專利名稱：擠壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)的或分批的擠壓方法，特別是用于擠壓固態(tài)或半固態(tài)的巧克力或含脂糖食的方法。
含脂糖食可含有糖、牛奶提取物、油脂和來自蔬菜或可可的固態(tài)物，并不同程度地含有低于10%，通常是低于5%重量百分比的水分。素巧克力由糖、可可脂(也可以是其它油脂)和可可料混合而成。牛奶巧克力中含有乳脂肪和牛奶中的非脂肪的固態(tài)成分作為添加成分。白巧克力則含有乳脂肪、牛奶中的非脂類固態(tài)物、糖和可可脂(也可以是植物脂)而不用加可可料。在精煉之前，巧克力的各種組分被混合并被研磨成糊狀物，然后在50℃至85℃的溫度下加以精煉。精煉時間根據(jù)產(chǎn)品的類型和所用的設(shè)備不同可以是幾小時到幾天。然后通過調(diào)溫，使精煉成的巧克力冷卻，通常牛奶巧克力冷到約28℃-29℃，素巧克力冷到約29℃-30℃。在這種溫度下，巧克力仍呈糊狀，可以澆注，模塑或使其浸掛在糖果點心外面。在再冷卻或最終溫度下保持一適當時間后，經(jīng)過調(diào)溫的巧克力將變硬而不能澆注，但把已經(jīng)因調(diào)溫和冷卻變硬和固化的巧克力加以調(diào)溫至28℃-30℃的規(guī)定溫度時，它仍呈固態(tài)而不再是如同剛調(diào)溫后的那樣，成為糊狀和可以澆注。在本發(fā)明中，“呈”固態(tài)或半固態(tài)的不可澆注狀態(tài)的巧克力”一詞的含意是指在精煉后被冷卻硬化或成為固態(tài)而不加以調(diào)溫或調(diào)溫后加以冷卻或使其維持一個適當?shù)臅r間的巧克力。
BP223362描述了一個用于形成巧克力復(fù)蓋層的方法，它是以高壓迫使固態(tài)散狀的巧克力通過一個擠壓沖模，同時抑止巧克力在模內(nèi)被壓縮時由于磨擦而產(chǎn)生的溫升而使得巧克力被擠壓成管狀的、硬而致密的無孔隙實體。并且提到高的擠壓力會產(chǎn)生大量的熱量，被擠壓成的產(chǎn)品可以保持其自身的形狀。BP385571描述了一個制造管型巧克力的方法，其中輕微發(fā)熱的巧克力塊在一類似于壓制冷通心粉或餅干的面坯時所用的制管壓力機中被模制，借助于一個加熱夾套使管狀體經(jīng)過管口后變得足夠堅硬，在隨后的冷卻過程中不會發(fā)生變形。
我們驚異地發(fā)現(xiàn)，固態(tài)或半固態(tài)不可澆注狀態(tài)的巧克力可以被塑性地擠制生產(chǎn)出一種固態(tài)或半固態(tài)的不可澆注的、暫時是柔性的產(chǎn)品，此種柔性可以保持幾個小時。典型的是其狀態(tài)相應(yīng)于溫度維持在約25℃時的固態(tài)巧克力的狀態(tài)。
當巧克力的溫度從0℃逐漸地上升時，由于包復(fù)著顆粒物的脂肪，部分熔解而軟化，直到溫度到達30℃-35℃時，按巧克力的組分而定，巧克力可以流動，且粘度降低至足以進行澆注。
根據(jù)本發(fā)明，提供的一種對含脂的糖食材料進行塑性擠壓的方法，包括將含脂糖食材料喂入一個擠壓機，并在塑性變形頸部的上游，施加壓力給基本上呈不可澆注狀態(tài)的固態(tài)或半固態(tài)的含脂糖食材料，以與含脂糖食材料基本上等溫的溫度擠壓并保持固態(tài)或半固態(tài)不可澆注的形式，生產(chǎn)出一種軸向均勻的擠壓產(chǎn)品，該產(chǎn)品的橫截面基本上具有和擠壓模具的輪廓相同的外形。
