwencji powstania dużych porów. Wykonania mogą obejmować nowy etap podpiekania krajanki ziemniaczanej z użyciem promieniowania podczerwonego lub mikrofal lub ich kombinacji po etapie podsuszania, zazwyczaj w temperaturze w zakresie C, w czasie od około sekund do 4 minut. Uważa się, że procesy te zwiększają utwardzenie powierzchni blanszowanych słupków ziemniaczanych. [0045] Warianty wynalazku mogą nadawać się do korzystnych modyfikacji konwencjonalnych etapów panierowania lub natryskiwania olejem i wstępnego podsmażania przed procesem zamrażania. [0046] Wykonania niniejszego wynalazku mogą być szczególnie korzystne w przypadku problemów z przetwarzaniem ziemniaków o wysokiej zawartości cukrów. Wysoka zawartość cukrów w ziemniakach może prowadzić do niedopuszczalnego ciemnienia gotowych frytek, jeśli nie są właściwe przetwarzanie. W przypadku ziemniaków o wysokiej zawartości cukrów konieczne może być wprowadzenie agresywnych procesów wymywania w celu usunięcia wystarczającej ilości cukru dla

12 11 uzyskania pożądanego końcowego produktu, na przykład, poprzez wydłużenie etapu blanszowania w niższej temperaturze. Można osiągnąć usunięcie nadmiaru cukru, ale można także spowodować tym sposobem niepożądane pogorszenie innych właściwości, z włączeniem smaku i tekstury. [0047] Warianty niniejszego wynalazku obejmują stosowanie energii ultradźwiękowej podczas etapu blanszowania w taki sposób, aby ułatwić usuwanie cukrów w odpowiednio szybkim tempie w celu osiągnięcia pożądanego niskiego stężenia cukrów. Uważa się, że energia ultradźwiękowa może zwiększyć szybkość przenoszenia masy cukrów/polisacharydów z powierzchni i warstw ziemniaka poniżej powierzchni, umożliwiając jednocześnie proste blanszowanie, korzystnie jako proces jednoetapowy z towarzyszącymi korzyściami ekonomicznymi oraz osiągnięciem pożądanych cech otrzymanej krajanki ziemniaczanej. W szczególności, w innym wypadku można stosować wyższe temperatury blanszowania tak, że wypłukiwanie może zachodzić z pożądaną rozbudową tekstury i inaktywacją enzymów. [0048] Zasadniczo, wykonania wynalazku oferują możliwość dostosowania, przez operatora instalacji, nakładów energii ultradźwiękowej w wybranych etapach procesu w celu dopasowania do szerszego spektrum właściwości ziemniaków i odmian, dla sprostania wysokim wymaganiom klientów, zwłaszcza w przypadku mrożonych frytek gotowych do ostatecznego usmażenia na miejscu. [0049] Poniżej zamieszczono przykłady warunków obróbki stosowanych w wariantach niniejszego wynalazku. Przykład 1 [0050] Surowe ziemniaki odmiany Russet Burbank umyto, obrano i pocięto na słupki o kwadratowym przekroju poprzecznym o szerokości mm. Słupki zanurzono w kąpieli wodnej w temperaturze C i przez 2 minuty poddawano działaniu pola ultradźwiękowego przy użyciu przetworników pracujących przy, odpowiednio, 40 khz i 1 MHz. [0051] Następnie słupki blanszowano w dwuetapowym procesie obejmującym obróbkę przez 4 minuty w temperaturze 82,5 C i przez minut w temperaturze 70 C. [0052] Słupki następnie poddano konwencjonalnemu podsuszaniu w warunkach 65 C i przy wilgotności względnej 40% do uzyskania utraty masy -12%. [0053] Podsuszone słupki następnie wstępnie podsmażano w temperaturze 190 C przez 50 sekund, po czym zamrażano w temperaturze -18 C. Przykład 2

