PL249829B1

PL249829B1 - Sposób wytwarzania napoju z roślin strączkowych

Info

Publication number: PL249829B1
Application number: PL443244A
Authority: PL
Inventors: Magda SZYMCZAK; Magda Szymczak; Dagmara ZMYŚLONY; Dagmara Zmyślony
Original assignee: Wellpod Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2026-06-29
Also published as: PL443244A1; WO2024136683A1

Abstract

Sposób wytwarzania napoju z roślin strączkowych, polega na tym, że fizycznie oczyszcza się nasiona roślin strączkowych i przepłukuje świeżą zimną wodą pitną, minimalizując zanieczyszczenia fizyczne i mikroorganiczne surowca. Następnie namacza się nasiona roślin strączkowych wodą o temperaturze 15°C - 80°C, w proporcji wagowej od 1:1 do 4:1 wody do nasion przez okres od 0,5 do 4 godzin i przeprowadza się pierwszą ekstrakcję z mieszaniem namoczonych nasion, a po zakończeniu pierwszej ekstrakcji odlewa się odciek. Powtarza się ekstrakcję nasion z mieszaniem od 1 do 5 razy, przez okres od 1 do 20 godzin, zalewając nasiona roślin strączkowych świeżą wodą o temperaturze 15°C - 80°C, w proporcji wagowej wody do nasion od 1:1 do 4:1. Po zakończeniu etapu ekstrakcji nasiona roślin strączkowych rozdrabnia się fizycznie na cząstki wielkości od 0,1 mm do 6 mm, uzyskując pulpę i przeprowadza się biokonwersję zalewając pulpę wodą w proporcji wagowej wody do s.s. pulpy od 1:1 do 6:1 oraz dodając enzym alfa amylazy w ilości 0,001 do 4 dm<sup>3</sup> na 1000 kg s.s. suchych nasion, a całość miesza się i podgrzewa do temperatury od 70°C do 105°C i utrzymuje przez okres od 0,5 do 4 godzin, po czym przeprowadza się drugą biokonwersję korygując pH (6,0 - 8,0) i dodając enzym maltogenny (alfa-amylaza maltogenna) w ilości od 0,001 do 10 dm<sup>3</sup> na 1000 kg s.s. suchych nasion, prowadzi się hydrolizę mieszając przez okres od 0,5 do 16 godzin w temperaturze od 70°C do 105°C. Rozdziela się stałe cząstki pulpy od płynnych, na przegrodach filtracyjnych lub w procesie separacji lub dekantyzacji. Po oddzieleniu stałych cząstek uzyskuje się surowy napój z roślin strączkowych lub standaryzuje się surowy napój przez dodanie wody w ilości pozwalającej na uzyskanie napoju z roślin strączkowych o stężeniu 8% - 12% suchej substancji.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania napoju z roślin strączkowych, takich jak groch, fasola, bób, ciecierzyca lub ich mieszanek. Napój uzyskiwany sposobem według wynalazku posiada możliwie neutralny smak, jest podobny wyglądem i zastosowaniem do mleka krowiego. Nadaje się w szczególności do zastosowania jako tzw. „zabielacz” do kawy, a także jako składnik śniadania, do musli lub płatków owsianych, budyniu lub kaszek lub jako surowie c do produkcji alternatyw nabiału oraz mięsa i wędlin. Wartość odżywcza napoju z roślin strączkowych, uzyskiwanego według wynalazku, pod kątem zawartości białka jest podobna do mleka krowiego, a pod kątem tłuszczu charakteryzuje się naturalnie niższym poziomem. Jako produkt roślinny nie zawiera laktozy, zawiera natomiast naturalnie występujący w roślinach strączkowych błonnik, który stanowi dobrą pożywkę dla mikrobioty człowieka.

Nasiona roślin strączkowych zawierają najwięcej białka spośród wszystkich roślin uprawnych. Zawartość białka w nasionach roślin strączkowych wynosi 18-30% zależnie od gatunku i warunków uprawy. Ponadto jego wartość biologiczna jest wyższa od białka zbóż, dzięki czemu nasiona stanowią cenny pokarm dla ludzi i paszę treściwą dla zwierząt oraz są wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu spożywczego. Białko roślin strączkowych jest wysokiej jakości i w zależności od gatunku zawiera do ośmiu niezbędnych aminokwasów, szczególnie wysoki poziom lizyny i argininy. Ma również wiele właściwości funkcjonalnych, takich jak żelowanie, rozpuszczalność w wodzie, właściwości pieniące i emulgujące. W porównaniu z białkiem sojowym, białko roślin strączkowych ma niższą alergenność i wyższą strawność. Poza białkiem, nasiona roślin strączkowych zawierają również wiele witamin i minerałów, takich jak witamina B, kwas foliowy, wapń, żelazo, potas.