在本發(fā)明中“基本上等溫的”一詞用以表示含脂糖食材料的溫度在沒有外部的加熱或冷卻裝置的情況下，基本上是從入口處被壓縮而流向出口處時保持不變。不排除當被擠壓的物料基本上以固態(tài)或半固態(tài)不可澆注狀態(tài)從塑性變形縮頸部直到被擠壓到其出口時，使用外部加熱或冷卻裝置。換句話說，含脂糖食材料的溫度在擠壓工藝本身過程中，基本上不會提高。在擠壓過程中含脂糖食材料的物理狀態(tài)通常是它自身的塑性特性的變形而不是粘性流體的變形。
如果需要的話，該含脂糖食材料可以是素的、牛奶的或白的巧克力。
塑變縮頸可以是用任何管道橫截面狹縫，但通常是采用模具。
擠壓可以由跨越塑變縮頸處的壓力差而產(chǎn)生。它可以這樣實現(xiàn)，例如由速率或壓力可控制的活塞擠壓機方便地進行操作。這類擠壓機可以是例如Davenport擠壓機、恒壓擠壓機、單螺旋擠壓機、雙螺旋擠壓機或Conform機。擠壓過程可以是連續(xù)的或分批的。
含脂糖食材料可以以液狀或糊狀的形式喂入擠壓機的筒體內(nèi)，但最好是以固態(tài)或半固態(tài)的形式喂入筒體中。不管怎樣，被擠壓的物料是呈固態(tài)或半固態(tài)的不可澆注的狀態(tài)。含脂糖食材料可以是粒狀或呈連續(xù)的形狀。當其呈粒狀時，在擠壓期間，含脂糖食材料的粒狀將變成一種基本均勻的物料。
擠壓溫度依物料的組分而定，特別是所含油脂的數(shù)量與類型，可從低至0℃直到約35℃。當采用素巧克力時，擠壓溫度可以是從10℃至34℃，更通常是15℃至32℃，較好是從18℃至30℃，最好是從20℃至27℃。在采用牛奶巧克力時，擠壓溫度可以是從10℃至30℃，通常是從15℃至28℃，較好是從18℃至27℃，最好是從20℃至26℃。本發(fā)明中，應(yīng)當了解的是，當巧克力在溫度為28℃至34℃之間被擠壓時，在硬化后是呈固態(tài)或半固態(tài)不可澆注的狀態(tài)，與未硬化的巧克力相反，正如剛調(diào)溫未硬化的巧克力那樣，在這種溫度下仍呈糊狀并可澆注。
擠壓方法必然包括有該擠壓系統(tǒng)中從入口至出口之間的變形形式。對于任何擠壓孔來說，收斂率或收縮率最好大于1.5，對于幾何形式為普通的圓筒式的擠壓，其收斂率或收縮率是指入口處的面積與模具的最小橫截面積之比。
在擠壓過程中，重要地是含脂糖食材料不要成為可澆注的，為此擠壓溫度與壓力應(yīng)維持在發(fā)生這種現(xiàn)象標準值以下。
擠壓壓力在許多因素中，尤其與收縮率、擠壓溫度和糖食的組分有關(guān)，可以從1至1000巴，例如是從5至500巴，典型的是從5至250巴。
本擠壓方法的一個重要特征是所給定的模具形狀與物料組分、擠壓率與擠壓壓力的相關(guān)性較弱。
模具的幾何截面可以是正方形或某一給定輪廓。典型地它可以具有入口錐角為10°至90°的圓錐形入口。通過擠壓模的巧克力的速率尤其與擠壓壓力、溫度、模具形狀和物料配方有關(guān)。例如擠壓速率可以從0.1cm/sec變化至超過1m/sec。
所用的模具形狀可以有廣泛的變化，被擠壓的含脂糖食物料可以具有實心的形狀或中空截面，并基本上與模具的形狀一致，例如可以是桿狀、螺旋狀、纏繞狀、彈簧狀或例如是管形的空心狀、或更復(fù)雜的形狀，如是字母表中的字母，其厚度可以象薄膠片一樣薄至100微米。模具的尺寸取決于擠制成的產(chǎn)品所要求的尺寸。如果需要也可以使用多孔模頭。用本技術(shù)也可以進行多料共擠，這時含脂糖食物料是與其它食用物料一起擠出的。當含脂糖食物料被擠成空心或管狀時，共擠具有其它食品材料如冰激凌、方旦糖等是特別有利的。
