Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗАЛКОГОЛЬНОГО НАПИТКА

Изобретение относится к технологии производства безалкогольных напитков и может быть использовано при разработке инновационных технологий в пищевой промышленности.

Известна общая технологическая схема производства безалкогольных напитков, основными стадиями которой являются: варка сахарного сиропа, приготовление купажного сиропа и газированной воды, смешивание и розлив. (В.П. Позняковский и др. «Экспертиза напитков». - Новосибирск: Издательство Новосибирского университета, 2000; Сборник основных правил, технологических инструкций и нормативных материалов по производству безалкогольной продукции. Под общей редакцией Н.Г. Саришвили. - Москва: Пищепромиздат, 2000).

При производстве напитков на натуральном растительном сырье недостатком процесса их приготовления является то, что каждый компонент отдельно доводится до кипения, настаивается, отжимается, процеживается, затем полученные экстракты купажируются, что занимает относительно много времени (от 6 до 12 часов), а также снижает пищевую и биологическую ценность напитков из-за температурного воздействия. (З.В. Коробкина. «Товароведение и экспертиза вкусовых товаров». - М.: Колос, 2003, 214).

Наиболее близким техническим решением производства безалкогольных напитков на натуральном сырье является способ приготовления безалкогольного напитка, который предусматривает измельчение свежих или замороженных ягод и одновременное экстрагирование стевии, измельченных ягод, минеральной воды, насыщенной СO₂, и юглона ультразвуком с частотой излучения от 50 Гц до 22 кГц в течение 2 час 15 мин - 2 час 30 мин с последующим отжимом, фильтрацией, деаэрацией, сатурацией и розливом (RU 2383255 С2, 27.06.2007 г.).

Недостатком прототипа является длительное время ультразвуковой обработки, сравнительно низкие органолептические показатели и биологическая ценность напитка.

Техническим результатом предлагаемого способа является уменьшение времени воздействия на растительное сырье, повышение органолептических показателей, биологической ценности готового продукта и расширение ассортимента безалкогольных напитков.

Указанный технический результат достигается:

- заменой стевии на астрагал, который содержит большое количество разнообразных макро- и микроэлементов: селен, кальций, кремний, алюминий, железо, магний, кобальт, цинк, медь, марганец, молибден, хром; ряд соединений, стимулирующих иммунную систему организма, которые позволят увеличить биологическую ценность напитка;

- в отличие от способа-прототипа ультразвуковой обработке подвергается только астрагал, а экстрагентом является водопроводная вода, затем полученный экстракт отжимается, фильтруется и вносится в купажный сироп в соответствии с рецептурой, что позволит регулировать количество экстракта и повысить органолептические показатели.

Предлагается способ получения безалкогольного напитка, предусматривающий измельчение свежего или высушенного астрагала до размера частиц 2-3 мм, внесение в технологическую емкость ультразвукового аппарата, проведение экстрагирования водой с температурой 40±3°С в течение 1 часа с частотой излучения от 20 кГц до 22 кГц с последующим отжимом, фильтрацией, дозированием, смешиванием с остальными компонентами купажного сиропа, деаэрацией, сатурацией и розливом. При этом в случае использования высушенного сырья после измельчения дополнительно проводят его замачивание в течение 20±5 минут.

Способ поясняется рисунками. Фиг.1 иллюстрирует влияние размера сырья на выход экстрактивных веществ. На фиг.2 представлено влияние температуры на выход экстрактивных веществ. На фиг.3 показана кинетика процесса экстрагирования астрагала.

Способ осуществляется следующим образом. Для приготовления экстракта астрагал измельчают до размера частиц 2-3 мм, в случае использования высушенного сырья дополнительно проводят его замачивание в течение 20±5 минут, затем вносят в технологическую емкость ультразвукового аппарата и проводят экстрагирование водой с температурой 40±3°С в течение 1 часа с частотой излучения от 20 кГц до 22 кГц. Параметры экстрагирования объясняются проведенными исследованиями (Фиг.1-3).

При исследовании влияния технологических факторов на процесс извлечения экстрактивных веществ из астрагала было установлено, что существенное влияние оказывают степень измельчения сырья и температура экстрагента - воды. Результаты исследований представлены на фиг.1.

