Результат интеллектуальной деятельности: Сухая смесь для приготовления напитка

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству безалкогольных напитков, и может быть использовано для приготовления сухих смесей с повышенной биологической ценностью.

В последнее время спрос на натуральные и полезные продукты, в том числе безалкогольные напитки, вырос многократно. Производители, не желая терять своих позиций на рынке, делают акцент на качество и натуральность выпускаемой продукции. Одним из таких продуктов являются сухие концентраты безалкогольных напитков (ГОСТ 28188-89).

Известен состав безалкогольного лечебно-профилактического напитка, содержащего фильтрат водного экстракта измельченной медузы Rhopilema, подсластители в виде смеси фруктозы и глюкозы, ароматизатор, идентичный натуральному, и концентраты фруктовых соков (см. патенты РФ №№ 2537197, 2537198, дата публикации 27.12.2014).

Недостатком известного решения является жидкая форма напитка, которая обуславливает склонность к микробиологической порче готового продукта. Также вызывает вопрос эффективность извлечения полезных веществ из медузы в процессе экстракции водой.

В качестве ближайшего аналога принята сухая смесь для приготовления напитка, содержащая сухую добавку из медузы в виде ее очищенного, высушенного и измельченного ферментолизата, сухой экстракт из растительного сырья, подсластитель с содержанием глюкозы (см. патент РФ № 2626153, дата публикации 21.07.2017).

Недостатком ближайшего аналога является трудоемкость и длительность получения сухой добавки из медузы – перед ферментативным гидролизом осуществляют измельчение медузы и экстракцию водой. Кроме того, необходимо дополнительно использовать стабилизатор коллоидной системы в виде альгината натрия.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка рецептуры безалкогольного напитка, отличающегося укрепляющим действием на организм человека, который позволит расширить сырьевую базу для его производства.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении биологической ценности напитка при обеспечении высоких органолептических характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в сухой смеси для приготовления напитка, содержащей сухую добавку из медузы в виде ее очищенного, высушенного и измельченного ферментолизата, сухой экстракт из растительного сырья, подсластитель с содержанием глюкозы, ароматизатор, для приготовления ферментолизата медузу Aurelia подвергают ферментативному гидролизу с применением ферментного препарата химотрипсина при рН среды, равном 7,5, и при соотношении фермента и медузы по массе, равном 1:4000, соответственно, кроме того, количество сухой добавки из медузы составляет 7,5–15 кг/100 кг готовой смеси, в качестве растительного сырья для экстракта используют плоды цитрусовых, в качестве подсластителя используют сахарную пудру, кроме того, смесь дополнительно содержит ароматизатор цитрусовых.

Кроме того, для приготовления сухого экстракта из цитрусовых подготовленную цедру отваривают в воде на водяной бане в течение 5 минут, вносят сок соответствующего плода цитрусовых и далее подвергают температурной обработке при температуре 60-80°С в течение 15 минут, затем настаивают в течение 40 минут, полученный настой упаривают в течение 1 часа, охлаждают до температуры 25°С, концентрируют фильтрацией и подвергают лиофильной сушке до влажности 2,5%, причем соотношение компонентов составляет, кг/100 кг сухого экстракта из цитрусовых:

Кроме того, содержание компонентов составляет, кг/100 кг готовой смеси:

Кроме того, в качестве цитрусовых использован лимон.

Кроме того, в качестве цитрусовых использован апельсин.

Кроме того, используют натуральный ароматизатор.

Кроме того, используют идентичный натуральному ароматизатор.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки «для приготовления ферментолизата медузу Aurelia подвергают ферментативному гидролизу с применением ферментного препарата химотрипсина при рН среды, равном 7,5, и при соотношении фермента и медузы по массе, равном 1:4000, соответственно, кроме того, количество сухой добавки из медузы составляет 7,5–15 кг/100 кг готовой смеси» описывают технологию приготовления и количество сухой добавки из медузы, которые позволяют:

- использовать всю медузу целиком;

- сократить трудоемкость и длительность технологии;

- повысить биологическую ценность готового продукта и обеспечить доступность полезных веществ;

- придать готовому напитку структурообразующие свойства без дополнительного применения добавок.

