PL B1. INSTYTUT AGROFIZYKI IM. BOHDANA DOBRZAŃSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Lublin, PL BUP 10/16. JUSTYNA CYBULSKA, Lublin, PL

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. A23L 33/00 ( ) A23L 33/105 ( ) A23L 29/231 ( ) C08B 37/06 ( ) (54) Sposób otrzymywania dodatku do żywności do stabilizacji tekstury albo zagęszczania, zwłaszcza z wytłoków jabłkowych oraz dodatek otrzymany tym sposobem (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 10/16 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT AGROFIZYKI IM. BOHDANA DOBRZAŃSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Lublin, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/17 (72) Twórca(y) wynalazku: JUSTYNA CYBULSKA, Lublin, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Magdalena Tarała

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania dodatku do żywności oraz dodatek otrzymany tym sposobem, którego skład umożliwia zastosowanie zarówno do stabilizacji tekstury suchych produktów spożywczych, jak i zagęszczania produktów spożywczych uwodnionych. Dodatek pozyskiwany jest przede wszystkim z wytłoków jabłkowych, stanowiących odpadowy materiał uboczny w przetwórstwie owocowo-warzywnym. Przedmiotem wynalazku jest także dodatek otrzymany tym sposobem. W zgłoszeniu patentowym CN opisano sposób otrzymywania pektyn i celulozy poprzez ekstraktację ich z pozostałości żeńszenia jako surowca oraz ich zastosowanie. Sposób obejmuje następujące etapy: suszenie i sterylizację wyekstrahowanych pozostałości żeńszenia, mielenie, ekstrakcję kwasem, odbarwianie i wytrącanie alkoholem, przemywanie alkoholem, suszenie i mielenie w celu otrzymania pektyny i przeprowadzenie ekstrakcji na uzyskanych po ekstrakcji pektyny pozostałościach, wybielanie, suszenie i mielenie w celu otrzymania produktu celulozowego. Polskie zgłoszenie patentowe P przedstawia uniwersalny dodatek i sposób otrzymywania uniwersalnego dodatku do żywności do stabilizacji tekstury albo zagęszczania, który prowadzi się w następujących etapach: pierwszym, gdzie rozdrobnione wytłoki jabłkowe poddaje się wstępnemu suszeniu, korzystnie fluidalnemu, po czym są one rozdrabniane i poddawane dalszemu suszeniu aż do usunięcia wilgoci z suszu; drugim, gdzie uzyskany w etapie pierwszym susz poddany zostaje mikronizacji, po czym rozdziela się go na dwie frakcje: o granulacji µm oraz µm; trzecim, gdzie otrzymany w etapie drugim susz, o granulacji µm, odcukrza się, poddaje się homogenizacji ultradźwiękowej i po odsączeniu z nadmiaru wody, zamraża, a następnie poddaje procesowi liofilizacji; czwartym, gdzie z otrzymanego w etapie drugim suszu, o granulacji µm uzyskuje się pektyny niskoestryfikowane NE suszone rozpyłowo; piątym, gdzie z części otrzymanych w etapie czwartym pektyn niskoestryfikowanych NE otrzymuje się pektyny deestryfikowane, o stopniu estryfikacji 12 15% oraz szóstym, gdzie sporządza się mieszaninę z frakcji otrzymanych w etapach trzecim, czwartym i piątym. Dodatek charakteryzuje się tym, że jest mieszaniną składającą się z: 55 65% wytłoków jabłkowych liofilizowanych, 25 30% pektyny jabłkowej suszonej rozpyłowo i przynajmniej 10% pektyny jabłkowej deestryfikowanej. Dodatek dodawany jest do żywności w ilości 2 8% wagowo. Sposób według przedstawionego rozwiązania pozwala na otrzymanie dodatku o pożądanych właściwościach, jednakże jest to rozwiązanie czasochłonne i złożone. Niedogodność technologiczna polega na tym, że, ze względu na powstawanie lepkiej