PL156364B1 - Sposób suszenia w temperaturze wyzszej od pokojowej artykulów spozywczych i napojówzawierajacych wode PL - Google Patents

Abstract

1 - Sposób suszenia w temperaturze wyzszej od pokojowej artykulów spozywczych i napo- jów zawierajacych wode, znamienny tym, ze przez suszeniem wprowadza sie do tych artykulów lub napojów trehaloze. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zabezpieczania artykułów spożywczych przed denaturacją podczas suszenia w temperaturach wyższych od temperatury pokojowej.

Artykuły żywnościowe zawierające białka lub substancje pokrewne białkom, pochodzące ze ścianek komórek trudno jest konserwować przez suszenie w temperaturach wyższych od temperatury pokojowej tak, aby zachowały pierwotną jakość. Na przykład, pełne mleko zawiera szereg białek, w tym również dające się wytrącać kwasem fosfoproteiny, fosfokazeiny, immunoglobuliny, laktoglobuliny i albuminę. Gdy świeże mleko ogrzewa się, wówczas białka te mają tendencję do ulegania denaturacji i np. na gorącym mleku tworzy się charakterystyczna powłoka, to jest kożuch. Suszenie koncentratów mleka przez rozpylanie powoduje rozkład tych białek i otrzymuje się produkt, który po zrekonstytuowaniu nie przypomina ściśle świeżego mleka. Ma on bowiem gorszy zapach, nie ulega ścinaniu się pod wpływem podpuszczki i ma tendencję do koagulowania w obecności bardzo gorącej wody.

Przy rozpyłowym suszeniu mleka, koncentraty osłodzone sacharozą powodują jeszcze większe trudności, gdyż nadmierna lepkość i zdolność przywierania powodują, że koncentrat przywiera do powierzchni suszarni.

Podobnie też jaja, zwłaszcza jaja pełne, zawierają szereg lipidów i lipoprotein, które przy ogrzewaniu ulegają denaturacji. Jednym z głównych problemów powodowanych przez denaturację białka jajowego jest to, że zrekonstytuowane jajo nie daje przy ubijaniu trwałej piany. Poza tym, rozerwanie struktury białka powoduje również rozdzielenie naturalnej emulsji i tłuszcz oddziela się w postaci odrębnych kropel. Suszonego jaja nie można więc odtworzyć za pomocą wody tak, aby otrzymać substancję rzeczywiście podobną do jajo. Aby zrekonstytuowane jajo zachowywało zdolność tworzenia piany przy ubijaniu proponowano już różne dodatki. Proponowano też dodawanie sacharozy lub źródła dekstrozy, takiego jak syrop kukurydziany lub jego składniki stałe (opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr 3 162 540). Sacharoza jest dodawana w ilościach tak dużych jak 10%o wagowych, co powoduje, że produkt jest bardzo słodki i może być stosowany tylko w cukiernictwie i nie nadaje się do innych celów.

Inny problem degradacji występuje przy produkcji kawy do natychmiastowego przyrządzania, gdy stałą, zmieloną kawę ekstrahuje się w wysokich temperaturach (np. 120°C) wodą, aby wytworzyć ekstrakt zawierający zwykle 30-60% wagowych substancji stałych, które następnie suszy się rozpyłowo na proszek. Zawartość białka w końcowym produkcie wynosi około 14% wagowych. Ekstrahowanie w wysokiej temperaturze i następnie suszenie rozpyłowe powodują zawsze, że produkt ma w porównaniu z świeżo zmieloną kawą, ekstrahowaną w temperaturze poniżej 100°C, zapach ostry i gorzki, dostrzegalny zwłaszcza, gdy pije się kawę czarną.

156 364

Inny jeszcze problem występuje przy suszeniu past i tartych owoców lub jarzyn, mających charakterytyczną budowę komórkową. Na przykład, jeżeli przecier z pomidorów suszy się w podwyższonych temperaturach, wówczas struktura komórkowa ulega zniszczeniu i produkt taki daje po zrekonstruowaniu tylko pastę, nie mającą tekstury pomidora. Poza tym, suszenie stałych składników pomidora powoduje ich odbarwianie i karmelizację.