但是，塑變縮頸需要物料可被擠壓和可塑。它可以是一個注射模整體的一部分，此時產(chǎn)品的最終形狀與模具的形狀相一致，例如，可以是空殼狀或?qū)嵭臓畹取．敽鞘澄锪蠟閷嵭臄嗝嫘螤畋粩D出時，這個實例是特別有用的，這種情況下的注射模塑是很容易控制的，并且與通常使用融化物料的注射模塑相比，明顯地減少了物料的損失。此外與大多數(shù)其它注射模塑方法相比，其最終產(chǎn)品不須冷卻并可直接進行包裝。
在類似上述的那些用于擠壓方法的溫度條件下可以實現(xiàn)模注成型，而擠壓成型物，例如巧克力，通過可用作模成型機的注射噴嘴的塑變縮頸被擠出。在一個實例中，巧克力可以在模具的通道中流過，隨后通過一個窄口，例如尺寸只有100至500微米，流入模型。被擠入模型的巧克力象半固體巧克力構(gòu)成的柔絲。當連續(xù)擠壓時，模型逐漸地由巧克力填充，直到整個模型充滿。此時在模型內(nèi)的壓力足以使巧克力充分固結(jié)。當?shù)竭_這一時刻，巧克力就不再流動而擠壓壓力就被釋放掉。這時就可以打開模型將注射成型體用機械或例如在真空下從模型中取出。本實例中，最終產(chǎn)品基本上具有喂入物料相同的溫度，故與大多數(shù)其它的注射成型方法不同的是該法不需要在注射成型后立即加以一段時間的冷卻處理。模型的溫度可以在廣泛的范圍內(nèi)變動，但通常與上述的擠壓方法中所用的擠壓溫度相似。注射模塑方法也可以包括多個喂入注射成型模，以在各喂入口處采用不同的組分。另外，此方法可用于對在注射模前置于空模型中的芯體進行包覆。如果需要的話，注射成型可以完全自動化。
產(chǎn)品能保持良好的感官特性，盡管它維持著它自身的形狀，但在擠壓后它仍具有最初的柔性或塑性，并可在失去這些特性之前將它們保持幾個小時。如柔性可維持4小時或更長，例如從1分鐘至2小時或通常是從5分鐘至1小時。在巧克力的融點以下擠壓巧克力不需要冷卻通道，產(chǎn)品可以直接包裝并可以實現(xiàn)精確的重量控制。此外由于壓出物的柔性或塑性，就可以在這些特性消失前進行物理處理或塑性變形，例如壓出物的彎曲、打結(jié)以及在模具下游部分可以用來制作更為復(fù)雜式樣的最終產(chǎn)品。該技術(shù)也可以用來與其它工藝結(jié)合，例如用作將定形產(chǎn)品的注射模塑。
下面的例子用來進一步說明本發(fā)明。
例1把牛奶巧克力豆喂入Davenport擠壓機流變儀的圓筒中，該圓筒被加以改進，以使在緊接擠壓模正上方處具有一個側(cè)置的壓力轉(zhuǎn)換器。圓筒直徑為19.5mm，使巧克力豆均勻地處于24℃的擠壓溫度中。然后施加50巴壓力給物料，使其通過直徑為4mm，長為8mm和入口角為45°的圓形橫截面的模具。在附

圖1、2中示出的兩個實例是以16mm3/sec的速率作平滑連續(xù)地擠壓而得。在圖6、7中示出擠壓機，其中10為圓筒、11為活塞、12為壓力轉(zhuǎn)換器、13為擠壓模，其長度為L、橫截面為D、入口角為φ，14為固定螺母。
這些附圖中示出，擠壓期間的壓力曲線線型隨時間推移而發(fā)生的變化。在達到最初的壓力極限后，擠壓壓力降落至一基本上恒定的值。在塑變停止時(圖1中在180sec后)擠壓壓力出現(xiàn)了松弛。