13 35 12 [0054] Proces z przykładu 1 powtórzono, ale obróbkę ultradźwiękami zmodyfikowano tak, aby trwała 12 minut. Przykład 3 [0055] Proces z przykładu 1 powtórzono, ale czas obróbki ultradźwiękami zmodyfikowano do 6 minut, a temperaturę kąpieli wodnej podwyższono do 40 C. Przykład 4 [0056] Proces z przykładu 1 powtórzono, ale obróbkę ultradźwiękami wydłużono do minut z użyciem kąpieli wodnej o temperaturze 55 C. Przykład 5 [0057] Proces z przykładu 1 powtórzono, ale obróbkę ultradźwiękami wydłużono do minut z użyciem kąpieli wodnej o temperaturze 60 C. Przykład 6 [0058] Proces z przykładu 1 powtórzono, ale obróbkę ultradźwiękami przedłużono do 11 minut, a temperatura obróbki w kąpieli wodnej wynosiła 65 C. Przykład 7 [0059] Proces z przykładu 1 powtórzono, ale z modyfikacją obróbki ultradźwiękami, stosując odpowiednie przetworniki pracujące przy 40 khz i 380 khz. Ponadto, obróbkę ultradźwiękami przedłużono do 9 minut, a temperaturę kąpieli wodnej zmieniono na 75 C. Przykład 8 [0060] Proces z przykładu 7 powtórzono, ale z obróbką ultradźwiękami przez 11 minut i kąpielą wodną w temperaturze 55 C. Przykład 9 [0061] Proces z przykładu 8 powtórzono, ale temperaturę kąpieli wodnej zwiększono do 65 C. Przykład [0062] Proces z przykładu 3 powtórzono, ale ultradźwięki pochodziły wyłącznie z przetwornika pracującego przy 40 khz. [0063] W wariancie tego przykładu, proces powtórzono, ale tylko z blanszowaniem przez krótki okres w wysokiej temperaturze, czyli w 82,5 C przez 4 minuty. Przykład 11 [0064] Proces z przykładu powtórzono, ale w tym przypadku obróbkę ultradźwiękową przeprowadzano przy użyciu jednego przetwornika pracującego przy 1 MHz.

14 Przykład 12 [0065] Proces z przykładu 3 powtórzono, ale z modyfikacją polegającą na tym, że przetworniki pracowały, odpowiednio, przy 40 khz i 270 khz. Przykład 13 [0066] Proces z przykładu 9 powtórzono, ale z modyfikacją polegająca na tym, że temperatura kąpieli wodnej wynosiła 60 C. Przykład 14 [0067] Proces z przykładu 13 powtórzono, ale czas obróbki zmniejszono do 11 minut, a przetworniki pracowały, odpowiednio, przy 80 khz i 380 khz. Przegląd wyników [0068] Ocena frytek wytworzonych we wszystkich wyżej wymienionych przykładach wykazała korzystną różnicę w porównaniu z produktem otrzymanym w konwencjonalnym procesie, a korzystny produkt końcowy można uzyskać w różnych warunkach procesu opisanych powyżej. [0069] Wybór korzystnych warunków będzie zależał od szeregu czynników, w tym rodzajów urządzeń i odmian ziemniaków, wybranych wymiarów słupków ziemniaczanych i mocy stosowanej w przetwarzaniu ultradźwiękowym. W powyższych przykładach, stosowana moc była związana z objętością kąpieli używanej do obróbki i wynosiła, zgodnie z opisanym powyżej wykonaniem, 16,7 wata na litr dla przetwornika przy 1MHz i 53,3 wata na litr dla przetwornika przy 40 khz. W przykładach z wykorzystaniem 380 khz lub 270 khz, moc wynosiła odpowiednio 53,3 wata na litr i 53,3 wata na litr. Moc może być różna, ponieważ wykazano, że metoda jest skuteczna w szerokim zakresie częstotliwości zasilania. [0070] Wszystkie przetwarzane próbki analizowano pod kątem zawartości tłuszczu i wilgoci stosując typowe metody. Bezpośrednio po ostatnim smażeniu, teksturę słupków ziemniaczanych określono stosując urządzenie do pomiaru tekstury Model LRX Plus 5kN. Urządzenie wyposażono w komorę aparatu ścinającego Kramera o 5 ostrzach. Próbki prasowano poprzecznie w celu uzyskania danych na temat siły i odkształcenia. [0071] Urządzenie było także połączone z mikrofonem wysokiej czułości w celu uzyskania pomiaru akustycznego, w którym dźwięk był dzielony na pasma częstotliwości za pomocą szybkiej transformaty Fouriera w wybranych zakresach częstotliwości w celu uzyskania danych na temat kruchości i chrupkości. Ponadto, sensoryczne właściwości reprezentatywnych próbek oceniał przeszkolony personel stosując technikę ilościowej analizy opisowej. Specjaliści charakteryzowali próbki pod katem różnych parametrów