Soki owocowe również jest trudno skutecznie suszyć, gdyż często tracą charakterystyczną świeżość i zapach. Na przykład, sok pomarańczowy suszony do natychmiastowego spożycia jest zwykle niższej jakości niż sok świeży lub z opakowań.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że jeden szczególny cukier może być wprowadzany do białkowych artykułów spożywczych przed ich ogrzewaniem i suszeniem, przy czym białko zostaje w znacznym stopniu zabezpieczone przed denaturacją tak, że odtworzony produkt znacznie bardziej przypomina produkt pierwotny. Podobnie też, cukier ten może być dodawany do owocowych i jarzynowych produktów ucieranych, soków itp., przy czym produkty takie zachowują świeżość i strukturę pierwotną. Cukier ten działa znacznie skuteczniej niż sacharoza lub glikoza i nie czyni produktu szczególnie słodkim.

Przedmiotem wynalazku· jest nowy sposób suszenia zawierających wodę artykułów żywnościowych i napojów w temperaturze wyższej od temperatury pokojowej, a cechą tego sposobu jest to, że do artykułu żywnościówegó lub napoju przeznaczonego do suszenia dodaje się trehalozę.

Trehaloza, to jest σ-D-glukopiranozylo-a-D-glukopiranozyd, jest naturalnym nieredukującym dwusacharydem, występującym w pewnych organizmach roślinnych i zwierzęcych nie dających się suszyć. Organizmy te obejmują cysty krewetek solankowych (Artemia salina), rośliny ulegającej wskrzeszaniu (Selaginella lepidophylla) i drożdże piekarnicze (Saccharomyces cerevisiae).

Stwierdzono, że dodawanie trehalozy do białkowych artykułów spożywczych umożliwia nie tylko ich suszenie, ale również i ogrzewanie w dość wysokich temperaturach, bez znaczącej denaturacji. Zwykle trzeba dodawać trehalozę do artykułów spożywczych w takiej ilości, aby uzyskać wagowy stosunek trehalozy do białka wynoszący np. od 1:2,5 do 1:15, korzystnie od 1:2,5 do 1:7,5. Na przykład, pełne mleko o zawartości 3,3% wagowych białka można skutecznie stabilizować dodając 0,5% wagowego trehalozy, to jest przy stosunku trehalozy do białka wynoszącym 1:6,6 wagowo. Pełne jajo o zawartości 12,3% wagowych białka można stabilizować przez dodanie 3-5% wagowych trehalozy, to jest przy wagowym stosunku trehalozy do białka wynoszącym około 1:2,5 do 1:4. Wyciągi kawowe można wytwarzać, gdy ich substancja stała zawiera 1-2% wagowych trehalozy, to jest gdy wagowy stosunek trehalozy do białka wynosi od 1:7 do 1:14.

W przypadkach, gdy zawartość białka jest mała i/albo nie daje się łatwo zmierzyć i/albo gdy trzeba zachować strukturę komórkową, np. w przecierach owocowych, trehalozę należy dodawać w takiej ilości, aby wagowy stosunek trehalozy do nietłuszczowych substancji stałych wynosił od 1:5 do 1:100, a zwłaszcza od l:5do 1:30. Wielkości te można stosować także w odniesieniu do takich produktów jak jaja i mleko. Gdy pełne mleko zawiera 3,3% wagowych białka i całkowita zawartość nietłuszczowych substancji stałych wynosi około 8% wagowych, to przy dodaniu 0,5% wagowych trehalozy, wagowy stosunek trehalozy do nietłuszczowych substancji stałych wynosi 1:16. Jeżeli do pełnego jaja o zawartości około 26% wagowych substancji stałych doda się 3% wagowe trehalozy, to wagowy stosunek wyniesie 1:8,7. W suszonych substancjach stałych wyciągu z kawy zawartość 1 lub 2% wagowych trehalozy daje stosunek wagowy 1:50 lub 1:100. Soki lub przeciery mogą zawierać 1-15% wagowych trehalozy.

Dodatkową zaletą dodawania trehalozy jest to, że prędkość ponownego uwodornienia jest nieoczekiwanie znacznie wyższa niż w przypadku próbek zawierających sacharozę.

Wynalazek zilustrowano poniżej w przykładach.