Химотрипсиновый ферментолизат медузы обладает антирадикальной активностью, которая в концентрации 0,3 мг белка/мл раствора равна активности таких антиоксидантов, как тролокс и аскорбиновая кислота с концентрацией 0,055 мг/мл.

Антиоксидантная способность, выявленная в белковых и небелковых экстрактах и белковых фракциях, гидролизованных пепсином и коллагеназой, медуз отряда Rhizostomeae (Cotylorhiza tuberculata, Rhizostoma pulmo) и видов аурелий свидетельствует о возможности использования этих объектов в качестве природных нутрицевтиков.

Возможность применения коллагена медузы Aurelia aurita в качестве поставщика натуральных полипептидов, полученных из химотрипсиновых и трипсиновых ферментолизатов и обладающих антиоксидантными свойствами, предполагает использование ресурса данного объекта в пищевых технологиях.

Признак «в качестве растительного сырья для экстракта используют плоды цитрусовых» и признаки первого, третьего и четвертого зависимых пунктов формулы обеспечивают улучшение органолептических характеристик, в частности готовый продукт приобретает цвет и аромат, и увеличение содержания полезных веществ в готовом продукте (витамины, минеральные вещества).

Кроме того, при совместном применении компонентов животного (сухая добавка из медузы Aurelia) и растительного (сухой экстракт из цитрусовых) происхождения антирадикальная активность в 10 раз выше активности этих компонентов по отдельности и равна активности аскорбиновой кислоты, т.е. установлен синергетический и неочевидный эффект.

Признак «в качестве подсластителя используют сахарную пудру» способствует быстрому и легкому растворению сухой смеси в питьевой воде и улучшению ее органолептической характеристики «вкус».

Признак «смесь дополнительно содержит ароматизатор цитрусовых» и признаки пятого и шестого зависимых пунктов формулы позволяют максимально устранить вкус и аромат сухой добавки из медузы.

Признаки второго зависимого пункта формулы обеспечивают высокие органолептические характеристики готового продукта.

Выход за пределы заявляемой рецептуры сухой смеси в большую или меньшую стороны приводит к ухудшению их органолептических характеристик или биологической ценности.

Для приготовления сухой смеси использовали следующее исходное сырье:

1. медуза (целиком) Aurelia aurita Linnaeus, 1758, средние показатели которых диаметр зонта – 22 см, масса – 0,7 кг;

2. ферментный препарат химотрипсин (например, производства ООО «Самсон-Мед», Россия);

3. плоды цитрусовых культур (ГОСТ Р 53596-2009, ГОСТ 4429-82);

4. вода питьевая ГОСТ Р 51232–98;

5. сахар-песок ГОСТ 33222-2015;

6. ароматизаторы пищевые порошковые (натуральные или идентичные натуральным) «Лимон» или «Апельсин».

Заявляемую сухую смесь готовят на стандартном оборудовании по стандартной технологии.

На начальном этапе занимаются приготовлением и/или подготовкой следующих компонентов.

1. Сухая добавка из медузы Aurelia.

Используют медузу Aurelia, замороженную при температуре -25°С.

Далее замороженную медузу размораживают, после размораживания структура медузы переходит в жидкое состояние, то есть происходит полная деструкция студенистой ткани после размораживания (студенистая ткань превращается в лизат).

В жидкость, полученную после размораживания медузы, вносят ферментный препарат химотрипсин в форме порошка при рН среды, равном 7,5, и при соотношении фермента и медузы по массе, равном 1:4000, соответственно.

Смесь выдерживают при перемешивании при температуре 37°С в течение 16 часов и затем при 4°С в течение 48 часов.

По окончанию ферментативного гидролиза ферменты денатурируют в течение 5-20 минут при температуре 90-100°С.

Для отделения осадка полученный ферментолизат центрифугируют, а оставшийся супернатант концентрируют ультрафильтрацией, используя мембрану с молекулярно-массовыми пределами задерживания 6000 Да (Миллипор, США).

Для очистки и удаления воды полученный концентрат подвергают диализу, замораживанию и лиофильной сушке до влажности 0,5%.