warstwy na filtrze suszarki rozpyłowej, utrudniony jest proces suszenia rozpyłowego pektyn, co może ograniczać wydajność procesu suszenia. Dodatek otrzymany powyższym sposobem może wykazywać również tendencje do karmelizacji w wysokich temperaturach. Duża zawartość rozpuszczalnych cukrów w tym dodatku powoduje jego dobrą rozpuszczalność, ale także mniejszą stabilność tekstury w czasie, co może sprzyjać występowaniu zjawiska synerezy. Właściwości znanych materiałów na bazie wytłoków jabłkowych, gdzie dodatek otrzymany wyżej wymienionym sposobem oznaczony jest jako dodatek D, przedstawiono na rysunkach dla stanu techniki: Pos. I przedstawia właściwości wiązania wody; Pos. II przedstawia wpływ dodatków na właściwości reologiczne soku jabłkowego; Pos. III przedstawia wpływ dodatków na właściwości reologiczne dressingu czosnkowego. Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania dodatku do żywności do stabilizacji tekstury suchych produktów spożywczych, a także do zagęszczania produktów spożywczych uwodnionych, który eliminowałby wskazane niedogodności procesu. Sposób ten, bez uszczerbku dla dotychczasowych, pożądanych własności końcowego produktu, powinien zostać skrócony i uproszczony. Ponadto sposób powinien umożliwiać otrzymanie dodatku posiadającego bardzo dobre właściwości wiązania wody, co jest istotne w stabilizacji tekstury uwodnionych produktów spożywczych. Istotą sposobu według wynalazku jest to, że prowadzi się go w następujących etapach: rozdrobnione wytłoki jabłkowe poddaje się wstępnemu suszeniu i rozdrabnianiu; następnie całość uzyskanego suszu poddaje się mikronizacji do granulacji µm; następnie całość uzyskanego suszu poddaje się homogenizacji ultradźwiękowej w izopropanolu i odcukrza się w etanolu;

3 PL B1 3 następnie na całości odcukrzonego materiału prowadzi się ekstrakcję pektyn kwasem cytrynowym; następnie otrzymany materiał filtruje się i otrzymany nierozpuszczalny osad zamraża się i poddaje liofilizacji, natomiast otrzymany roztwór pektyn zagęszcza się, obniża ph do wartości 4,2 4,6, strąca alkoholem izopropylowym, prowadzi się deestryfikację pektyn do stopnia estryfikacji poniżej 40%, strąca etanolem a następnie suszy rozpyłowo i zbiera w postaci proszku; następnie sporządza się mieszaninę z wytłoków jabłkowych liofilizowanych i pektyny jabłkowej suszonej rozpyłowo. Istota dodatku według wynalazku polega na tym, że jest mieszaniną składającą się z: 55 65% materiału liofilizowanego i 35 45% pektyny suszonej rozpyłowo. Korzystnie dodatek zawiera jony żelaza (II) w ilości mm. Dodatek do uwodnionych produktów spożywczych dodawany jest w ilości przynajmniej 5% wagowo. Sposób według wynalazku pozwala na otrzymanie dodatku z pominięciem takich etapów jak: rozdrabnianie do dwóch zakresów wielkości cząstek, deestryfikacji części pektyn do stopnia estryfikacji około 12 15%, rozdział pektyn na niskoestryfikowane NE i deestryfikowane, suszenie konwekcyjne oraz dalsze rozdrabnianie pektyn deestryfikowanych. Proces został więc uproszczony i skrócony, co tym samym obniżyło koszt dodatku. Na koszt produkcji dodatku wpływa korzystnie także stosowanie izopropanolu. Zastosowane odcukrzanie całości materiału pozwala na całkowite usunięcie cukrów rozpuszczalnych. Dzięki temu wyeliminowano niekorzystne zjawisko tworzenia się lepkiej warstwy na filtrze suszarki rozpyłowej. Rezultatem odcukrzenia jest ponadto nieograniczona możliwość stosowania dodatku w wysokich temperaturach, gdyż nie obserwuje się już zjawiska