Przykładl. Pełne mleko. Świeże, pasteryzowane mleko pełne zatężono i suszono rozpyłowo z dodatkiem 0,5% wagowego trehalozy. Z tego samego mleka pobrano próbkę kontrolną, bez trehalozy, poddając ją podobnemu procesowi suszenia. Trehalozę dodano do mleka i zmieszano w zwykły sposób. Próbki zatężono zwykłą metodą do zawartości około 30% wagowych substancji stałych, stosując wyparkę próżniową o jednej kolumnie, w temperaturze 40-80°C. Otrzymany koncentrat wprowadzono do komory do suszenia rozpyłowego o temperaturze 175-205°C. Temperatura u wylotu wynosiła 85-98°C.

156 364

Otrzymane mleko w proszku ponownie uwodniono przez dodanie zimnej wody w ilości odpowiadającej świeżemu mleku. Stwierdzono, że próbka zawierająca trehalozę zwilża się ponownie łatwiej niż próbka kontrolna. Próbka zawierająca trehalozę dała mleko o organoleptycznych właściwościach świeżego mleka, co można określić jako „czyste właściwości mleka i tekstura mleka była bardziej homogeniczna w porównaniu z mlekiem z próbki bez trehalozy, które miało cechy znanego mleka z proszku wytwarzanego znanym sposobem.

Przy ogrzewaniu, mleko z próbki zawierającej trehalozę miało charakterystyczny zapach świeżego mleka ogrzewanego i na powierzchni tworzył się kożuch, co świadczy o tym, że mleko to zawierało białka mlekowe, mianowicie laktalbuminę i laktoglobulinę. Na mleku z próbki nie zawierającej trehalozy nie było kożucha, co świadczy o tym, że białka mlekowe uległy zdenaturowaniu.

Przykład II. Jaja kurze. Świeże jaja kurze są szczególnie wrażliwe na odwadnianie w wysokiej temperaturze, np. przez suszenie rozpyłowe i otrzymany produkt ma właściwości organoleptyczne i działanie znacznie gorsze od surowego materiału.

W próbach, świeże pełne jajo kurze z dodatkiem 3% wagowych trehalozy mieszano tak, aby uzyskać jednolitą mieszaninę, którą rozsmarowywano na szklanych płytkach i suszono w powietrzu o temperaturze 45-50°C. Równolegle przygotowywano próbki kontrolne, bez trehalozy i suszono je razem z zawierającymi trehalozę. Próbki suszono aż do całkowitego usunięcia wilgoci tak, aby powstała tylko substancja stała. Otrzymane płatki zmielono na proszek i traktowano go zimną wodą w ilości odpowiadającej zawartości wody w świeżym jaju. Próbki zawierające trehalozę ulegały łatwiej ponownemu uwodnieniu, dając homogeniczną dyspersję.

Otrzymane roztwory jajowe badano dwoma, niżej opisanymi sposobami.

1. Wytwarzanie „jajecznicy. Próbki po 50 g roztworu jajowego mieszano z 20 g świeżego mleka i za pomocą grzejnika mikrofalowego o mocy 6,5 kW gotowano w ciągu 2 minut z pełną mocą, mieszając co 30 sekund. Próbki zawierające trehalozę dawały zapach i miały teksturę zbliżoną do tej, jaką ma jajecznica ze świeżych jaj. Białka koagulowały łatwo, dając miękki produkt o barwie bladożółtej, podczas gdy próbki bez trehalozy nie koagulowały całkowicie, dając produkt o konsystencji gumowatej, nieprzyjemnym zapachu i niesmaczny.

2. Wytwarzanie ciasta puddingowatego Yorkshire. Ciasto przygotowywane z 40 g roztworu jajowego, 40 g mąki, 100 g świeżego mleka i 2g soli wlewano do ogrzanych uprzednio puszek blaszanych i pieczono w temperaturze 200°C w ciągu 20 minut. Ciasto przygotowywano z roztworu jajowego z trehalozą i równolegle z roztworu bez trehalozy. Wszystkie próbki traktowano w jednakowych warunkach.

