Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНО-РАСТИТЕЛЬНОГО НАПИТКА ИЗ ТРАВЫ СТЕВИИ

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу получения молочно-растительного напитка из травы стевии, и может быть использовано в молочной промышленности для получения экстракта из листостебельной массы травы стевии в качестве самостоятельного молочного фитонапитка, а также обогащенной молочной основы для производства молокосодержащих функциональных продуктов - молочных напитков, мороженого, пудингов, желе, муссов и так далее.

Уровень техники

Известен способ получения концентрата из растения Stevia rebaudiana Bertoni, включающий экстрагирование сырья водой и концентрирование полученного экстракта под вакуумом, при этом перед экстрагированием сырье измельчают, пропаривают при 100-110°С, в течение 1,5-2,0 мин, а перед концентрированием в полученный экстракт вносят экстракт черники кавказской, полученный аналогично экстракту из растения Stevia rebaudiana Bertoni, при этом соотношение выбирается в пределах 1:1-1,5 по содержанию сухих веществ (см. а.с. SU №1796128, МПК A23L 1/236, опубл. 23.02.1993 г.).

Недостатком данного способа является невысокая эффективность извлечения питательных веществ.

Известен способ получения экстракта из травы стевии, предусматривающий измельчение сухой травы до размеров частиц не более 1 см, экстракцию измельченного сырья, фильтрацию экстракта и его сгущение на вакуум-выпарной установке при температуре 50-60°C до консистенции сиропа, при этом экстракцию измельченного сырья проводят в 3-4 стадии 20-30%-ным раствором этилового спирта при соотношении сырья и раствора 1:15-20 при температуре 30-40°C в течение 3-4 часов на каждой стадии, при этом после фильтрации экстракты с каждой стадии смешивают, после чего смесь экстрактов сгущают до содержания сухих веществ 40-50%, причем полученный сироп затем сушат в сублимационной сушилке до получения порошка с влажностью 5-6% (см. пат. RU №2156083, МПК A23L 1/236, C13K 3/00, опубл. 20.09.2000 г.).

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса, высокая себестоимость.

Известен способ получения экстракта из растения Stevia rebaudiana Bertoni, предусматривающий экстракцию наземной части растения, очистку экстракта, его выпаривание, обеззараживание и сушку, при этом перед экстракцией надземную часть растения замачивают водой при комнатной температуре в течение 20-30 ч при изменении соотношения воды и сырья от 1,5:1,0 до 9,0:1,0, а экстракцию сырья водой осуществляют при температуре 40-60°C в течение 10-15 мин, после чего замочную воду и экстракт смешивают, при этом очистку и обеззараживание полученной смеси осуществляют в электрокоагуляторе с растворимым анодом в течение 4-6 мин при плотности тока 200-400 А/м для образования коагулята примесей в растворе, содержащем сладкие вещества, затем этот раствор фильтруют посредством фильтра тонкой очистки под давлением 40.10-60.10 Па и сушку проводят до получения остаточной влажности 1,5-2,0%.

В способе сушку осуществляют в вакуумной сушилке (см. пат. RU №2198548, МПК A23L 1/236, A23L 1/22, опубл. 20.02.2003 г.).

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса, невысокая эффективность извлечения питательных веществ.

Известен способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии, включающий следующие основные стадии: обработку листьев и стеблей стевии в экстракторе роторно-кавитационного типа, отделение водного экстракта стевиозида в сепараторе; очистку экстракта методами ультрафильтрации и диафильтрации, обратноосмотическое концентрирование, окончательную очистку на ионообменных колонках, сушку концентрата с использованием агрегата с фонтанирующим слоем и распылительной форсункой при температуре носителя 70-75°C. Остаточная влажность получаемого порошка стевиозида не превышает 6-7% (см. Голубев В.Н., Гедрих М.Г., Русакова И.А. Ресурсосберегающая технология природного подсластителя пищевых продуктов - стевиозида //Пищевая промышленность. - 1997. - №5. - С.10-11).