W znanych rozwiązaniach uzyskuje się tzw. „mleko roślinne”, przykładowo „mleko grochowe”, poprzez wyizolowanie i sproszkowanie białek, a następnie rozpuszczenie w wodzie oraz dodanie innych składników takich jak tłuszcze i inne dodatki. Tak uzyskany produkt nie jest pozbawiony lub pozbawiony jest tylko częściowo, nieprzyjemnych walorów zapachowo-smakowych (posmak roślin strączkowych) oraz trudno strawnych substancji, dodatkowo jest w większym stopniu przetworzony. W znanych rozwiązaniach przetworzenie polega na ekstrahowaniu białek, izolacji i oczyszczaniu produktu, odparowaniu wody, suszeniu. Tego typu produkty, pod względem smaku, wyglądu i walorów odżywczych, można porównać do mleka w proszku rozpuszczonego w wodzie, versus naturalne mleko od krowy. Dodatkowo znane produkty mają o wiele wyższy ślad węglowy, gdyż powstają w procesach wysoko energochłonnych.

Z polskiego opisu patentowego nr PAT.230775 znane jest słodkie mleko grochowe uzyskiwane w ten sposób, że namoczony w wodzie groch rozdrabnia się, koryguje pH oraz dodaje enzym alfa amylazy w ilości od 0,1 do 10 dm³ na 1.000 kg s.s. grochu, a uzyskaną pulpę podgrzewa się do temperatury 70-105 st. C. Następnie prowadzi się operację maltogennej hydrolizy skrobi, po czym dodaje się enzym maltogenny w ilości 0,01 do 10 dm³ na 1.000 kg s.s. grochu i prowadzi hydrolizę skrobi, po czym alternatywnie dodaje się glukoamylazę w ilości 0,01 do 10 dm³ na 1.000 kg s.s. grochu i prowadzi się hydrolizę. Otrzymany produkt homogenizuje się albo rozdziela się na część rozpuszczalną i część nierozpuszczalną. Po homogenizacji do scukrzonej pulpy dodaje się tłuszcz roślinny i emulgator. Część rozpuszczalną standaryzuje się wodą albo zagęszcza się i suszy, a część nierozpuszczalną suszy się i rozdrabnia.

Z opisu patentowego nr US2021274807 znany jest sposób otrzymywania kompozycji białka roślinnego, poprzez dodanie kompozycji alkalicznej soli fosforanowej do wodnego roztworu izolatu białka roślinnego, pasteryzację w temperaturze 73-86 st. C, a następnie suszenie z wytworzeniem kompozycji białka roślinnego o zawartości białka co najmniej 70%. Z tak otrzymanej kompozycji białka roślinnego uzyskuje się napoje oraz żywność.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu wytwarzania napoju z roślin strączkowych, takich jak groch, fasola, bób, ciecierzyca lub ich mieszanek, zawierającego odpowiednio zbilansowane wartości odżywcze, a jednocześnie charakteryzującego się prostym składem, niskim stopniem przetworzenia oraz wysokim stopniem bezpieczeństwa mikrobiologicznego. Dodatkowo istotnie zredukowano nieprzyjemne walory zapachowo-smakowe (posmak roślin strączkowych) oraz trudno strawne substancje. Ważnym aspektem produkcji alternatyw nabiału z roślin strączkowych jest niski ślad węglowy w porównaniu z produktami odzwierzęcymi oraz bardziej neutralny wpływ na środowisko.

