Способ производства сухого микрокапсулированного напитка (варианты)

Способ производства сухого микрокапсулированного напитка (варианты)

Реферат

Изобретение относится к безалкогольной промышленности, а именно к концентратам напитков на основе растительного сырья, например чайного.

Известен способ производства сухих чайных концентратов напитков из сухого чайного сырья, включающий облучение готовой купажной смеси ионизирующим излучением, затем облученную купажную смесь экстрагируют с выделением легколетучих ароматических веществ, экстракт очищают центрифугированием, концентрируют выпариванием, обогащают концентрированный экстракт легколетучими ароматическими веществами и сушат распылением или сублимацией (см. RU 2056761, опубл. 27.03.1996).

К недостаткам известного способа относится то, что полученный продукт очень гигроскопичен, при попадании влаги комкуется, при хранении может слеживаться, а также теряет со временем свою биологическую ценность.

Наиболее близким к предложенному является способ получения сухих пищевых продуктов, в том числе напитков, в гранулах, включающий получение пищевой основы, в том числе растительного сырья, с размером частиц не более 0,5 мм, смешивание ее с раствором производного полисахаридов в обезжиренном молочном продукте и последующую сушку полученной смеси распылением с получением гранул с размером, не превышающим 0,5 мм (RU 2112406, опубл. 10.06.1998).

Полученный продукт представляет собой гранулы, ядром которых являются частицы измельченной пищевой основы, покрытые сухой смесью производного полисахарида и обезжиренного молочного продукта, полученной при высушивании их раствора.

Задачей изобретения является получение концентрата напитка с использованием цельного молока, обеспечивающего высокие вкусовые качества и питательную ценность напитка, при одновременном обеспечении длительной сохранности липидов молока и растительного экстракта.

Технический результат, достигаемый предложенным изобретением, заключается в обеспечении получения сухого продукта в виде микрокапсул, имеющих оболочку из натурального природного полимера, что обеспечивает сохранность липидов (жира) и биологически активных веществ вследствие защищенности от воздействия света, высоких температур, кислорода воздуха, а также в обеспечении высоких потребительских свойств: быстрая растворимость, мгновенная смачиваемость, не слеживается при хранении.

Технический результат достигается способом производства сухих напитков, включающим получение растительного концентрата, смешивание его с гуммиарабиком, цельным сухим молоком, сахарозой и водой с получением эмульсии, после чего осуществляют сушку полученной смеси распылением с образованием микрокапсул размером 130-160 мкм.

В первом варианте изобретения растительный концентрат представляет собой сухой растительный экстракт, при этом получают смесь, содержащую следующие компоненты, мас.ч.:

Гуммиарабик	1-20
Сахароза	5-50
Сухой растительный экстракт	0,5-5,0
Цельное сухое молоко	35,0-70,0
Вода	97,0-408,3

Во втором варианте изобретения растительный концентрат представляет собой водный растительный экстракт, при этом получают смесь, содержащую следующие компоненты, мас.ч.:

Гуммиарабик	1-20
Сахароза	5-50
Водный растительный экстракт 20%-ный	95,1-388,3
Молоко сухое	35,0-70,0
Вода	95,1-388,3

В обоих вариантах изобретения

- при смешивании может быть добавлена аскорбиновая кислота,

- получают смесь с содержанием сухих веществ 30-40%,

- сушку осуществляют при температуре, не превышающей 70°С,

- получают растительный концентрат из смеси трав и/или корней, и/или соцветий, и/или плодов, содержащей, по меньшей мере, два компонента, выбранных из группы, включающей: анис, бадан, боярышник, бруснику, володушку, душицу, кипрей, красный корень, лабазник, мелиссу, мяту, родиолу розовую, ромашку, хмель, чабрец, чай курильский, чай зеленый, чай черный, череду, шиповник, шлемник.

Сущность предложенного способа состоит в следующем.

Неожиданным техническим результатом предложенного способа является обеспечение процесса микрокапсулирования - процесса заключения в оболочку из гуммиарабика молочного жира, включенного в матрицу, состоящую из сухих веществ растительного экстракта, сахаров, размером до 150 мкм. Природный полимер гуммиарабик способствует получению стабильной эмульсии и образованию при высушивании ее распылением микрокапсулированного продукта. В полученной эмульсии гуммиарабик присутствует в растворенном в водной фазе виде, а гидрофобный молочный жир - в виде частиц. При распылении в распылительной сушилке образуются мельчайшие частицы, содержащие ядро, включающее каплю молока с растительным экстрактом в пленке молочного жира, и поверх этой пленки - оболочку из гуммиарабика. Такая структура образуется вследствие того, что гуммиарабик является водорастворимым полимером, а липиды молока являются гидрофобными.