Otrzymane puddingi oceniano porównując stopień wyrośnięcia ciasta, objętość i teksturę. Próbki otrzymane przy użyciu trehalozy miały większą objętość i bardziej równomierny kształt, a w smaku były lepsze od próbek kontrolnych. Świadczy to o tym, białka w próbkach kontrolnych zostały w znacznym stopniu zdenaturowane, podczas gdy aktywność białek w próbkach z trehalozą była znacznie bardziej zbliżona do tej, jaką mają białka w świeżych jajach.

Przykład III. Kawa. Ziarna palonej kawy zmielono drobno, dodano do nich gorącej wody i trehalozy, po czym poddano działaniu temperatury 120°C, powodując ekstrakcję. Nierozpuszczalną stałą pozostałość usunięto, otrzymując roztwór zawierający 30-55% wagowych substancji stałych, zależnie od skuteczności procesu ekstrahowania. Otrzymany roztwór rozprowadzono na szklanych płytkach i suszono w ciepłym powietrzu, w temperaturze 45-50°C. W analogiczny sposób traktowano próbki nie zawierające trehalozy.

Próbki z trehalozą zawierały przed ekstrakcją 0,5-5% wagowych trehalozy. Po wysuszeniu wszystkich próbek sporządzono z nich roztwory nadające się do picia i porównywano ich cechy. Z próbek nie zawierających trehalozy otrzymano ciemne roztwory o bardzo wyraźnym gorzkim smaku, natomiast próbki z trehalozą dały roztwory o jaśniejszym zabarwieniu i o mniej gorzkim smaku. Aczkolwiek z próbek zawierających 0,5% wagowego trehalozy otrzymano produkt o dość dobrej jakości, to jednak jakość ta przy dodatku 1 % wagowego była bardzo dobra i w zasadzie nie ustępowała produktom z próbek o większej zawartości trehalozy.

Jak w innych, wyżej opisanych próbach, tak i w tym przypadku zgodnie z wynalazkiem otrzymuje się produkty, z których następnie odzyskuje się produkty o cechach bardziej zbliżonych

156 364 do cech produktów oryginalnych niż to ma miejsce w próbach porównawczych. W próbie z kawą nie prowadzono badań dla szczegółowego określenia substancji, które nadają „gorzki” zapach i smak.

Przykład IV. Pomidory. Sproszkowane pomidory, otrzymane przez suszenie rozpyłowe, są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym, gdyż stanowią podstawę do licznych mieszanek suchych, ciekłych zup i sosów oraz są dodatkami do napojów i produktów gotowanych.

Produkt odtworzony z substancji sproszkowanej znanymi metodami ma jakość wyraźnie gorszą niż produkt konserwowany „na mokro”, np. w puszkach, w postaci koncentratów zamrożonych, pasteryzowanych lub stężonych soków przygotowywanych w warunkach aseptycznych.

Produkt suszony znanymi metodami nie ma po odtworzeniu zeń produktu pierwotnego takiej struktury komórek lub zabarwienia, które są charakterystyczne dla produktów konserwowanych „na mokro”. To samo odnosi się również do produktu otrzymywanego bardziej skomplikowaną i kosztowną metodą, polegającą na suszeniu przez wymrażanie pod zmniejszonym ciśnieniem (liofilizacja).

W próbie stosuje się surowy, zamrożony przecier z włoskich pomidorów, zawierający 28% wagowych stałych substancji. Przecier pozostawia się do rozmrażania i przygotowuje próbki zawierające 1-5% wagowych trehalozy, którą wprowadza się łatwo w postaci suchej substancji do odważonych próbek pomidorów. Przecier rozpościera się następnie na szklanych płytkach i suszy w powietrzu o temperaturze 50-100°C. Równolegle przygotowuje się próbki kontrolne, bez trehalozy. Z wysuszonych próbek odtwarza się następnie produkt pierwotny, zawierający 28% wagowych stałych substancji.

Ostre warunki suszenia powodują utratę barwy i większość próbek nabiera barwy od ciemnoczerwonej do czarnej , jednakże próbki zawierające trehalozę najlepiej zachowują pierwotną barwę, a po ponownym uwodnieniu odzyskują w pełni pierwotną barwę oraz trójwymiarową strukturę cząsteczkową oryginalnego materiału. Mają one również lepszy zapach niż produkty z próbek kontrolnych, ponieważ w mniejszym stopniu uległy karmelizacji.

