PL B1. BOŻEK ZUZANNA NUTROGENICA, Ustroń, PL BUP 25/11. JAN OSZMIAŃSKI, Wrocław, PL PAWEŁ RUBIŃSKI, Prudnik, 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 2/02 ( ) A23L 2/04 ( ) A23L 2/08 ( ) A23L 2/385 ( ) A23L 2/84 ( ) A23L 2/00 ( ) (54) Sposób otrzymywania półproduktu spożywczego z owoców i/lub warzyw (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/11 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 05/14 (73) Uprawniony z patentu: BOŻEK ZUZANNA NUTROGENICA, Ustroń, PL (72) Twórca(y) wynalazku: JAN OSZMIAŃSKI, Wrocław, PL PAWEŁ RUBIŃSKI, Prudnik, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Szymon Łukaszyk

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania półproduktów spożywczych, zwłaszcza półproduktów do produkcji napoi, z owoców i/lub warzyw, w szczególności owoców jagodowych, pestkowych lub ziarnkowych, takich jak na przykład aronia, jagoda, porzeczka czy truskawka, z zastosowaniem rozparzania ciśnieniowo-próżniowego. Sposób ten może znaleźć zastosowanie do otrzymywania półproduktów o konsystencji przecierowej, mętnej jak i klarownej, służących do produkcji napoi o wysokiej zawartości związków biologicznie czynnych. Otrzymywane półprodukty nadają się w szczególności do produkcji napoi funkcjonalnych, to znaczy napoi służących do wspomagania konkretnych potrzeb żywieniowych, takich jak na przykład napoje wysokowitaminowe i napoje w profilaktyce zdrowotnej. Przykładowy znany sposób przygotowywania owocowego półproduktu do produkcji napojów został ujawniony we francuskim opisie wynalazku FR W opisywanym tam sposobie produkty są najpierw podgrzewane, a następnie ochładzane poprzez przeniesienie ich do obszaru obniżonego ciśnienia. Podgrzewanie jest realizowane przy ciśnieniu wynoszącym 80 kpa lub wyższym z wykorzystaniem pary mokrej lub przegrzanej, przy czym przed podgrzewaniem ciśnienie w komorze roboczej jest obniżane poniżej wartości 20 kpa. Schładzanie jest realizowane poprzez obniżenie ciśnienia do wartości 50 kpa lub niższej. Szybkość zmniejszania ciśnienia powoduje mniej niż 1.5-krotne rozprężenie. Początkowo wszystkie parametry procesu, takie jak temperatura i czas trwania podgrzewania, szybkość obniżania ciśnienia, temperatura i ciśnienie pary są dobierane dla wyeliminowania mikroorganizmów i zapewniania utrzymywania odpowiedniej jakości. Następnie produkt jest poddawany działaniu podciśnienia dla polepszenia właściwości związanych z uzależnionymi od natury produktu przechowywaniem, dalszym przetwarzaniem, pakowaniem i magazynowaniem. Celem uzyskania półproduktu o zadowalającej konsystencji przedstawiony proces musi być uzupełniony dodatkowym etapem obróbki homogenizującej realizowanym w oddzielnym homogenizatorze. Opisany w tym dokumencie sposób jest od wielu lat wykorzystywany w praktyce zasadniczo wyłącznie w przemyśle winiarskim do przygotowania miazgi winogronowej. Celem wynalazku jest dostarczenie efektywnego sposobu otrzymywania półproduktu spożywczego z owoców i/lub warzyw, w szczególności półproduktu do produkcji napoi, który będzie cechował się wysoką zawartością substancji aktywnych biologicznie, a jednocześnie korzystnymi właściwościami smakowymi, konsystencją i niską kalorycznością. Istotą wynalazku jest opisany na wstępie sposób, który charakteryzuje się tym, że owoce i/lub warzywa poddaje się kolejno a) rozparzaniu poprzez poddanie ich działaniu pary wodnej i podwyższonego ciśnienia o wartości z zakresu od 10 do 300 kpa do osiągnięcia temperatury od 60 do 100 C; a następnie b) gwałtownemu odparowaniu wody albo wody i alkoholu w zbiorniku próżniowym przy podciśnieniu wynoszącym od 1 do 6 kpa wraz z szybkim