Выход сухой добавки из медузы Aurelia на 1000 г сырой медузы составляет 1,6 г.

2. Сухой экстракт из цитрусовых.

Плоды цитрусовых отбирают, моют, затем снимают с них цедру и получают сок.

Подготовленную цедру отваривают в воде на водяной бане в течение 5 минут, вносят сок соответствующего плода цитрусовых и далее подвергают температурной обработке при температуре 60-80°С в течение 15 минут, затем настаивают в течение 40 минут, полученный настой упаривают (с целью удаления излишней влаги перед лиофильной сушкой) в течение 1 часа, охлаждают до температуры 25°С, концентрируют фильтрацией, осуществляют отжим шрота и повторно фильтруют, а в конце подвергают замораживанию и лиофильной сушке до влажности 2,5%.

В таблице 1 приведена рецептура сухого экстракта из цитрусовых.

Таблица 1

Рецептура сухого экстракта из цитрусовых

Для получения сухого экстракта из цитрусовых было проведено лиофильное высушивание полученного согласно рецептуре (таблица 1) упаренного концентрата цитрусовых до влажности 2,5%, в результате чего из 1538,5 кг жидкого концентрата (без учета потерь и осадка) было получено 100 кг лиофилизата.

3. Сахарная пудра.

Если используют сахар-песок, его измельчают до сахарной пудры на мельнице, предназначенной для сухих продуктов, и затем просеивают через сито.

Технологический процесс производства сухой смеси для безалкогольного напитка заключается в приемке сырья и смешивании рецептурных компонентов.

В смеситель загружают подготовленные сухие компоненты (сухая добавка из медузы Aurelia, сухой экстракт из цитрусовых и сахарную пудру) в соотношении согласно рецептуре, перемешивают в течение 15 минут.

Полученную перемешанную сухую массу сушат в кипящем слое в течение 30-40 минут при температуре воздуха 40°С до влажности 2-2,5%. После сушки добавляют ароматизатор и производят повторное дробление.

Измельченную до однородного состояния сухую смесь (сухой напиток) с размером частиц в среднем 0,2 мм фасуют и направляют на хранение.

Для приготовления 1 порции напитка 20 г сухой смеси разводят в 200 мл питьевой воды.

Использование сухой смеси обеспечивает удобство хранения, фасования и перевозки, способствует длительному сроку хранения.

Рецептуры сухих смесей приведены в таблице 2.

Таблица 2

Исследовали полученные образцы.

Органолептическая характеристика напитков, полученных из сухих смесей и воды питьевой комнатной температуры, приведена в таблице 3.

По данным таблицы 3 (для 3-х вариантов рецептур) можно сделать вывод, что сухая добавка из медузы Aurelia несет структурообразующую функцию, а сухой экстракт из цитрусовых – цветообразующую и частично – ароматообразующую. Для максимального устранения вкуса и аромата сухой добавки из медузы Aurelia требовалось добавление ароматизаторов. Для чего, в связи с тенденцией к потреблению максимально натуральных продуктов, были выбраны ароматизаторы, изготовленные из натурального сырья или идентичные натуральным.

Получаемые по заявляемой рецептуре сухие смеси представляют собой равномерно окрашенный сыпучий порошок.

Изучение продолжительности полного растворения напитка свидетельствует, что разработанные сухие смеси растворялись в воде комнатной температуры в течение 1 минуты.

Характеристика динамической вязкости разработанного напитка представлена в таблице 4 в сравнении с сухим растворенным напитком «Абрикосовый аромат» и водой в качестве контрольных образцов (в составе контрольного образца напитка используется загуститель – гуаровая камедь в количестве 1 г на 1 порцию).

Таблица 4

Характеристика динамической вязкости разработанного напитка, mPa⋅s

Из данных таблицы 4 можно сделать вывод, что разработанный напиток имеет слабую коллоидную структуру, которая несколько отличается от структуры ньютоновских жидкостей, но при этом значительно, на порядок, уступает структуре стандартных замутненных напитков, содержащих загуститель.