Próbki porównawcze tworzą po ponownym ich uwodnieniu zawiesinę o wyraźnym zapachu karmelu i w żadnej mierze nie przypominają oryginalnego produktu.

PrzykładV. Jaja kurze (próba porównawcza). W próbie tej porównano działanie trehalozy z działaniem dwusacharydu (sacharozy) i monosacharydu (dekstrozy). Sporządzono próbki z określonych ilości zmieszanego jaja kurzego z dodatkiem 5% wagowych sacharozy, dekstrozy albo trehalozy. Te trzy próbki umieszczono na szklanych płytkach i suszono w temperaturze 40-50°C. Równolegle przygotowano próbki z jaja bez dodatku. Wszystkie próbki suszono tak, aby pozostałość stanowiła 25% pierwotnej wagi. Teoretycznie oznacza to całkowite usunięcie wody, ponieważ jajo kurze zawiera 74,8% wagowych wody (A.A.Paul i D.A.T.Southgate. H.M.S.O. wyd. 4, wydawca McCance and Widdowson).

Po ochłodzeniu, każdą próbkę zmielono na drobny proszek i dodano taką ilość wody, aby uzyskać pierwotną wagę. Uwadnianie prowadzono w ciągu 1 minuty, po czym poruszano lekko, dla sprawdzenia zdolności wytwarzania piany. Trzy próbki zawierające cukry dawały pianę łatwo, były bardziej lepkie i „zwarto” niż próba kontrolna, przy czym próbka zawierająca trehalozę miała najlepsze cechy. Próbka kontrolna miała bledsze zabarwienie, wygląd podobny do nierówno wytrącanego osadu i nie dawała wcale piany.

Wszystkie próbki poddano następnie badaniom przez wytwarzanie jajecznicy. Do każdej próbki dodano 10% wagowych mleka i gotowano stosując grzejnik mikrofalowy o mocy 6,5 kW, wykorzystując jego moc w połowie. Gotowano łącznie 90 sekund, mieszając próbki po upływie 30, 45, 65, 70 i 80 sekund.

Próbka kontrolna nie koagulowała w pełni, produkt miał bardzo twardą, nierówną teksturę i mocny zapach gotowanego jaja, typowy dla produktu otrzymywanego znanymi metodami.

Próbki zawierające sacharozę i dekstrozę były miększe i miały bardziej równe zabarwienie, ale jednak miały nieprzyjemny zapach gotowanego jaja i w smaku były nadmiernie „słodki””. Próbka z trehalozą miała również podobnie miękką teksturę i równe zabarwienie, ale uderzająca była różnica zapachu i smaku. Próbkę zawierającą trehalozę wszyscy próbujący określili jako mającą „naturaln”” lub świeży zapach. Miała ona lekki, przyjemny smak, w odróżnieniu ostrego zapachu jaja gotowanego, w odniesieniu do próbki porówna wczej lub ' „gotowano”” zapachu w przypadku pozostałych z próbek.

156 364

Przykład VI. Koncentrat soku pomarańczowego, zawierający 7,5% wagowych substancji stałej i 15% wagowych trehałozy, suszono rozpyłowo powietrzem o temperaturze 170°C i przy wylocie 80-84°C i przy liczbie obrotów rozpylacza 40000/minutę. Dla oceny, 1 część wagową produktu rozcieńczono 6 częściami wagowymi wody. Próbki zawierające trehalozę dały się ponownie uwodnić łatwiej i miały lepszy wygląd i zapach niż analogicznie przygotowane próbki bez trehałozy, zawierające dekstrynę słodową.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 3000 zł

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób suszenia w temperaturze wyższej od pokojowej artykułów spożywczych i napojów zawierających wodę, znamienny tym, że przed suszeniem wprowadza się do tych artykułów lub napojów trehalozę.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku suszenia białkowych artykułów spożywczych lub napojów trehalozę dodaje się w takiej ilości, aby stosunek wagowy trehalozy do białka wynosił od 1:2,5 do 1:15.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że trehalozę dodaje się w takiej ilości, aby wagowy stosunek trehalozy do białka wynosił od 1:2,5 do 1:7,5.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że trehalozę dodaje się w takiej ilości, aby jej stężenie wynosiło od 0,5 do 15% wagowych.