schłodzeniem półproduktu do temperatury z zakresu od 25 do 50 C. Według wynalazku korzystne jest aby w etapie a) owoce i/lub warzywa były poddawane dodatkowemu działaniu ultradźwięków. Przedmiotowy sposób pozwala na wyjątkowo efektywne rozdrobnienie owoców i warzyw, i wydobycie cennych biologicznie czynnych substancji (w tym fitoskładników, nienasyconych kwasów tłuszczowych, barwników) z przetwarzanego materiału, w tym ze skórki i części twardych, pozwalając na otrzymywanie półproduktu mającego wysoką zawartość substancji biologicznie czynnych, a także bardzo korzystne cechy organoleptyczne przejawiające się przede wszystkim zwiększeniem intensywności smaku słodkiego i zmniejszeniem intensywności smaku gorzkiego. Otrzymywane półprodukty mają bardzo dobrą konsystencję, a także bardzo intensywną i jednorodną barwę. Rozdrabnianie i podgrzewanie na przykład owoców w wyniku poddawania ich działaniu pary o podwyższonym ciśnieniu, i opcjonalnie dodatkowo ultradźwięków, powoduje szybkie i równomierne ogrzewanie surowca do optymalnej temperatury zapewniając inaktywację enzymów, zachowanie substancji biologicznie czynnych z jednoczesnym ograniczeniem strat wynikających z utleniania i hydrolizy enzymatycznej oraz usuwaniem tlenu ze środowiska i ograniczeniem zmian termicznych. Gwałtowne schłodzenie ogranicza do minimum oddziaływanie temperatury na półprodukt co jest szczególnie korzystne z punktu widzenia zawartości w półprodukcie wrażliwych na wysoką temperaturę cennych substancji fitochemicznych (fitoskładników) w tym szczególnie aktywnych biologicznie związków polifenolowych i karotenoidów.

3 PL B1 3 Dodatkowo wytworzona w tym procesie para może być kondensowana celem odzyskiwania aromatów, które mogą być dalej wykorzystywane do aromatyzacji szerokiej gamy gotowych wyrobów. Opcjonalne acz korzystne oddziaływanie ultradźwięków powoduje korzystną bardzo dobrą homogenizację masy przetwarzanego surowca, zwiększając efektywność oddziałującego na nią następnie podciśnienia, a w konsekwencji polepszając konsystencję półproduktu końcowego i rozpuszczalność związków biologicznie czynnych zawartych w skórce i innych twardych częściach przetwarzanego materiału roślinnego. Dodatkowo w korzystnej realizacji sposobu według wynalazku przed rozparzaniem w etapie a) owoce i/lub warzywa poddaje się fermentacji alkoholowej, korzystnie drożdżami winiarskimi, dodatkowo korzystnie z dodatkiem stewii, wyjątkowo korzystnie stewii z gatunku Stevia rebaudiana. Zastosowanie fermentacji alkoholowej rozdrobnionych owoców i warzyw zapewnia przekształcenie zawartych w półprodukcie cukrów w lotny alkohol etylowy, który zostanie całkowicie usunięty w etapie odparowywania próżniowego. Dodatkową zaletą zastosowania fermentacji z użyciem drożdży jest wzbogacenie półproduktu w zawarte w drożdżach witaminy z grupy B. Zastosowanie stewii, na przykład w postaci suszu z jej części zielonych, dodatkowo zwiększa intensywność słodkiego smaku półproduktu dzięki zawartym w tej roślinie substancjom słodzącym, stewiozydom, bez konieczności stosowania cukru. Unika się dzięki temu niepotrzebnego zwiększania kaloryczności. Tak otrzymany półprodukt jest wyjątkowo odpowiedni do produkcji bezalkoholowych napojów bezcukrowych dla osób otyłych i chorych na cukrzycę. W alternatywnym korzystnym przykładzie realizacji sposobu według wynalazku pośredni półprodukt otrzymany w wyniku realizacji etapu b) poddaje się fermentacji alkoholowej, korzystnie drożdżami winiarskimi, dodatkowo korzystnie z dodatkiem stewii, wyjątkowo korzystnie stewii z gatunku Stevia rebaudiana, a następnie poddaje się go kolejnej serii procesów według etapów a)-b) dla