Впервые получен микрокапсулированный продукт, позволяющий обеспечить сохранность молочного продукта, содержащего липиды.

Согласно предложенному способу производства микрокапсулированных продуктов перед распылительной сушкой продукта, получают в гомогенизаторе-диспергаторе устойчивую к расслаиванию смесь (эмульсию), содержащую растительный экстракт в смеси с сухим цельным молоком, гуммиарабиком и сахаром и водой, которую затем сушат на распылительной сушилке при температуре 60-70 градусов. Использование гуммиарабика позволяет получить продукт с высокими потребительскими свойствами (порошок быстрорастворимый, мгновенно смачиваемый, не слеживается при хранении, защищенный от воздействия света, высоких температур, окисления кислородом воздуха) с сохранением биологически активных веществ и молочного жира.

Микрокапсулированный продукт (концентрат) представляет собой порошок с размером частиц 130-160 микрон, покрытых защитной оболочкой из натурального растительного полимера гуммиарабика.

Гуммиарабик - это белый порошок без запаха, хорошо растворимый в воде и нейтральный по вкусу, представляет собой натуральный полисахарид, состоящий из цепей галактозы, с боковыми цепями галактозы и арабинозы, заканчивающихся молекулами рамнозы и глюкуроновой кислоты. По номенклатуре классифицируется как комплексный арабиногалактан.

Полисахариды гуммиарабики связываются со многими минералами, витаминами и другими биологически активными веществами. При этом эффект этих микронутриентов накладывается на эффект полисахаридов и таким образом усиливается действие биологически активных веществ на организм человека.

Создаваемая оболочка всесторонне улучшает свойства продукта. Помимо повышения питательной ценности самого напитка, мы получили устойчивый при хранении концентрат, состоящий из матрицы с ядром, содержащий лабильные биологически активные вещества (липиды молока, витамины, минеральные вещества, растительные экстракты), защищенные от окисления.

Учитывая данные химического состава сырья, его фармакологическую направленность и содержание биологически активных веществ, можно судить о пищевой ценности разрабатываемых напитков. Высоких органолептических показателей достигали подбором ингредиентов по их вкусовой и цветовой гамме. В отличие от галеновых препаратов, напитки профилактического назначения относятся к пищевым продуктам и в первую очередь оцениваются по гармоничной сочетаемости и органолептическим показателям: вкусу, цвету, аромату.

В работе использовали водный экстракт трав. Экстракт имеет ярко выраженную коричневую окраску, терпкий вяжущий вкус, приятный аромат лесных трав.

Количество экстракта, вносимого в состав рецептур концентратов чайных напитков, определяется порогом вкусовых ощущений и количеством вносимых экстрактивных веществ сырья.

Улучшенным вкусом обладает чайный напиток с молоком. Чайный напиток с молоком - сухой концентрат, на основе сухого цельного молока, растворимый в горячей воде. Особенности производства и высокий срок хранения позволяют максимально сохранить их пищевую ценность. Производство сухих концентратов чайных напитков, обогащенных экстрактами трав, легко осуществимо на действующих технологических линиях. В связи с этим они могут быть применены в качестве массового профилактического средства для коррекции дефицита витаминов и биологически активных веществ.

Концентрированные молочные напитки имеют ряд преимуществ перед традиционными формами напитков: небольшую массу (на 1 стакан расходуются 3 чайные ложки - 15 грамм концентрата), отсюда небольшие транспортные расходы, особенно при перевозке на дальние расстояния, длительный срок хранения, удобство использования в домашних условиях, доступность по цене.

Производство сухих микрокапсулированных напитков включает следующие этапы:

1. Получение растительного концентрата путем экстрагирования растительного сырья деминерализованной водой с последующим его концентрированием методом отгонки воды под вакуумом. Возможно получение растительного концентрата как в виде густого водного экстракта с содержанием сухих веществ от 10 до 30%, так и в виде сухого порошка.

2. Получение смеси (водный раствор сахара, сухого цельного молока, гуммиарабика, растительного концентрата, витаминов, минералов).

3. Получение микрокапсулированного продукта.

Способ осуществляется следующим образом.

Получение концентрированного водного растительного экстракта.

Водный растительный экстракт получают известным способом - настаиванием. Настаивание происходит при температуре 55-60°С в течение 5-6 часов, количество настаиваний - 3. Упаривание полученных извлечений проводят на двухступенчатой вакуум-выпарной установке. Полученное извлечение постоянно подается в установку, где происходит сгущение экстракта. Температура упаривания 55-60°С, содержание сухих веществ в водном растительном концентрате составляет 10-30%. Сухой растительный экстракт получают распылением в распылительной сушилке.

Приготовление смеси.