Недостатками данного способа является то, что в результате проведения технологических операций в жоме остаются практически все питательные вещества листьев стевии - комплекс дитерпеновых гликозидов (стевиол, изостевиол, ребаудиозиды А, В, С, дулкозид), аминокислоты, флавоноиды, свободные сахара, витамины, минеральные вещества, а также длительность технологического процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии, включающий сушку листьев стевии до массовой доли сухих веществ 97,8-98,4%, измельчение до размера частиц 0,71 до 1,5 мкм, экстрагирование и центрифугирование, при этом в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов из листьев стевии применяют ультрафильтрат творожной сыворотки, экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии экстрагируют физиологически ценные компоненты ультрафильтратом творожной сыворотки из листьев стевии, на второй стадии из оставшегося жома при продолжительности экстрагирования 30-40 мин., температуре 30-50°C, рН экстрагента 4-6, соотношении объемов твердой, листья стевии или жом, и жидкой фаз, ультрафильтрат творожной сыворотки r=1:6-1:12, экстракт отделяют от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 7-9% сгущают на обратно-осмотической установке до массовой доли сухих веществ 18-23%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки и после экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 5-7% сгущают до массовой доли сухих веществ 15-17%, экстракты смешивают, пастеризуют при 72-74°C, выдерживают в течение 10-20 с и охлаждают до 2-6°C (см. пат. RU №2301531, МПК А23С 21/08, A23L 1/30, опубл. 27.06.2007 г.).

Недостатком данного способа является то, что в результате проведения технологических операций в жоме остаются практически все питательные вещества листьев стевии, а также высокая себестоимость и длительность процесса.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения молочно-растительного напитка из травы стевии, обладающей повышением эффективности извлечения питательных веществ - дитерпеновых гликозидов, аминокислот, флавоноидов, свободных сахаров, витаминов, минеральных веществ, интенсификацией процесса получения экстракта из листосбельной массы травы стевии, упрощением технологического процесса.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению эффективности извлечения питательных веществ, интенсификации процесса получения экстракта из листостебельной массы травы стевии, упрощению технологического процесса.

Технический результат достигается с помощью способа получения молочно-растительного напитка из травы стевии, включающего сушку листьев стевии, измельчение до размера частиц 0,71 до 1,5 мкм, экстрагирование, центрифугирование, пастеризацию, фасование и охлаждение до 2-6°C, при этом в качестве сырья дополнительно используют сухую листостебельную массу травы стевии, а в качестве экстрагента - коровье молоко с жирностью не менее 2,5% при соотношении 1:100 твердой и жидкой фракций сырья, причем экстрагирование проводят в одну стадию при температуре 78±2°С, при периодическом перемешивании через каждые 25-30 мин, с экспозицией 2,5±0,5 ч, при рН экстрагента 6,5-6,65, с последующим получением экстракта с массовой долей сухих веществ 11,5±0,25%, причем отделение экстракта от жома путем центрифугирования проводят при частоте вращения 2000 об/мин в течение 20-25 мин.

Таким образом, поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения молочно-растительного напитка из травы стевии, включающем сушку листостебельной массы стевии до массовой доли сухих веществ 97,8-98,4%, их измельчение до размера частиц 0,71 до 1,5 мкм, экстрагирование и центрифугирование, новым является то, что в качестве исходного сырья используют не только сухой лист стевии, а также листостебельную массу травы стевии, а в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов из сухой листостебельной массы травы стевии применяют не ультрафильтрат творожной сыворотки, а молоко коровье, с жирностью не менее 2,5% экстрагирование проводят в одну стадию при постоянной температуре 78±2°C, периодическом перемешивании через каждые 25-30 мин, в течение 2,5±0,5 ч. Соотношение объемов твердой - листья и листостебельная масса травы стевии и жидкой фаз - коровье молоко с жирностью не менее 2,5% 1:100, экстракт отделяют от листостебельной массы центрифугированием при частоте вращения 2000 об/мин в течение 20-25 мин.

В полученном экстракте определяют дитерпеновые гликозиды сладкого вкуса - методом ВЭЖХ, аминокислотный состав - методом капиллярного электрофореза, флавоноиды-фотомеТрически, свободные сахара - методом Дюбуа, минеральные соединения (макроэлементы - кальций, фосфор) - титриметрически, витамины (В₁ В₂, Е) - в соответствии с ГОСТами Р 50929-96 и Р 50928-96, лактозу - поляриметрически.

В экстракте массовая доля сухих веществ составляет 11,5±0,25%, в нем содержатся, г/100 г: дитерпеновые гликозиды - 5,79 (в т.ч. стевиозид - 3,54); аминокислоты - 0,24; флавоноиды - 3,08; свободные сахара (глюкоза и галактоза) - 2,12, минеральные соединения (кальций - 0,16, фосфор - 0,08); витамины (В₁ - 0,000029, В₂ - 0,00015; Е - 0,00021), лактоза - 7,3. Данный набор содержания ценных питательных веществ в молочно-растительном напитке получен благодаря использованию коровьего молока с жирностью не менее 2,5% и всей листостебельной массы травы стевии.