獲得的固體的不可澆注的棒狀產(chǎn)品，保有它自身的形狀，并在30分鐘內(nèi)是柔軟的，故在此期內(nèi)可以趁其硬化之前加以彎曲或纏繞成結(jié)。
例2
過程與上述例1類似，但擠壓溫度為28℃。兩例的結(jié)果在附圖3和4中示出。
例3過程與上述例1類似，但擠壓溫度為18℃。其結(jié)果示于圖5。
例4應(yīng)用一壓力基本恒定的液壓驅(qū)動活塞，被擠壓的巧克力團通過一個小孔，在通過模時的壓力差呈顯弱的相關(guān)特性，當擠壓物通過一個孔徑為4mm、速率為1至100cm/sec時，其特性為對數(shù)線性關(guān)系。
例5應(yīng)用例4中所述的方法，巧克力在變化的溫度下通過直徑為4mm的模被擠壓，此時需要通過下述的壓力以獲得相似的生產(chǎn)率溫度(℃)起動壓力(巴)塑變壓力(巴)2050047024200180275040例6過程與例4所述類似，但是孔由一窄長切口代替，其尺寸為1mm×20mm。以1至100cm/sec的速率生產(chǎn)不可澆注的柔性的薄帶狀巧克力。
例7在圖8中示出了一種Florin液壓驅(qū)動活塞擠壓機，它包括圓筒15，液壓驅(qū)動活塞16、喂料開口17、擠壓模18，其橫截面直徑為4mm，圓筒的內(nèi)徑為25mm。巧克力豆從喂料開口17中落入，活塞隨之以80巴的壓力在液壓驅(qū)動下推進，此時溫度為23℃，直徑為4mm的半連續(xù)固態(tài)的不可澆注的棒19被產(chǎn)出，它保持其原形狀并具有可維持約40分鐘的初始柔軟性。
例8圖9中示出與圖8類似的Florin擠壓機，但它具有置于圓筒中心的“魚雷”體20。其過程與例7相似，但生產(chǎn)出的產(chǎn)品不是棒狀而是固態(tài)不可澆注的空心管狀體21，其外徑為10mm，內(nèi)徑為6mm。
可以使用具有縱向通道的“魚雷”體來完成與方旦糖的共擠，方旦糖通過通道流過而得出覆有巧克力的方旦糖。
例9圖10示出類似圖8中所示的Florin活塞擠壓機，但其模型具有5mm直徑的橫截面，以適于成形機的注射噴嘴部(示于圖10)。巧克力注射模塑機在運行時，與擠壓機與模型的溫度均為25℃，活塞以80巴的壓力的擠壓與組合模的箝制在液力作用下同時產(chǎn)生。半連續(xù)桿22在通道23內(nèi)流過，然后通過寬度各為200微米的多個狹門24進入直徑為12mm的空心的球狀模25。巧克力呈半固態(tài)柔性細絲狀被擠入各個模型。在擠壓過程連續(xù)進行時，模型即被巧克力逐漸填充直至完全充滿。此時模型內(nèi)的壓力也足以使巧克力充分地壓實。當在達到這點后，塑變過程停止而擠壓壓力被釋放。模型隨即打開并用機械方式將注射成型的巧克力實體從模型中移出。與大多數(shù)其它的注射模型方法不同，不必在注射成型后即時對產(chǎn)品加以冷卻，產(chǎn)品即可直接打包裝箱。
權(quán)利要求
1.一種對含脂糖食材料進行塑性擠壓的方法，包括將含脂糖食材料喂入一個擠壓機，并在塑變縮頸部的上游施加壓力給基本上呈不可澆注狀態(tài)的固態(tài)或半固態(tài)的含脂糖食材料，以與含脂糖食材料等溫的溫度擠壓并基本上保持固態(tài)或半固態(tài)不可澆注的形式，生產(chǎn)出一種軸向均勻的擠壓產(chǎn)品，該產(chǎn)品的橫截面基本上具有和擠壓模具的輪廓相同的外形。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征是擠壓溫度是從0℃至35℃。