15 14 organoleptycznych, na przykład barwy i jej jednolitości, kruchości, chrupkości, twardości, oleistości, smaku i aromatu. Korelacja między instrumentalną analizą tekstury i wynikami charakterystyki sensorycznej była wysoka. [0072] Skład polimerowy powierzchni frytek oceniano stosując układ podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR). [0073] Powyższą analizę przeprowadzono na reprezentatywnych próbkach w porównaniu z konwencjonalnie przetwarzaną krajanką ziemniaczaną tej samej odmiany i wielkości, a podsumowanie wyników zamieszczono poniżej. Próbka A [0074] Dla wyników procesu opisanego w przykładzie 4 uzyskano 50% wzrost chrupkości i kruchości, określony w badaniach akustycznych i sensorycznych. Analiza FTIR wykazała wysoki poziom pektyn ścian komórkowych, niską zawartość resztkowego białka i praktycznie nieobecność skrobi i cukru na powierzchni. Natomiast skład polimerowy powierzchni konwencjonalnie wytworzonych frytek i słupków ziemniaczanych wskazywał niski poziom pektyn, umiarkowany poziom resztkowego białka oraz umiarkowany poziom skrobi i cukru. Próbka B [0075] Dla frytek wytworzonych w przykładzie 9 uzyskano 50% wzrost chrupkości i kruchości w badaniach akustycznych oraz 45% wzrost chrupkości i kruchości w badaniach sensorycznych. Analiza FTIR wykazała wysoki poziom pektyn ścian komórkowych, niski poziom resztkowego białka i praktycznie nieobecność skrobi i cukru. Próbka C [0076] Dla frytek wytworzonych w przykładzie uzyskano 35% wzrost chrupkości i kruchości, jak określono w badaniach akustycznych i badaniach sensorycznych, i umiarkowany poziom pektyn, niższy poziom resztkowego białka i praktycznie nieobecność cukru i skrobi na powierzchni, w porównaniu z konwencjonalnym produktem. Simplot Australia Pty Limited, Australia Pełnomocnik:

16 Z-142/13 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób usuwania wolnych cukrów, składników białkowych i skrobiowych ze struktury komórkowej części powierzchniowej elementów spożywczych () tkanki roślinnej, obejmującej część powierzchniową mającą strukturę komórkową o dużej zawartości skrobi, przy czym sposób jest znamienny: umieszczaniem elementów spożywczych () w roztworze wodnym (22) i przykładaniem energii akustycznej o wybranym profilu częstotliwości, energii i czasu do elementów spożywczych () tak, aby uzyskać część powierzchniową na bazie pektyn mającą zmodyfikowaną strukturę komórkową, otaczającą część rdzeniową, gdzie część powierzchniowa jest przystosowana do działania jako bariera w kolejnym procesie obróbki termicznej w wysokiej temperaturze, a zmodyfikowana struktura komórkowa pozwala na uzyskanie i utrzymanie części powierzchniowej o stosunkowo niskiej wilgotności oraz zasadnicze utrzymanie wilgoci w części rdzeniowej po kolejnym procesie obróbki termicznej. 2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że energię akustyczną wybiera się w celu wywołania odpowiedzi w części powierzchniowej elementów spożywczych (), obejmującej jedną albo większą liczbę odpowiedzi spośród demetylowania pektyn, polimeryzacji związków fenolowych, syntezy wosków i hydrolizy skrobi oraz promowania spójności międzykomórkowej na strukturze powierzchni. 3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że elementy spożywcze () zanurza się w kąpieli wodnej (22), do której przykłada się układy przetworników ultradźwiękowych (26, 28) z energią akustyczną stosowaną w zakresie od sekund do minut przy 0 Hz do 5 MHz. 4. Sposób według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że kąpiel wodna (22) jest kąpielą wodną zawierającą wodę albo wodę z rozpuszczonymi substancjami o temperaturze w zakresie od 5 C do 95 C. 5. Sposób według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że stosowana energia akustyczna ma postać ultradźwięków o częstotliwości około 400 khz, a także o częstotliwości około 40 khz.