Sposób wytwarzania napoju z roślin strączkowych, według wynalazku, polega na prowadzeniu kolejno następujących operacji technologicznych:

A. fizycznie oczyszcza się nasiona roślin strączkowych i przepłukuje świeżą zimną wodą pitną, minimalizując zanieczyszczenia fizyczne i mikroorganiczne surowca;

B. namacza się nasiona roślin strączkowych wodą o temperaturze 15-80 st. C, w proporcji wagowej od 1:1 do 4:1 wody do nasion przez okres 0,5 do 4 godzin, w celu podniesienia efektywności procesu ekstrakcji;

C. równolegle do namaczania przeprowadza się pierwszą ekstrakcję namoczonych nasion z mieszaniem w celu wypłukania niepożądanych substancji smakowych i trudno-strawnych;

D. po zakończeniu pierwszej ekstrakcji odlewa się odciek;

E. powtarza się etap ekstrakcji 1-5 razy, przez okres 1 do 20 godzin, zalewając nasiona roślin strączkowych świeżą wodą o temperaturze 15-80 st. C, w proporcji wagowej wody do nasion od 1:1 do 4:1. W trakcie ekstrakcji nasiona roślin strączkowych miesza się. Po każdej ekstrakcji zlewa się odciek. Z odcieków z ekstrakcji odseparowuje się suchą substancję, a oczyszczoną wodę zawraca się do procesu;

F. alternatywnie do kroków wskazanych w punkcie C, D i E, po namoczeniu nasion roślin strączkowych, dozuje się namoczone nasiona do ekstraktora ciągłego, w którym przeprowadza się ekstrakcję ciągłą w wodzie o temperaturze 15-50 st. C przez okres 15 minut do 5 godzin. Odciek w strumieniu ciągłym gromadzi się poza układem i można go ponownie wykorzystać separując suchą substancję i zawracając oczyszczoną wodę do procesu;

G. po zakończeniu etapu ekstrakcji nasiona roślin strączkowych rozdrabnia się fizycznie na cząstki wielkości 0,1 mm do 6 mm, uzyskując pulpę; następnie przeprowadza się biokonwersję zalewając pulpę wodą w proporcji wagowej wody do s.s. pulpy od 1:1 do 6:1 oraz dodając enzym alfa amylazy w ilości 0,001 do 4 dm³ na 1000 kg s.s. suchych nasion, a całość miesza się i podgrzewa do temperatury 70 do 105 st. C i utrzymuje przez okres od 0,5 do 4 godzin, po czym przeprowadza się drugą biokonwersję korygując pH (6,0-8,0) i dodając enzym maltogenny (alfa-amylaza maltogenna) w ilości 0,001 do 10 dm³ na 1000 kg s.s. suchych nasion, prowadzi się hydrolizę mieszając przez okres od 0,5 do 16 godzin w temperaturze 70 do 105 st. C;

H. rozdziela się stałe cząstki pulpy od płynnych, na przegrodach filtracyjnych lub w procesie separacji lub dekantyzacji;

I. po oddzieleniu stałych cząstek standaryzuje się napój surowy przez dodanie wody w ilo- ści pozwalającej na uzyskanie stężenia 8-12% suchej substancji, uzyskując napój z roślin strączkowych według wynalazku; alternatywnie nie dodaje się wody i traktuje się jako surowiec do produkcji alternatyw nabiału;

J. uzyskany napój z roślin strączkowych według wynalazku uzupełnia się o tłuszcz roślinny, ewentualnie emulgator, poddaje się homogenizacji, utrwaleniu termicznemu, a następnie pakuje się i wychładza;

K. stałe cząstki pulpy, oddzielone od płynu w procesie separacji, suszy się do uzyskania wilgotności w zakresie 8-13%, przeprowadza się granulację odseparowując na sitach różne wielkości granulatów, następnie w zależności od dalszego zastosowania mieli się tak uzyskaną biomasę na mąkę lub pozostawia granulat do wielkości cząstek 0,5-6 mm, uzyskując wysokobłonnikowy i wysokobiałkowy środek spożywczy jako dodatek do pieczywa, ciastek, ciast, past, wegańskich burgerów lub poddaje ekstruzji w celu uzyskania ekspandowanych produktów lub alternatyw mięsa.

Napój z roślin strączkowych, według wynalazku, jest znakomitą alternatywą nie tylko mleka krowiego, ale także dla innych znanych napojów roślinnych. Zawiera naturalne generyczne białko wyekstrahowane z roślin strączkowych, niski poziom tłuszczu i nie zawiera lub zawiera małe ilości substancji trudno strawnych. Jest też produktem niskoprzetworzonym, bez alergenów, powstałym z nasion roślin strączkowych a nie z koncentratów, czy izolatów białek. Jednocześnie, dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku, napój pozbawiony jest niekorzystnych związków zapachowo-smakowych charakterystycznych dla roślin strączkowych.