Из фиг.1 видно, что наибольшее количество экстрактивных веществ извлекается из сырья размером от 2 до 4 мм, т. к. при крупном измельчении поверхность раздела фаз твердое сырье - жидкость невысока, а при слишком тонком измельчении резко увеличивается количество разорванных клеток, что приводит к вымыванию сопутствующих веществ, загрязняющих вытяжку (белки, слизи, пектины и другие высокомолекулярные соединения). Кроме того, в экстрагент переходит большое количество взвешенных частиц.

В результате вытяжки получаются мутные, трудноосветляемые и плохо фильтруемые, поэтому для дальнейших исследований использовались фракции размером 2-3 мм.

Исследования влияния температуры на процесс экстракции (фиг.2) показали, что повышение температуры экстрагента способствует увеличению выхода экстрактивных веществ. При экстракции сырья водой при температуре 40°С выход экстрактивных веществ в 1,3 раза больше, чем при температуре 20°С (размер сырья - 3 мм). Однако повышение температуры выше 60°С нежелательно в связи с необратимым распадом биологически активных веществ, входящих в состав экстрактивных веществ. (Повышение температуры экстрагента нежелательно для эфиромасличного сырья, поскольку при нагревании эфирные масла в значительной степени теряются. Необходимо учитывать, что при использовании горячей воды происходит клейстеризация крахмала, пептизация веществ; вытяжки в этом случае становятся слизистыми и дальнейшая работа с ними значительно затрудняется. Повышение температуры целесообразно при экстрагировании из корней, корневищ, коры и кожистых листьев. Горячая вода в этом случае способствует лучшему отделению тканей и разрыву клеточных стенок, ускоряя тем самым течение диффузионного процесса).

Из фиг.3 видно, что процесс перехода экстрактивных веществ в раствор в первые 40 минут извлечения интенсивно увеличивается. Максимальное количество органических кислот в настоях достигло при дальнейшей обработке УЗ в течение 20 минут.

С целью обеспечения максимальной эффективности извлечения полезных веществ из растительного сырья и сокращения продолжительности обработки необходимо учитывать, что процесс экстрагирования включает две фазы: осмотическое набухание (замачивание) с растворением содержимого клетки (движение растворителя внутрь клетки) и непосредственно само экстрагирование (диализ), при котором из клетки через клеточные мембраны, поры и капилляры происходит транспорт макромолекул растворенных веществ в объем растворителя.

При интенсивном воздействии УЗ на твердые частицы появляются сильные турбулентные течения, гидродинамические микропотоки, способствующие переносу масс, растворению веществ. Такое явление отмечается как снаружи твердых частиц, так и внутри них. В результате достигается интенсивное перемешивание даже внутри отдельных клеток.

При интенсивном колебании частиц сырья в местах трения происходит локальное повышение температуры, уменьшение вязкости экстрагента, а следовательно, увеличение коэффициента внутренней диффузии.

В результате увеличения турбулентности, нарушения структуры прилегающих слоев, пограничный диффузионный слой истощается или же будет иметь предельно малую толщину.

Следствием интенсивных колебаний является чередование зон сжатия и растяжения. При этом в момент растяжения в экстрагенте образуются полости разрыва жидкости (кавитационные зоны), которые захлопываются с силой в несколько сот атмосфер. Положительное качество этого процесса - диспергирование частиц, приводящее к увеличению межфазной поверхности.

В результате появления турбулентного перемешивания как внутри, так и снаружи клеток молекулярно-кинетическое движение заменяется конвективным, что позволяет поддерживать разность концентраций в зоне соприкосновения фаз на высоком уровне. При экстрагировании с помощью УЗ ускоряется процесс извлечения БАВ потому, что в сырье происходит микровзрыв, разрывающий клеточные структуры материала. Процесс извлечения протекает быстрее за счет вымывания экстрактивных веществ и пульсации, увеличивающих скорость движения экстрагента. Возникающие в жидкости колебания сокращают время экстрагирования и повышают выход биологически активных веществ.