otrzymania gotowego półproduktu. Zaletą takiego sposobu w porównaniu ze wskazaną powyżej fermentacją wstępną jest jego wyższa efektywność z uwagi na częściowe wstępne przetworzenie produktu przed fermentacją co może być wymagane w przypadku pewnych rodzajów owoców takich jak na przykład truskawki, czarne porzeczki czy czarne winogrona. W innym korzystnym przykładzie realizacji wynalazku para wodna wykorzystywana w etapie a) jest wytworzona z wody rewitalizowanej. Rewitalizację wody przeprowadza się korzystnie w technologii Grandera i/lub Dileka, przy czym termin rewitalizacja należy według wynalazku rozumieć w jego najszerszym znaczeniu, to znaczy jako obejmujący różnorakie procesy prowadzące do ogólnie rozumianej poprawy jej fizykochemicznej struktury i/lub biologicznego oddziaływania na organizmy żywe. W szczególności rewitalizacja oznacza według wynalazku wszelakie procesy skutkujące korzystnym zjonizowaniem wody (zwłaszcza wysoko jonizowanej wody bogatej w jony ujemne) i/lub zmianą jej struktury molekularnej. Rewitalizacja znacznie polepsza walory smakowe i prozdrowotne otrzymywanego półproduktu. W szczególności półprodukty według wynalazku są odpowiednie do przygotowywania zarówno jedno- jak i wieloskładnikowych napojów funkcjonalnych na bazie owoców i/lub warzyw oraz wyciągów z ziół, takich jak na przykład mętne soki zawierające rozpuszczane i nierozpuszczalne polisacharydy, przecierowe dania śniadaniowe, produkty zawierające 50% soku owocowego i 50% wody mineralnej czy fermentowane dietetyczne napoje bezalkoholowe. Wyjątkowo korzystne działanie prozdrowotne posiadają napoje wytworzone z wykorzystaniem półproduktu według wynalazku, rewitalizowanej wody mineralnej i dodatku biologicznie aktywnych polifenoli. Napoje takie cechują się bowiem wysoką aktywnością przeciwutleniającą i działaniem przeciwzapalnym, a ponadto zwiększają przyswajalność niektórych jonów (w szczególności magnezu i cynku) i zmniejszają wchłanianie pierwiastków niekorzystnych dla zdrowia (takich jak na przykład glin). Wynalazek zaprezentowano w korzystnym przykładzie realizacji na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przykładową instalację do realizacji sposobu według wynalazku. Przedstawiona na rysunku fig. 1 instalacja zawiera zbiornik ciśnieniowy 1 połączony z kompresorem 2, dezintegrator ultradźwiękowy 3, zbiornik próżniowy 4, chłodnicę 5 i bufor próżniowy 6 połączony z pompą próżniową 7. Zbiornik ciśnieniowy 1, dezintegrator ultradźwiękowy 3, zbiornik próżniowy 4, chłodnica 5 i bufor próżniowy 6 połączone są szeregowo za pośrednictwem odpowiednich przewodów wyposażonych w aparaturę zaworową 8, 9.

4 4 PL B1 Dezintegrator ultradźwiękowy 3 jest opcjonalnym elementem przedstawionego systemu. W przypadku jego braku zbiornik ciśnieniowy 1 może być bezpośrednio połączony ze zbiornikiem próżniowym 4. Opcjonalnym elementem przedstawionej instalacji jest także chłodnica 5 służąca do kondensowania niosących substancje aromatyczne par powstających w zbiorniku próżniowym oraz magazynowania skroplonych aromatów. W zbiorniku 1, i opcjonalnie w dezintegratorze 2, realizowany jest etap a) sposobu według wynalazku podczas gdy etap b) jest realizowany w zbiorniku próżniowym 4. Bufor próżniowy 6 o stosunkowo dużej pojemności względem pojemności zbiornika próżniowego 4 i opcjonalnej chłodnicy 5 ułatwia podtrzymywanie podciśnienia w zbiorniku próżniowym 4 i chłodnicy 5. Choć jego zastosowanie jest korzystne z uwagi na mniejsze straty podciśnienia, instalacja może również działać bez niego. Na rysunku nie pokazano możliwej do zastosowania instalacji fermentacyjnej, a także prasy, takiej jak na przykład