Sposób według wynalazku został przedstawiony w poniższych przykładach wykonania.

Przykład wykonania 1 kg połówek obłuszczonych nasion grochu przepłukuje się wodą w zimnym strumieniu przez 2 minuty, wodę wylewa się, a następnie zalewa się nasiona świeżą wodą w ilości 4 litrów w temperaturze 15 stopni Celsjusza i prowadzi najpierw namaczanie, a następnie ekstrakcję z j ednoczesnym mieszaniem tak, że oba procesy przeprowadza się w czasie 2 godzin. Po tym czasie zlewa się odciek, a namoczone nasiona powtórnie zalewa się świeżą wodą w ilości 4 litrów, o temperaturze 40 stopni Celsjusza i w czasie 2 godzin prowadzi się kolejną ekstrakcję z mieszaniem. Czynność ekstrakcji powtarza się czterokrotnie. W trakcie ekstrakcji odcieki wody łączy się i dalej wykorzystuje, zawracając wodę do procesu po separacji suchej substancji. Namoczone i wyekstrahowane nasiona następnie rozdrabnia się do wielkości cząstek 4 mm, zalewa wodą w ilości 5 litrów z enzymem amylolitycznym Liquozyme Supra Novozymes w ilości 0,004 dm³ i przeprowadza się biokonwersję z mieszaniem w temperaturze 70 stopni Celsjusza. Biokonwersję prowadzi się przez okres 2 godzin, następnie koryguje się pH do 6,5 oznacza się stężenie za pomocą Bx i rozcieńcza wodą do 12 Bx, sprawdza za pomocą testu jodowego stopień rozłożenia skrobi i dodaje kolejny enzym Maltogenase Novozymes w ilości 0,004 dm³ i przeprowadza dalszą biokonwersję z mieszaniem w czasie 8 godzin, w temperaturze 85 stopni Celsjusza. Po zakończeniu tego etapu oznacza się ilość cukrów redukujących, pH, oraz stężenie w Brixach. Następnie rozdziela się na wirówce stałe cząstki biomasy od płynu. Stałe cząstki suszy się do uzyskania 9% wilgotności, a płyn - surowy napój roślinny, standaryzuje się dodając wodę do poziomu 10 Bx, a następnie dodaje się 2% oleju słonecznikowego z emulgatorem. Następnie płyn poddaje się homogenizacji uzyskując ok. 5 litrów napoju roślinnego. Na koniec napój poddaje się obróbce termicznej - pasteryzacji i pakuje się do opakowań.

Przykład wykonania 2

100 kg połówek obłuszczonych nasion grochu przepłukuje się wodą w zimnym strumieniu przez 2 minuty, następnie namacza się mieszając nasiona w 100 litrach wody o temperaturze 50 stopni Celsjusza przez okres 30 minut i dozuje się namoczone nasiona do ekstraktora ciągłego, w którym woda ma temperaturę 40 stopni Celsjusza i przeprowadza się ekstrakcję ciągłą przez okres 40 minut. Odciek wody w strumieniu ciągłym jest gromadzony poza układem i może być ponownie wykorzystany zawracając wodę do procesu i separując suchą substancję. Wyekstrahowane nasiona następnie rozdrabnia się do wielkości cząstek 4 mm, zalewa 500 litrami wody z enzymem amylolitycznym Liquozyme Supra Novozymes w ilości 0,4 dm³ i przeprowadza się biokonwersję z mieszaniem w temperaturze 70 stopni Celsjusza. Biokonwersję prowadzi się przez okres 2 godzin, następnie koryguje się pH do 6,5, oznacza się stężenie za pomocą Bx i rozcieńcza wodą do 12 Bx, sprawdza za pomocą testu jodowego stopień rozłożenia skrobi i dodaje kolejny enzym Maltogenase Novozymes w ilości 0,4 dm³ i przeprowadza dalszą biokonwersję z mieszaniem w czasie 8 godzin, w temperaturze 85 stopni Celsjusza. Po zakończeniu tego etapu oznacza się ilość cukrów redukujących, pH, oraz stężenie w Brixach. Następnie rozdziela się na wirówce stałe cząstki biomasy od płynu. Stałe cząstki suszy się do uzyskania 9% wilgotności, a płyn - surowy napój roślinny, standaryzuje się dodając wodę do poziomu 10 Bx, a następnie dodaje się 2% oleju słonecznikowego z emulgatorem. Następnie płyn poddaje się homogenizacji uzyskując ok. 500 litrów napoju roślinnego. Na koniec napój poddaje się obróbce termicznej - pasteryzacji i pakuje się do opakowań.