Предложенная сухая смесь в заявляемых соотношениях компонентов обеспечивает высокую биологическую ценность напитка за счет повышенного содержания аминосахаров, витаминов, флавоноидов, обеспечивающих антиоксидантные свойства напитка, а также существенного содержания минеральных веществ, например, железа.

Данные нутриенты являются необходимой составной частью структурных элементов всех клеток и тканей, незаменимыми компонентами ряда ферментов, витаминов, нуклеиновых кислот и гормонов, участвующих во всех процессах жизнедеятельности организма человека.

Химический состав разработанного продукта представлен в таблице 5.

Таблица 5

Химический состав сухой смеси

Исходя из данных таблицы 5, определена энергетическая ценность 1 порции. Она находится в пределах 78-79 ккал.

Установлено наличие аминосахаров в составе сухой добавки из медузы Aurelia и напитка с ее использованием, которое в расчете на 1 порцию составило:

для рецептуры 1 – 0,309 г;

для рецептуры 2 – 0,206 г;

для рецептуры 3 – 0,155 г.

Это количество соответствует для рецептуры №1 – 30,9%, для рецептуры №2 – 20,6% и для рецептуры №3 – 15,5% от суточной нормы потребления аминосахаров, которые выполняют специфические функции в организме, входя в состав слизистых веществ, стекловидного тела глаза, синовиальной жидкости суставов, регулируют, свертываемость крови, играют важную роль при некоторых инфекционных заболеваниях (см. Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование РФ. 2.3.1. Рациональное питание. Рекомендуемые нормы потребления пищевых и биологически активных веществ, МУ МР 2.3.1.1915-04, М.: 2004).

Известно, что продукт, разовое потребление которого приводит к восполнению суточной нормы потребления БАВ в количестве от 15 до 50%, относится к группе обогащенных пищевых продуктов (см. ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения).

В таблице 6 приведен минеральный состав заявляемой сухой смеси.

Таблица 6

Минеральный состав сухой смеси

Суточная потребность железа – 1-2 мг, но поскольку усваивается лишь 10-20% пищевого железа, его поступление с пищей в сутки должно быть в пределах 10-20 мг. В связи с чем данный продукт является обогащенным не только по содержанию аминосахаров, но и по содержанию железа.

Содержание витаминов в заявляемой сухой смеси представлено в таблице 7.

Таблица 7

Содержание витаминов в заявляемой сухой смеси

Антирадикальная активность сухой добавки из медузы Aurelia была определена после 24 месяцев хранения. Хранение проходило при температуре от +2 до +6°С в закрытых, не герметичных емкостях.

На момент окончания срока хранения было установлено, что антирадикальная активность сухой добавки из медузы Aurelia снизилась на 25%.

Для установления срока хранения сухой добавки из медузы Aurelia в водной среде готовили растворы в пропорции сухой добавки из медузы Aurelia согласно вариантам разработанной рецептуры (таблица 2) на 200 мл питьевой воды, полученные растворы выдерживали в течение 7 суток при температуре +4°С.

После выдерживания в течение 7 суток антирадикальная активность водного раствора сухой добавки из медузы Aurelia снизилась на 10%. Седиментация в растворах свидетельствовала о неустойчивости данных систем и разрушении их белкового компонента.

Эти данные предполагают использование сухой добавки из медузы Aurelia в форме сухого порошка, исключая его хранение в виде раствора.

Контроль качества и безопасность производства сухих напитков регламентируются согласно ГОСТ 28188-2014. Порошкообразные напитки устойчивы к микробиологической порче, поскольку имеют низкую активность воды, что препятствует быстрому развитию микроорганизмов.

На основании данных микробиологических показателей было установлено, что в процессе хранения при температуре +4°С в течение 12 месяцев они оставались в пределах нормы. Содержание токсичных элементов в напитках также соответствовало требованиям TP ТС 021/2011.

Но ограничение в сроке хранения готовой сухой смеси до 6 месяцев необходимо исходя из органолептических показателей вкусо-ароматического компонента (сухого экстракта из цитрусовых), которые снижались после 6 месяцев хранения. А также исходя из сохранения антирадикальной активности сухой добавки из медузы Aurelia.