Заданное количество густого экстракта (водного растительного концентрата) перекачивают насосом в купажный бак, включают мешалку и при перемешивании загружают отвешенные компоненты рецептуры (сахар и вода или водный раствор сахара, густой растительный экстракт, сухое цельное молоко, витамины, гуммиарабик и другие добавки). Смесь перемешивают. Перемешивание проводят до получения однородной по консистенции и устойчивой к расслаиванию эмульсии в течение 10-15 мин.

Полученную смесь дополнительно пропускают через гомогенизатор для получения более стабильной эмульсии.

Распылительная сушка.

Сухие композиции получают методом обезвоживания жидкого полуфабриката методом распылительной сушки при температуре не выше 70°С.

Полуфабрикат с концентрацией сухого вещества 30-40% при помощи насоса подается в распылительную сушильную установку. Скорость подачи регулируется в зависимости от состояния порошка в сушильной башне. С помощью насоса распыляемый жидкий полуфабрикат подается из бака на распылительную форсунку. Подачу единовременно вносимой жидкой фазы определяют визуально, наблюдая за состоянием сохнущего порошка. Преимуществом данного способа сушки является кратковременное воздействие температуры на термолабильные вещества, позволяющее сохранить ценные компоненты в готовом продукте.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Измельченное, отвешенное сырье, расфасованное в мешки из ткани, не препятствующей прохождению экстрагента через сырье, укладывалось в мацерационный бак, на дне которого имелась решетка для предотвращения контакта сырья с днищем аппарата. Мешки с сырьем погружались при помощи якоря для предотвращения самопроизвольного всплытия мешков с сырьем в результате недостаточного смачивания сырья.

Мешки с растительным сырьем заливали водой деминерализованной в количестве 10 частей от массы сырья, воду нагревали. Количество растительного сырья и воды приведено в таблице 1.

Таблица 1
Наименование	Загружено, кг	Выход экстракта, кг	Выход сухого порошка, кг
Бадан трава	3
Володушка трава	1
Душица трава	1
Лабазник трава	1
Родиола розовая	1
Красный корень	1
Кипрей	1
Чабрец	0,5
Вода питьевая	95,0
Итого	104,5	4,75	1,42

Температура экстракции не превышала 60°С, продолжительность 1 стадии мацерации 6 часов. Полученное первое извлечение сливают по объему в накопительные баки.

В экстрактор для II залива заливали тоже количество воды деминерализованной. Экстракцию осуществляли при температуре не выше 60°С и продолжительности 2 стадии мацерации 6 часов. Полученное второе извлечение сливали по объему в накопительные баки. Сливы первый и второй объединяли, фильтровали, проверяли содержание сухих веществ.

Упаривание полученных извлечений проводили на двухступенчатой вакуум-выпарной установке ВВА-10. Полученное извлечение постоянно подавали в установку при помощи вакуума, где происходило сгущение экстракта. Температура упаривания не превышала 60°С, содержание сухих веществ 10-30%.

Заданное количество густого экстракта перекачивали насосом в купажный бак и при перемешивании загружали отвешенные компоненты рецептуры.

Возможен другой вариант технологии: густой экстракт можно заменить на сухой экстракт, в этом случае сухой экстракт вместе со всеми компонентами растворяется в воде. Количественный состав компонентов приведен в таблице 2.

Таблица 2
№ п/п	Наименование сырья	Количество, кг	Выход, кг	Потери, %
1	Сухое молоко	58
2	Сахар	37,3
3	Экстракт растительный сухой	3,33
4	Гуммиарабик Instagnum 40830	1,93
5	Вода деминерализованная	234,64
Итого:	335,2	95,12	5,4

Перемешивание проводили до получения однородной по консистенции и устойчивой к расслаиванию эмульсии в течение 10-15 мин. Эмульсию дополнительно гомогенизировали в роторно-пульсационном гомогенизаторе в течение 5 минут.

Сухие композиции получали методом обезвоживания жидкого полуфабриката путем распылительной сушки при температуре не выше 70°С.

Полученный полуфабрикат с концентрацией 30% при помощи насоса подавали в распылительную сушильную установку. Скорость подачи регулировали в зависимости от состояния порошка в сушильной башне, расход жидкости - 150 мл/мин.

Фасовка продукта композиций для безалкогольных напитков осуществлялась в двойные полиэтиленовые пакеты из полиэтилен ПЭ-15803-020 или другую упаковку, разрешенную органами ГСЭН РФ для контакта с пищевыми продуктами. Пакеты подвергали запаиванию.

Пример 2.

В соответствии с вышеописанной схемой изготавливали микрокапсулированный концентрат.

Сначала готовили экстракт из сборов, приведенных в таблице 3.