Экстракт физиологически ценных компонентов листостебельной массы травы стевии имеет низкую энергетическую ценность, снижает уровень глюкозы и инсулина в крови, стимулирует иммунную защиту и улучшает функциональные возможности иммунной системы, обладает антиоксидантным, антикариесным и антибактериальным действием, предотвращает развитие сердечно-сосудистых заболеваний, повышает биоэнергетические возможности организма. Применение коровьего молока в качестве экстрагента позволяет объединить ценные компоненты молочного и растительного сырья и получить пищевую композицию, наиболее полно отвечающую современным концепциям рационального питания.

Сущность способа получения молочно-растительного напитка из травы стевии, заключается в следующем.

Получение молочно-растительного напитка из травы стевии включает сушку листьев стевии, измельчение до размера частиц 0,71 до 1,5 мкм, экстрагирование, центрифугирование, пастеризацию, фасование и охлаждение до 2-6°C, при этом в качестве сырья дополнительно используют сухую листостебельную массу травы стевии, а в качестве экстрагента - коровье молоко с жирностью не менее 2,5% при соотношении 1:100 твердой и жидкой фракций сырья, причем экстрагирование проводят в одну стадию при температуре 78±2°C, при периодическом перемешивании через каждые 25-30 мин, с экспозицией 2,5±0,5 ч, при рН экстрагента 6,5-6,65, с последующим получением экстракта до массовой доли сухих веществ 11,5±0,25%, причем отделение экстракта от жома путем центрифугирования проводят при частоте вращения 2000 об/мин в течение 20-25 мин.

Полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 11,5±0,25% является готовым молочным напитком, который в горячем виде фасуют в потребительскую тару и охлаждают до 2-6°C.

В молочно-растительном напитке содержатся дитерпеновые гликозиды сладкого вкуса, аминокислотный состав, флавоноиды, свободные сахара, минеральные соединения (макроэлементы - кальций, фосфор), витамины (В₁, В₂, Е) в соответствии с ГОСТами Р 50929-96 и Р 50928-96, лактоза.

В напитке массовая доля сухих веществ составляет 11,5±0,25%, в нем содержатся, г/100 г: дитерпеновые гликозиды - 5,79 (в т.ч. стевиозид - 3,54); аминокислоты - 0,24; флавоноиды - 3,08; свободные сахара (глюкоза и галактоза) - 2,12, минеральные соединения (кальций - 0,16, фосфор - 0,08); витамины (В₁ - 0,000029, В₂ - 0,00015; Е - 0,00021), лактоза - 7,3.

Краткое описание чертежей и иных материалов

На фиг.1 дан способ получения молочно-растительного напитка из травы стевии, химический состав сухого листа стевии, %, таблица 1.

На фиг.2, то же, аминокислотный состав листостебельной массы стевии, таблица 2.

На фиг.3, то же, органолептические характеристики экстрактов стевии, таблица 3.

На фиг.4, то же, зависимость поверхностного натяжения экстрактов стевии от концентрации сухих веществ, рисунок.

Осуществление изобретения

Примеры конкретного выполнения способа получения молочно-растительного напитка из травы стевии.

Пример 1. Листостебельную массу травы стевии сушат до массовой доли сухих веществ 94,0% и измельчают до размера частиц 2,0 мкм, проводят экстрагирование, центрифугирование, с последующим получением экстракта с массовой долей сухих веществ 7-9%, пастеризацию, фасование и охлаждение до 2-6°C, при этом дополнительно используют сухую листостебельную массу травы стевии, а в качестве экстрагента - коровье молоко с жирностью не менее 2,5%, которые берут при соотношении 1:100 твердой и жидкой фракций сырья, причем экстрагирование физиологически ценных компонентов из листостебельной массы травы стевии проводят при постоянной температуре 76°C в одну стадию, при периодическом перемешивании через каждые 25-30 мин, с экспозицией 2,0 ч, при рН экстрагента 6,0, причем полученный экстракт отделяют от жома путем центрифугирования при частоте вращения 1500 об/мин в течение 20-25 мин, с последующим получением напитка с массовой долей сухих веществ 10,00% и охлаждением его до 2°C.

Результат: полученный напиток имеет длительное сладковато-горькое послевкусие.

Пример 2. Проводят аналогично примера 1, но листостебельную массу травы стевии сушат до массовой доли сухих веществ 97,8% и измельчают до размера частиц 1,5 мкм. Экстрагирование проводят в одну стадию при постоянной температуре 78±2°C, периодическом перемешивании через каждые 25-30 мин, в течение 2,5±0,5 ч, при рН экстрагента 6,5, при этом берут соотношение объемов твердой - листостебельная масса травы стевии, и жидкой фаз - коровье молоко с жирностью не менее 2,5% 1:100, экстракт отделяют от листостебельной массы фильтрованием или центрифугированием при частоте вращения 2000 об/мин, в течение 25-30 мин, с последующим получением напитка с массовой долей сухих веществ 11,5±0,25%, который является готовым молочным напитком, затем напиток в горячем виде фасуют в потребительскую тару и охлаждают до 2-6°C.