17 16 6. Sposób według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że energię ultradźwiękową stosuje się przez około minut. 7. Sposób według zastrzeżenia 5 albo 6, znamienny tym, że energię ultradźwiękową przy około 400 khz stosuje się przy mocy około watów na litr i energię ultradźwiękową przy około 40 khz stosuje się przy mocy około watów na litr. 8. Sposób według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że, po zastosowaniu energii akustycznej, etap blanszowania przeprowadza się w środowisku wodnym (22), w temperaturze od około 65 C do 95 C przez czas w zakresie od 1 do minut, a po etapie blanszowania przeprowadza się etap wstępnego podsmażania z dalszym etapem zamrażania. 9. Sposób według zastrzeżenia 1, gdzie elementy obejmują elementy ziemniaka () i gdzie w celu przeprowadzenia dalszego etapu głębokiego smażenia z zamrożonego stanu przechowywanego: elementy ziemniaka () umieszcza się w cieczy wodnej (22) w stanie surowym; elementy ziemniaka () blanszuje się przed, podczas albo po etapie przykładania energii akustycznej; elementy ziemniaków () wstępnie podsmaża się w celu wytworzenia częściowo poddanego obróbce termicznej elementu ziemniaka (), oraz elementy ziemniaka () zamraża się.. Sposób wytwarzania elementów ziemniaka () do kolejnego etapu głębokiego smażenia z zamrożonego stanu przechowywanego określonego w zastrzeżeniu 9, znamienny zastosowaniem energii akustycznej przez odpowiedni okres i przy odpowiednim poziomie energii i profilu częstotliwości w celu usunięcia wolnych cukrów, skrobi i białka oraz wytworzenia części powierzchniowej podobnej do bariery wokół rdzenia o stosunkowo wysokiej zawartości wody, gdzie sposób pozwala na uzyskanie elementów ziemniaka () odpowiednich do końcowego smażenia albo podgrzania w piekarniku ze stanu zamrożonego oraz, w przypadku końcowej obróbki termicznej, obecna jest cześć powiedzeniowa podobna do bariery przystosowana do wytworzenia chrupiącej warstwy powierzchniowej stosunkowo odpornej na ucieczkę wilgoci z rdzenia. 11. Sposób według zastrzeżenia 9 albo, znamienny tym, że energię akustyczną stosuje się przez około minut. 12. Sposób według dowolnego z zastrzeżeń od 9 do 11, znamienny tym, że energię akustyczną przy około 400 khz stosuje się przy mocy około watów na litr i energię akustyczną przy około 40 khz stosuje przy mocy około 50 watów na litr.

18 Sposób według zastrzeżenia 11 albo 12, znamienny tym, że kąpiel wodna (22) ma temperaturę w zakresie od C do 75 C. 14. Sposób według dowolnego z zastrzeżeń od 9 do 13, znamienny tym, że, po zastosowaniu energii akustycznej, etap blanszowania przeprowadza się w ośrodku wodnym (22), w temperaturze od około 65 C do około 95 C przez okres w zakresie od około 1 minuty do około minut, a etap wstępnego podsmażania przeprowadza się przez około sekund do około 4 minut w temperaturze 0-2 C. Simplot Australia Pty Limited, Australia Pełnomocnik:

19 18 Z-142/13 EP B1 Figura 1

20 19 Z-142/13 EP B1 Figura 2