prasa koszowa, służącej do tłoczenia soku z otrzymywanego w zbiorniku próżniowym półproduktu według wynalazku. W pierwszym etapie sposobu do zbiornika ciśnieniowego 1 dostarcza się owoce i/lub warzywa, które będą przetwarzane, oraz parę wody rewitalizowanej, która to woda wytwarzana jest przez nie pokazane na rysunku urządzenie Grandera (technologia Grander ) czy urządzenie działające w technologii Dileka. Ze stanu techniki znanych jest oczywiście wiele innych rodzajów tego typu urządzeń. Otrzymaną rozparzoną miazgę kieruje się następnie do zbiornika próżniowego 4 gdzie pod obniżonym ciśnieniem ulega ona ochłodzeniu z gwałtownym odparowaniem zawartej w niej wody albo wody i alkoholu, po czym jest odbierana ze zbiornika 4 poprzez zawór 9. Poniżej przedstawiono szczegółowe przykłady realizacji wynalazku. P r z y k ł a d 1 W szczelnie zamykanym zbiorniku ciśnieniowym 1 umieszcza się 1 kg zamrożonych owoców aronii (Aronia Melanocarpa Eliot) i w czasie 1 minuty doprowadza się parę wodną o ciśnieniu 250 kpa uzyskaną w wytwornicy pary z wody przepuszczonej przez urządzenie Grandera. Mieszając umieszczonym wewnątrz zbiornika 1 mieszadłem rozparza się owoce ogrzewając je do temperatury 80 C. Rozparzoną miazgę podaje się błyskawicznie do zbiornika próżniowego 4 gdzie panuje podciśnienie 5 kpa. Następuje gwałtowne parowanie przegrzanej miazgi powodujące rozrywanie komórek i uwalnianie związków biologicznie czynnych ze skórek i nasion. Przetrzymując zawartość zbiornika próżniowego 4 przez 10 minut uzyskuje się schłodzenie produktu do 35 C. Następnie po zlikwidowaniu podciśnienia rozparzony półprodukt spuszcza się zaworem 9 ze zbiornika próżniowego 4 i poddaje tłoczeniu na prasie koszowej do uzyskania soku aroniowego o wysokiej zawartości związków polifenolowych i słabo cierpkim smaku. P r z y k ł a d 2 W szczelnie zamykanym zbiorniku ciśnieniowym 1 umieszcza się 1.5 kg zamrożonych owoców aronii (Aronia Melanocarpa Eliot) i w czasie 1.5 minuty doprowadza się parę wodną o ciśnieniu 250 kpa uzyskaną w wytwornicy pary z wody przepuszczonej przez urządzenie Grandera. Mieszając umieszczonym wewnątrz zbiornika 1 mieszadłem rozparza się owoce ogrzewając je do temperatury 80 C. Rozparzoną miazgę podaje się błyskawicznie do zbiornika próżniowego 4 gdzie panuje podciśnienie 5 kpa. Następuje gwałtowne parowanie przegrzanej miazgi powodujące rozrywanie komórek i uwalnianie związków biologicznie czynnych ze skórek i nasion. Przetrzymując zawartość zbiornika próżniowego 4 przez 10 minut uzyskuje się schłodzenie produktu do 35 C. Następnie po zlikwidowaniu podciśnienia rozparzony półprodukt spuszcza się zaworem 9 ze zbiornika próżniowego 4 i poddaje fermentacji alkoholowej. W szklanej kolbie fermentacyjnej do 1 kg miazgi aroniowej dodaje się 50 g matki drożdżowej drożdży winiarskich Madera, 0.3 g pożywki fosforanu amonu i 100 g brzeczki piwnej nie chmielonej, kolbę zatyka się rurką fermentacyjną i pozostawia w temperaturze 25 C na 10 dni celem przeprowadzenia fermentacji alkoholowej. Następnie zawartość kolby przenosi się do zbiornika ciśnieniowego 1 do rozparzania i dodaje się 50 g wysuszonych liści stewii. Zawartość ogrzewa się do temperatury 90 C doprowadzając parę z wytwornicy pary uzyskanej z wody z urządzenia Gardnera. Próbkę poddaje się gwałtownemu rozprężeniu w zbiorniku próżniowym 4 o podciśnieniu 1 kpa w ciągu 15 min do uzyskania temperatury 25 C i całkowitego odparowania alkoholu. Po zakończeniu procesu otwiera się zawór 9 likwidując podciśnienie i opróżnia się zbiornik 4 uzyskując półprodukt pozbawiony cukru i alkoholu o słodkim smaku, z którego na prasie koszowej tłoczy się sok aroniowy.