3.按權(quán)利要求1的方法，其特征是當含脂糖食材料是素巧克力時，擠壓溫度為15℃至32℃。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征是擠壓溫度為18℃至30℃。
5.按權(quán)利要求1的方法，其特征是當含脂糖食材料是牛奶巧克力時，擠壓溫度為15℃至28℃。
6.按權(quán)利要求5的方法，其特征是擠壓溫度為18℃至27℃。
7.按權(quán)利要求1的方法，其特征是進入任一擠壓孔時的收斂或收縮率均大于1.5。
8.按權(quán)利要求1的方法，其特征是擠壓率為0.1米/秒至1米/秒。
9.按權(quán)利要求1的方法，其特征是擠壓壓力為1至1000巴。
10.按權(quán)利要求1的方法，其特征是擠壓溫度與壓力保持在使含脂糖食材料成為可澆注的標準值以下。
11.按權(quán)利要求1的方法，其特征是模的截面形狀為正方形或特定輪廓形狀。
12.按權(quán)利要求1的方法，其特征是模具有一圓錐形入口，其錐角為10°至90°。
13.按權(quán)利要求1的方法，其特征是擠出物具有空心或特定形狀的截面。
14.按權(quán)利要求1的方法，其特征是含脂糖食材料的擠出是與其它食品材料一起共擠的。
15.按權(quán)利要求14的方法，其特征是含脂糖食材料呈管狀被擠出。
16.按權(quán)利要求1的方法，其特征是從塑變縮頸擠出的物料直接或間接地充入一個模型，形成一種模塑的或成形的產(chǎn)品。
17.按權(quán)利要求16的方法，其特征是塑變縮頸構(gòu)成注射模型機的注射噴嘴。
18.按權(quán)利要求16的方法，其特征是擠壓物在相近于權(quán)利要求1所用的擠壓方法中的溫度條件下充入模型。
19.按權(quán)利要求18的方法，其特征是擠壓物為巧克力，它通過一個寬度為100至500微米的狹門被注射出來。
20.按權(quán)利要求16的方法，其特征是模塑或成型的產(chǎn)品和擠壓物的溫度基本上是相同的。
21.按權(quán)利要求16的方法，其特征是模塑方法包括把多種彼此組分不同的多種食物注射入模型。
22.按權(quán)利要求16的方法，其特征是在將擠壓物注入模型前，先將芯體置入空模型，以使擠壓物包覆芯體。
23.按權(quán)利要求1的方法，其特征是在擠壓后，在模的下游完成擠壓物的物理處置或塑性處理。
24.按前述的權(quán)利要求中的任一項的方法所生產(chǎn)的含脂糖食材料。
25.一種擠制的含脂糖食材料制品，可以維持其自身的形狀，并且有暫時的柔性或可塑性以使其在失去這些特性之前可以進行物理處置或塑性變形處理。
全文摘要
一種對塑性含脂糖食材料，例如對巧克力的擠壓方法，包括將含脂糖食材料喂入一個擠壓機中、并在塑變縮頸處對基本上呈固態(tài)或半固態(tài)的不可澆注的含脂糖食材料施加壓力，此時的擠壓溫度基本上是等溫的，且含脂糖食材料基本上保持固態(tài)或半固態(tài)不可澆注的形式直至制成其截面輪廓基本上與擠壓機的模型的出口的形狀相同的、軸向均勻的擠制產(chǎn)品。
文檔編號A23G3/20GK1090719SQ93114200
公開日1994年8月17日 申請日期1993年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月29日
發(fā)明者M·R·馬克里 申請人:雀巢制品公司