karmelizacji. Dodatkowo, całkowite usunięcie cukrów rozpuszczalnych podwyższa żywieniową wartość dodatku otrzymanego sposobem według wynalazku, ponieważ obniżona zostaje jego wartość energetyczna i indeks glikemiczny. Modyfikacja sposobu wytwarzania dodatku spowodowała zmianę struktury frakcji błonnika: wzrosła ilość błonnika frakcji hemicelulozy i celulozy a spadła ilość frakcji węglowodanów rozpuszczalnych, w tym pektyn. Różnice te są spowodowane zastosowaniem odcukrzenia wytłoków w początkowym etapie produkcji. Dodatek zawierający 55 65% frakcji nierozpuszczalnej, rozdrobnionej do wymiarów µm i poddanej homogenizacji ultradźwiękowej i jednocześnie niezawierający rozpuszczalnych cukrów, jest stabilny i nie występuje w jego roztworach powyżej 5% zjawisko synerezy. Potwierdzeniem tego jest większa wodochłonność tego materiału. Dodatek cechuje również większa kwasowość i wyższe ph, co związane jest z większą zawartością kwasu galakturonowego. Ponadto, dodatek zawiera dużą ilość włókna pokarmowego, którego znaczną część stanowi celuloza, co pozwala na zwiększenie chrupkości produktów spożywczych suchych, np. ciastek. Korzystną cechą otrzymanego dodatku jest większa lepkość jego wodnych roztworów. W szczególności powoduje zwiększenie lepkości soków, dressingów, zup w proszku, kisielu, produktów mleczarskich typu maślanka i jogurt. Nieoczekiwanie okazało się ponadto, że dodatek według wynalazku wykazuje silną zależność właściwości Teologicznych od zawartości jonów żelaza (II), co jest również zjawiskiem istotnym z punktu widzenia wprowadzania jonów żelaza (II) do artykułów spożywczych, ponieważ jest to pierwiastek deficytowy. Dodatek wykazuje również wystarczającą zdolność do sieciowania jonami wapnia. Sposób według wynalazku oraz dodatek otrzymany tym sposobem przedstawione zostały w przykładach wykonania a korzystne cechy dodatku zostały ponadto zestawione na rysunkach, gdzie: Fig. 1 przedstawia właściwości wiązania wody; Fig. 2 przedstawia wpływ dodatku na właściwości reologiczne soku jabłkowego, przy zastosowaniu dodatku w ilości 5%; Fig. 3 przedstawia wpływ dodatku na właściwości reologiczne barszczu białego typu instant przy zastosowaniu dodatku w ilości 5%; Fig. 4 przedstawia wpływ dodatku na właściwości reologiczne dressingu czosnkowego przy zastosowaniu dodatku w ilości 5%; Fig. 5 przedstawia wpływ jonów żelaza (II) na właściwości reologiczne dodatku, przy zastosowaniu jonów w ilości 12 mm.

4 4 PL B1 P r z y k ł a d w y k o n a n i a s p o s o b u Przygotowano wytłoki jabłkowe. Jabłka rozdrobniono w sokowirówce zaopatrzonej w podwójny rozdrabniacz ślimakowy (Twin Gear Juice Extractor, Green Star Elite GSE-5000). Uzyskane w ten sposób wytłoki poddano wstępnemu suszeniu w warstwie fluidalnej w suszarce fluidyzacyjno- -rozpyłowej (Eureka. Inżynieria Spożywcza, Doradztwo i Projektowanie). Wstępnie podsuszone wytłoki rozdrobniono i poddano dalszemu suszeniu w suszarce rozpyłowo-fluidyzacyjnej, aż do uzyskania pozbawionego wilgoci suszu. Uzyskany susz rozdrobniono w młynku kulkowym do uzyskania frakcji o granulacji µm. Następnie całość materiału homogenizowano ultradźwiękowo w izopropanolu przy użyciu procesora ultradźwiękowego (procesor ultradźwiękowy z automatycznym strojeniem VCX-130FSJ, Sonics), przyjmując następujące parametry czas 2 x 30 min, amplituda 50% i odcukrzono w 95% alkoholu etylowym. Następnie, celem ekstrakcji pektyn, całość otrzymanego materiału mieszano w roztworze kwasu cytrynowego o ph=2,5 w