Результат: напиток имеет белый, слегка кремовый цвет, вкус молочный, сладкий, приятный, с ароматом зеленого калмыцкого чая, послевкусие слабое, практически не ощущается, при этом в результате исследования выявлено, что в молочно-растительном напитке содержатся дитерпеновые гликозиды сладкого вкуса, аминокислотный состав, флавоноиды, свободные сахара, минеральные соединения (макроэлементы - кальций, фосфор), витамины (В₁, В₂, Е) в соответствии с ГОСТами Р 50929-96 и Р 50928-96, лактоза.

В напитке массовая доля сухих веществ составляет 11,5±0,25%, в нем содержатся, г/100 г: дитерпеновые гликозиды - 5,79 (в т.ч. стевиозид - 3,54); аминокислоты - 0,24; флавоноиды - 3,08; свободные сахара (глюкоза и галактоза) - 2,12, минеральные соединения (кальций - 0,16, фосфор - 0,08); витамины (В₁ - 0,000029, В₂ - 0,00015; Е - 0,00021), лактоза - 7,3.

Пример 3. Проводят аналогично примера 1. Листостебельную массу травы стевии сушат до массовой доли сухих веществ 98,4% и измельчают до размера частиц 0,71 мкм. Экстрагирование проводят в одну стадию при постоянной температуре 78±2°C, периодическом перемешивании через каждые 25-30 мин, в течение 2,5±0,5 ч, при рН экстрагента 6,65, при этом берут соотношение объемов твердой - листостебельная масса травы стевии, и жидкой фаз - коровье молоко с жирностью не менее 2,5% 1:100, экстракт отделяют от листостебельной массы фильтрованием или центрифугированием при частоте вращения 2000 об/мин в течение 25-30 мин.

Полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 7-9% сгущают до получения экстракта с массовой долей сухих веществ 11,5±0,25%, который является готовым молочным напитком, затем напиток в горячем виде фасуют в потребительскую тару и охлаждают до 2-6°C.

Результат: напиток имеет белый, слегка кремовый цвет, вкус молочный, сладкий, приятный, с ароматом зеленого калмыцкого чая, послевкусие слабое, практически не ощущается, при этом в результате исследования выявлено, что в молочно-растительном напитке содержатся дитерпеновые гликозиды сладкого вкуса, аминокислотный состав, флавоноиды, свободные сахара, минеральные соединения (макроэлементы - кальций, фосфор), витамины (В₁, В₂, Е) в соответствии с ГОСТами Р 50929-96 и Р 50928-96, лактоза.

В напитке массовая доля сухих веществ составляет 11,5±0,25%, в нем содержатся, г/100 г: дитерпеновые гликозиды - 5,79 (в т.ч. стевиозид - 3,54); аминокислоты - 0,24; флавоноиды - 3,08; свободные сахара (глюкоза и галактоза) - 2,12, минеральные соединения (кальций - 0,16, фосфор - 0,08); витамины (В₁ - 0,000029, В₂ - 0,00015; Е - 0,00021), лактоза -7,3.

Пример 4. Проводят аналогично примера 1, но листостебельную массу травы стевии сушат до массовой доли сухих веществ 98,8,% и измельчают до размера частиц 0,5. Экстрагирование проводят в одну стадию при постоянной температуре 78±2°C, периодическом перемешивании через каждые 25-30 мин, в течение 3,0±0,5 ч, при рН экстрагента 6,65, при этом берут соотношение объемов твердой - листостебельная масса травы стевии, и жидкой фаз - коровье молоко с жирностью не менее 2,5% 1:100, экстракт отделяют от листостебельной массы фильтрованием или центрифугированием при частоте вращения 2500 об/мин в течение 25-30 мин.

Полученный напиток с массовой долей сухих веществ 11,5±0,25%, является готовым молочным напитком, который затем в горячем виде фасуют в потребительскую тару и охлаждают до 2-6°C.

Результат: полученный молочно-растительный напиток имеет органолептические характеристики аналогичные примерам 2 и 3, но себестоимость получения молочно-растительного напитка значительно увеличилась.

Таким образом, наиболее оптимальными являются примеры 2 и 3, при этом в примере 4 также получены высокие показатели питательных веществ, аналогичные примерам 2 и 3, но увеличилась себестоимость технологического процесса предлагаемого способа получения молочного напитка из листостебельной массы стевии.