Claims

1. Sposób wytwarzania napoju z roślin strączkowych, znamienny tym, że kolejno wykonuje się czynności:

- fizycznie oczyszcza się nasiona roślin strączkowych i przepłukuje świeżą zimną wodą pitną, minimalizując zanieczyszczenia fizyczne i mikroorganiczne surowca;

- namacza się nasiona roślin strączkowych wodą o temperaturze 15-80 st. C, w proporcji wagowej od 1:1 do 4:1 wody do nasion przez okres 0,5 do 4 godzin i przeprowadza się pierwszą ekstrakcję z mieszaniem namoczonych nasion;

- po zakończeniu pierwszej ekstrakcji odlewa się odciek;

- powtarza się ekstrakcję nasion z mieszaniem od 1 do 5 razy, przez okres 1 do 20 godzin, zalewając nasiona roślin strączkowych świeżą wodą o temperaturze 1580 st. C, w proporcji wagowej wody do nasion od 1:1 do 4:1;

- po zakończeniu etapu ekstrakcji nasiona roślin strączkowych rozdrabnia się fizycznie na cząstki wielkości 0,1 mm do 6 mm, uzyskując pulpę;

- przeprowadza się biokonwersję zalewając pulpę wodą w proporcji wagowej wody do s.s. pulpy od 1:1 do 6:1 oraz dodając enzym alfa amylazy w ilości 0,001 do 4 dm³ na 1000 kg s.s. suchych nasion, a całość miesza się i podgrzewa do temperatury 70 do 105 st. C i utrzymuje przez okres od 0,5 do 4 godzin, po czym przeprowadza się drugą biokonwersję korygując pH (6,0-8,0) i dodając enzym maltogenny (alfa-amylaza maltogenna) w ilości 0,001 do 10 dm³ na 1000 kg s.s. suchych nasion, prowadzi się hydrolizę mieszając przez okres od 0,5 do 16 godzin w temperaturze 70 do 105 st. C;

- rozdziela się stałe cząstki pulpy od płynnych, na przegrodach filtracyjnych lub w procesie separacji lub dekantyzacji;

- po oddzieleniu stałych cząstek uzyskuje się surowy napój z roślin strączkowych lub standaryzuje się surowy napój przez dodanie wody w ilości pozwalającej na uzyskanie napoju z roślin strączkowych o stężeniu 8-12% suchej substancji.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nasionami roślin strączkowych są nasiona grochu lub fasoli lub bobu lub ciecierzycy lub ich mieszanki.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie każdej ekstrakcji nasiona miesza się, wypłukując niepożądane substancje smakowe i substancje trudno strawne.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po każdej ekstrakcji zlewa się odciek, z którego odseparowuje się suchą substancję, a oczyszczoną wodę zawraca się do procesu ekstrakcji.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ekstrakcję nasion przeprowadza się w ekstraktorze ciągłym w którym strumień wody ma temperaturę 15-50 st. C, ekstrakcję prowadzi się przez okres 15 minut do 5 godzin, a odciek w strumieniu ciągłym gromadzi się poza układem w celu ponownego wykorzystania uprzednio oczyszczonej wody.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowy napój z roślin strączkowych uzupełnia się o tłuszcz roślinny, ewentualnie emulgator.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowy napój z roślin strączkowych poddaje się homogenizacji, utrwaleniu termicznemu, a następnie pakuje się i wychładza.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stałe cząstki pulpy, uzyskane na przegrodach filtracyjnych lub w procesie separacji lub dekantyzacji suszy się do uzyskania wilgotności w zakresie 8-13%, przeprowadza się granulację odseparowując na sitach różne wielkości granulatów, następnie mieli się tak uzyskaną biomasę na mąkę lub granulat do wielkości cząstek 0,5-6 mm, uzyskując wysokobłonnikowy i wysokobiałkowy środek spożywczy jako dodatek do pieczywa, ciastek, ciast, past, wegańskich burgerów lub poddaje ekstruzji w celu uzyskania ekspandowanych produktów lub alternatyw mięsa.