stosunku 1:50, przez 30 min., w temperaturze 97 C. Zawiesinę przefiltrowano. Nierozpuszczalny osad zamrożono i poddano procesowi liofilizacji, natomiast otrzymany roztwór pektyn zagęszczono w wyparce. Schłodzoną zawiesinę doprowadzono do ph=4,5 za pomocą 25% wody amoniakalnej, po czym dodano alkoholu izopropylowego. Przeprowadzono deestryfikację pektyn do stopnia estryfikacji około 37 przy pomocy roztworu K 2 CO 3. Przeprowadzono ponowne strącanie pektyn etanolem. Wodny roztwór wysuszono rozpyłowo w temperaturze 45 C. Sporządzono mieszaninę z wytłoków jabłkowych liofilizowanych i pektyny jabłkowej suszonej rozpyłowo. P r z y k ł a d I dotyczący dodatku Dodatek uzyskano poprzez sporządzanie mieszaniny składającej się z: 60% wytłoków jabłkowych liofilizowanych i 40% pektyny jabłkowej suszonej rozpyłowo. Dodano jony żelaza (II) w ilości 12 mm. Tak przygotowany dodatek dodawano do uwodnionych produktów spożywczych w ilości 5% wagowo. Uzyskany sposobem według wynalazku dodatek ma następujące parametry fizyko- -chemiczne: zawartość hemiceluloz: 32.8 % ± 0.3 zawartość celulozy: 24.2 % ± 0.6 zawartość pektyn i innych: 67.2 % ± 0.3 zawartość substancji rozpuszczalnych roztworu 1%: 0.3 Bx ± 0.1 kwasowość: 2.11 g/100 g ± 0.01 ph: 3.37 ± 0.01 zawartość kwasu galakturonowego: µg/mg ± lepkość w temp. 20 C roztworu 5% zawierającego 12 mm jonów żelaza (II): Pas± P r z y k ł a d II dotyczący dodatku Dodatek uzyskano tak, jak w przykładzie I, przy czym pominięto dodawanie jonów żelaza (II). Dodatek dodawano do uwodnionych produktów spożywczych w ilości 8% wagowo. Lepkość w temp 20 C roztworu dodatku o stężeniu 5% wynosi: Pas ± Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób otrzymywania dodatku do żywności do stabilizacji tekstury albo zagęszczania, zwłaszcza z wytłoków jabłkowych obejmujący etapy: suszenia, mielenia, homogenizacji ultradźwiękowej, odcukrzania, ekstrakcji kwasem, wytrącania alkoholem, przemywania alkoholem, suszenia rozpyłowego, znamienny tym, że prowadzi się go w następujących etapach: rozdrobnione wytłoki jabłkowe poddaje się wstępnemu suszeniu i rozdrabnianiu; następnie całość uzyskanego suszu poddaje się mikronizacji do granulacji µm; następnie całość uzyskanego suszu, poddaje się homogenizacji ultradźwiękowej w izopropanolu i odcukrza się w etanolu; następnie na całości odcukrzonego materiału prowadzi się ekstrakcję pektyn kwasem cytrynowym; następnie uzyskany roztwór filtruje się i otrzymany nierozpuszczalny osad zamraża się i poddaje liofilizacji, natomiast otrzymany roztwór pektyn zagęszcza się, obniża ph do wartości 4,2 4,6, strąca alkoholem izopropylowym, prowadzi się deestryfikację do stopnia estryfikacji poniżej 40%, strąca etanolem, po czym suszy rozpyłowo i zbiera w postaci proszku; następnie sporządza się mieszaninę z wytłoków jabłkowych liofilizowanych i pektyny jabłkowej suszonej rozpyłowo.

5 PL B Dodatek do żywności do stabilizacji tekstury albo zagęszczania, zwłaszcza z wytłoków jabłkowych zawierający pektynę i celulozę, otrzymany sposobem określonym w zastrz. 1, znamienny tym, że jest mieszaniną składającą się z 55 65% wytłoków jabłkowych liofilizowanych i 35 45% pektyny jabłkowej suszonej rozpyłowo. 3. Dodatek według zastrz. 2, znamienny tym, że zawiera jony żelaza (II) w ilości mm. 4. Dodatek według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że do uwodnionych produktów spożywczych dodawany jest w ilości przynajmniej 5% wagowo. Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)