Таблица 3.
Сбор 1	Вес.ч.	Сбор 2	Вес.ч.	Сбор 3	Вес.ч.	Сбор 4	Вес.ч.
Душица	1	Бадан	3	Анис	1	Черный чай	3
Ромашка	2	Володушка	2	Володушка	2	Боярышник	1
Мята	2	Душица	2	Зеленый чай	2	Брусника	1
Хмель	1	Лабазник	2	Родиола розовая	1	Мелисса	1
Чабрец	2	Родиола розовая	2	Куриль-чай	2	Шиповник	2
Шлемник	2	Красный корень	2	Череда	2
		Кипрей	2
		Чабрец	1

Затем приготовляли смесь по приведенным ниже рецептурам. Использовали гуммиарабик марки Instangum 40830.

При этом проводили перемешивание в гомогенизаторе (частота оборота 3000 об/мин), время перемешивания 30 минут. Сушка проводилась при 65-70°С

Влажность полученного порошка - не более 4%.

Сохранность витаминов при хранении 15 месяцев свыше 90%. Гигроскопичность 0,0001%.

Рецептура №1а
	Гуммиарабик	1,9
	Сахароза	37,0
	Растительный экстракт сухой	3,3
	Молоко сухое цельное	57,4
	Аскорбиновая кислота	0,4
	Вода	333,0
Рецептура №1б
	Гуммиарабик	1,9
	Сахароза	37,0
	Водный растительный экстракт 20%-ный	16,5
	Молоко сухое цельное	57,4
	Аскорбиновая кислота	0,4
	Вода	319,8
Рецептура №2а
	Гуммиарабик	1,9
	Сахароза	37,0
	Растительный экстракт сухой	3,3
	Молоко сухое	57,8
	Аскорбиновая кислота	0,4
	Вода	333,0
Рецептура №2б
	Гуммиарабик	1,9
	Сахароза	37,0
	Водный растительный экстракт 20%-ный	16,5
	Молоко сухое	57,8
	Вода	319,8

1. Способ получения сухого напитка, включающий получение растительного продукта, смешивание его с вспомогательным веществом и молочным продуктом и сушку полученной смеси распылением, отличающийся тем, что растительный продукт представляет собой сухой растительный экстракт, в качестве вспомогательного вещества используют гуммиарабик, в качестве молочного продукта - цельное сухое молоко, смешивание осуществляют с добавлением сахарозы и воды с получением смеси в виде эмульсии, содержащей компоненты в следующем количестве, мас.ч.:

Гуммиарабик	1-20
Сахароза	5-50
Сухой растительный экстракт	0,5-5,0
Цельное сухое молоко	35,0-70,0
Вода	97,0-408,3

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при смешивании добавляют аскорбиновую кислоту.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают смесь с содержанием сухих веществ 30-40%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку осуществляют в распылительной сушилке при температуре, не превышающей 70°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что растительный экстракт получают из смеси трав, и/или корней, и/или соцветий, и/или плодов, содержащей, по меньшей мере, два компонента, выбранных из группы, включающей анис, бадан, боярышник, бруснику, володушку, душицу, кипрей, красный корень, лабазник, мелиссу, мяту, родиолу розовую, ромашку, хмель, чабрец, чай курильский, чай зеленый, чай черный, череду, шиповник, шлемник.

6. Способ получения сухого напитка, включающий получение растительного продукта, смешивание его с вспомогательным веществом и молочным продуктом и сушку полученной смеси распылением, отличающийся тем, что растительный продукт представляет собой водный растительный экстракт с содержанием сухих веществ 10-30%, в качестве вспомогательного вещества используют гуммиарабик, в качестве молочного продукта - цельное сухое молоко, смешивание осуществляют с добавлением сахарозы и воды с получением смеси в виде эмульсии, содержащей компоненты в следующем количестве, мас.ч.:

Гуммиарабик	1-20
Сахароза	5-50
Водный растительный экстракт
с содержанием сухих веществ 10-30%	95,1-388,3
Цельное сухое молоко	35,0-70,0
Вода	95,1-388,0

и сушку распылением осуществляют с образованием микрокапсул с оболочкой из гуммиарабика.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при смешивании добавляют аскорбиновую кислоту.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что получают смесь с содержанием сухих веществ 30-40%.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что сушку осуществляют в распылительной сушилке при температуре, не превышающей 70°С.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что растительный экстракт получают из смеси трав, и/или корней, и/или соцветий, и/или плодов, содержащей, по меньшей мере, два компонента, выбранных из группы, включающей анис, бадан, боярышник, бруснику, володушку, душицу, кипрей, красный корень, лабазник, мелиссу, мяту, родиолу розовую, ромашку, хмель, чабрец, чай курильский, чай зеленый, чай черный, череду, шиповник, шлемник.