В соответствии с поставленным техническим результатом проведено исследование высушенной листостебельной массы стевии по физико-химическим показателям (см. табл.1), аминокислотному составу (см. табл.2), органолептическим характеристикам экстрактов водного и молочного стевии (см. табл.3) и зависимость поверхностного натяжения водного и молочного экстрактов стевии от концентрации сухих веществ (см. рис.).

Значительное содержание безазотистых экстрактивных веществ - 54,35%, главным из которых является стевиозид, относящийся к гликозидам, состоящим из глюкозы, софорозы и стевиола, именно эта сложная молекула и ряд других родственных веществ отвечают за необычайную сладость стевии, также в их числе нейтральные водорастворимые олигосахариды, алкалоиды, дубильные вещества, пряные и ароматические вещества, которые схожи с ароматическими веществами кофе и корицы, достаточно высокий (7,77%) уровень в составе листа пищевых волокон - клетчатки, а также макро- и микроэлементов (8,56%), к которым относятся калий, кальций, фосфор, магний, кремний, цинк, медь, селен, хром, железо, в состав жировой фракции (2,72%) входят также эфирные масла, полиненасыщенные жирные кислоты, в составе протеиновой фракции стевии. содержится 17 аминокислот (см. табл.2), восемь из которых незаменимые.

Как и все растительные белки, протеины стевии не являются полноценными, главной лимитирующей кислотой является изолейцин, однако скорсеросодержащих и ароматических соединений более 100%, как известно, в молочных белках констатируется именно дефицит серосодержащих аминокислот (скор около 90%), что предопределяет возможность использования стевии для обогащения молочных продуктов.

Наиболее распространенным способом получения экстрактов и настоев из трав является водная вытяжка, для ее получения в опыте 1, (см. табл.3) проводят смешивание измельченной листостебельной массы в соотношении 1:100 с дистиллированной водой при температуре 95-97°C и выдерживают при этой температуре 3,5-4,0 часа, после остывания до комнатной температуры, смесь фильтруют и полученный экстракт переливают в посуду из темного стекла, охлаждают и хранят в холодильнике до использования, экстракт на основе коровьего молока не менее 2,5% жирности получают, согласно предлагаемого изобретения, данные представлены в табл.3.

Полученные экстракты отличаются по органолептическим показателям, при этом органолептические свойства водного экстракта стевии характеризуют как «неприятный на вкус и запах», а молочный экстракт, наоборот, «приятный, сладкий гармоничный с ароматом чая, массовая доля сухого вещества для водного экстракта составляет 0,6%, для молочного 11,5±0,25%, увеличение концентрации сухих веществ для молочного экстракта составляет 0,73%, таким образом, можно сделать вывод, что степень извлечения сухих веществ с использованием молока на 21,7% больше по сравнению с дистиллированной водой при прочих одинаковых условиях, так как в данном случае имеет место влияние рН (для молока - 6,5-6,65, а для воды 7,0) и белково-солевой состав молочной плазмы, который способствует образованию комплексов между компонентами молока и стевии, при этом при разработке способа получения молочно-растительного напитка необходимой является информация о реологических свойствах используемых добавок, так как в состав стевии входят пектины, обладающие стабилизирующими и эмульгирующими свойствами. Зависимость величины поверхностного натяжения водного и молочного экстрактов стевии от концентрации сухих веществ дана на фиг.4.

Анализ изменения поверхностного натяжения водного и молочного экстрактов стевии от концентрации сухих веществ позволяет сделать вывод о том, что свевиозид, содержащийся в экстракте стевии (см. рис.) проявляет свойства поверхностно-активного вещества, снижение поверхностного натяжения с повышением концентрации отмечается для обоих видов экстрактов, однако для молочного экстракта эта динамика является более выраженной до концентрации 0,7%, затем этот процесс замедляется, поэтому именно концентрация 0,7% сухого вещества стевии в экстракте является максимально эффективной для стабилизации структуры напитка, что особенно актуально при производстве молочных продуктов и напитков.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- возможность получения готового к употреблению молочно- растительного напитка из листостебельной массы стевии;

- повышение эффективности извлечения питательных веществ - дитерпеновых гликозидов, аминокислот, флавоноидов, свободных сахаров, вита минов, минеральных веществ;

- возможность объединения ценных компонентов молочного и расти тельного сырья и получения пищевого напитка, наиболее полно отвечающего современным концепциям рационального питания;

- интенсификация процесса получения экстракта из листосбельной массы травы стевии;

- упрощение технологического процесса.