5 PL B1 5 P r z y k ł a d 3 Owoce pigwy (1 kg) rozdrabnia się z dodatkiem 5% soku z rabarbaru dla ochrony przed ciemnieniem enzymatycznym. Rozdrobnione owoce umieszcza się w zbiorniku ciśnieniowym 1, rozparza przez wtrysk gorącej pary do osiągnięcia temperatury 90 C w ciągu 1 minuty. Następnie z kompresora 2 do zbiornika 1 doprowadza się sprężone powietrze do uzyskania nadciśnienia 300 kpa. Otwierając zawór wylotowy zbiornika 1 zawartą w nim masę przepuszcza się w ciągu kilkunastu sekund przez komorę 3 z ultradźwiękami do zbiornika 4, w którym panuje próżnia 5 kpa. Skutkiem szybkiej zmiany dużej różnicy ciśnienia i działania ultradźwięków następuje silne rozdrobnienie wyjątkowo twardej tkanki owoców pigwy powodujące otrzymanie masy półproduktu o homogenicznej jednorodnej konsystencji, który może służyć do otrzymywania przecierowych i mętnych napoi. P r z y k ł a d 4 Owoce aronii celem pasteryzacji ogrzewa się do temperatury 80 C, przetrzymuje 5 minut i schładza do 25 C. W szklanej kolbie fermentacyjnej do 1 kg miazgi aroniowej dodaje się 50 g matki drożdżowej drożdży winiarskich Madera, 0.3 g pożywki fosforanu amonu i 100 g brzeczki piwnej nie chmielonej. Kolbę zatyka się rurką fermentacyjną i pozostawia w temperaturze 25 C na 10 dni celem przeprowadzenia fermentacji alkoholowej. Następnie zawartość kolby przenosi się do zbiornika ciśnieniowego 1 do rozparzania i dodaje się 50 g wysuszonych liści stewii. Zawartość ogrzewa się do temperatury 90 C doprowadzając parę z wytwornicy pary uzyskanej z wody z urządzenia Gardnera. Próbkę poddaje się gwałtownemu rozprężeniu w zbiorniku próżniowym 4 o podciśnieniu 1 kpa w ciągu 15 min do uzyskania temperatury 25 C i całkowitego odparowania alkoholu. Po zakończeniu procesu otwiera się zawór 9 likwidując podciśnienie i opróżnia się zbiornik 4 uzyskując półprodukt pozbawiony cukru i alkoholu mający słodki smak. Z tak otrzymanego półproduktu na prasie koszowej tłoczy się następnie sok aroniowy. Przedstawionych przykładów wykonania nie należy w żadnym przypadku traktować jako wyczerpujących i ograniczających prezentowany wynalazek, którego istota została scharakteryzowana w zastrzeżeniach patentowych. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób otrzymywania półproduktów spożywczych, zwłaszcza półproduktów do produkcji napoi, z owoców i/lub warzyw, w szczególności owoców jagodowych, pestkowych lub ziarnkowych, z zastosowaniem rozparzania ciśnieniowo-próżniowego, znamienny tym, że owoce i/lub warzywa poddaje się kolejno a) rozparzaniu poprzez poddanie ich działaniu pary wodnej i podwyższonego ciśnienia o wartości z zakresu od 10 do 300 kpa do osiągnięcia temperatury od 60 do 100 C; a następnie b) gwałtownemu odparowaniu wody albo wody i alkoholu w zbiorniku próżniowym przy podciśnieniu wynoszącym od 1 do 6 kpa wraz z szybkim schłodzeniem półproduktu do temperatury z zakresu od 25 do 50 C. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie a) owoce i/lub warzywa poddaje się dodatkowemu działaniu ultradźwięków. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przed rozparzaniem w etapie a) owoce i/lub warzywa poddaje się fermentacji alkoholowej. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pośredni półprodukt otrzymany w wyniku realizacji etapu b) poddaje się fermentacji alkoholowej, a następnie poddaje się go kolejnej serii procesów według etapów a)-b) dla otrzymania gotowego półproduktu. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że para wodna jest wytworzona z wody rewitalizowanej. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że rewitalizację wody przeprowadza się w technologii Grandera i/lub Dileka. 7. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że do fermentacji alkoholowej wykorzystuje się drożdże winiarskie. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że do fermentacji alkoholowej wykorzystuje się dodatek stewii. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że do fermentacji alkoholowej wykorzystuje się dodatek stewii z gatunku Stevia rebaudiana.

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)