способ получения пищевой добавки

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ДОБАВКИ, включающий смешивание коплексуемого вещества и циклодекстрина в соотношении от 1 : 1 до 1 : 100, механическое воздействие на смесь для образования клатратных комплексов и добавление гидрофильных наполнителей, отличающийся тем, что механическое воздействие осуществляют путем экструдирования смеси при давлении 0,5 - 10,0 МПа и температуре 4 - 150^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве пищевых концентратов, кондитерских изделий, безалкогольных напитков.

Известен (1) способ производства продукта, содержащего летучие или лабильные компоненты. Для получения продукта смешивают летучий или лабильный компонент с моно-, ди- или полисахаридом, после чего смесь экструдируют с образованием стекловидной матрицы. В матрице инкапсулирован летучий или лабильный компонент. В качестве полисахарида используют химически модифицированный крахмал, мальтодекстрин, твердые вещества кукурузной патоки или полидекстрозу. Недостатком способа является то, что получаемый продукт гигроскопичен, требует специальных условий хранения и упаковки. Кроме того, перед использованием требуется измельчение продукта, что ведет к разрушению однородной стекловидной структуры с извлечением из матрицы инкапсулированного вещества.

Известен (2) способ (прототип) получения потребительского продукта, используемого в качестве пищевой добавки. Способ включает в себя смешивание комплексуемого вещества и полисахарида, механическое воздействие на смесь для образования клатратных комплексов, измельчение полученных комплексов и смешивание с наполнителем. Соотношение комплексуемого вещества и полисахарида в смеси составляет 1:1 и более. В качестве полисахарида используют циклодекстрин. Механическое воздействие на смесь при образовании комплексов заключается в тщательном перемешивании компонентов в течение 60 мин. В состав наполнителя входят вещества с различными свойствами в зависимости от назначения и свойств готового продукта.

Существенным недостатком способа является то, что он предусматривает обязательное измельчение комплексов до размера частиц менее 12 мкм, предпочтительно менее 5 мкм. Для получения частиц с указанными размерами требуется специальное измельчающее и классифицирующее оборудование. Кроме того, образование комплексов происходит при длительном механическом воздействии на смесь, что ведет к увеличению энергозатрат и продолжительности технологического процесса получения готового продукта.

В предлагаемом способе получения пищевой добавки, включающем смешивание комплексуемого вещества и полисахарида в соотношении от 1:1 до 1:100, механическое воздействие на смесь для образования клатратных комплексов, измельчение комплексов и добавление наполнителя, с целью повышения скорости комплексообразованрия и улучшения органолептических и физико-химических свойств готового продукта, в качестве полисахарида используют циклодекстрин или его производные, а механическое воздействие осуществляют путем экструдирования смеси при давлении 0,5-10,0 МПа и температуре 40-150^оС.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе в качестве полисахарида используют не только циклодекстрин, но и его производные. Кроме того, для образования клатратных комплексов смесь комплексуемого вещества и циклодекстрина или его производных экструдируют пpи давлении 0,5-10,0 МПа и температуре 40-150^оС.

Известно использование экструзии для инкапсулирования летучих и лабильных компонентов (1). При этом инкапсулируемый компонент заключается в стекловидную матрицу, образованный расплавленным сахаридом. Однако клатратные комплексы при экстурдировании не образуются, так как в состав экструдируемой смеси циклодекстрин или его производные не входят.

Способность циклодекстрина образовывать клатратные комплексы обусловлена строением его молекулы, которая состоит из остатков -D-глюкозы, соединенных в замкнутое кольцо (макроцикл). Молекула комплексуемого вещества ("гостя") входит во внутреннюю полость молекулы циклодекстрина ("хозяина") и образуется клатратный комплекс (комплекс типа "хозяин-гость", инклюзионный комплекс, комплекс включения). Избирательность циклодекстринов зависит в основном от диаметра внутренней полости молекулы, который возрастает с увеличением числа глюкозидных остатков в макроцикле. В промышленности нашли применение гомологии с числом глюкозидных остатков равным 6 ( -циклодекстрин), 7 ( -циклодекстрин) и 8 ( -циклодекстрин). Производные (ковалентно модифицированные) циклодекстрина также способны образовывать клатратные комплексы, хотя и отличаются от своих предшественников строением молекулы. Из производных циклодекстринов наиболее широко используют разветвленные, межмолекулярно сшитые, одно- или полизамещенные циклодекстрины.

Известны различные способы (3) получения клатратных комплексов органических и неорганических веществ с циклодекстрином: путем смешивания раствора циклодекстрина и комплексуемого вещества, путем перемешивания тестообразной смеси, состоящей из циклодекстрина комплексуемого вещества и воды, путем совместного перетирания циклодекстрина и комплексуемого вещества (твердофазный метод). Основным недостатком известных способов является их большая продолжительность (0,5-20 ч) и значительные затраты на перетирание, перемешивание и выделение комплексов.

В отличие от известных технических решений в предлагаемом способе смесь, содержащая комплексуемое вещество и циклодекстрин или его производные, одновременно подвергается воздействию высоких давлений, температур, напряжений сдвига. Компоненты смеси при движении по рабочей камере экструдера, находясь в тесном соприкосновении друг с другом, интенсивно перемешиваются. За счет комплексного воздействия механических усилий, тепла, давления скорость процесса комплексообразования резко возрастает. Наиболее интенсивно образование клатратных комплексов протекает в зонах сжатия и выпрессовывания. Применение экструзии позволяет сократить процесс получения клатратных комплексов до 1-5 мин.

Предлагаемый способ не требует перевода компонентов реакционной смеси в жидкое или пастообразное состояние и дает возможность проводить комплексообразование при использовании сыпучих (порошкообразных, зернистых, крошкообразных) материалов.

Таким образом, в отличие от известных технических решений предлагаемый способ обеспечивает образование клатратных комплексов во время экструдирования смеси, содержащей комплексуемое вещество и циклодекстрин или его производные, что свидетельствует о соответствии критерию "изобретательский уровень".

При осуществлении предлагаемого способа для образования клатратных комплексов в качестве полисахарида используют -циклодекстрин, -циклодекстрин, -циклодекстрин и производные циклодеклодекстрина (одно- или полизамещенные, разветвленные и др.). Вид применяемого циклодекстрина зависит от свойств комплексуемого вещества: размера молекулы, агрегатного состояния, структурно-механических характеристик и т.д.

Экструдирование проводят при давлении 0,5-10,0 МПа и температуре 40-150^оС. Экструдирование смеси при давлении ниже 0,5 МПа и температуре менее 40^оС не позволяет повысить скорость комплексообразования. Превышение давления 10,0 МПа и температуры 150^оС ведет к изменению структуры молекулы циклодекстрина и препятствует образованию клатратных комплексов. При температуре выше 150^оС может происходить разрушение образовавшихся комплексов.

Способ осуществляется следующим образом.

Комплексуемое вещество смешивают с циклодекстрином или его производными в соотношении от 1:1 до 1:100. В качестве комплексуемого вещества используют синтетические душистые эссенции, натуральные эфирные масла, экстракты из натурального растительного сырья, красители, биологически активные вещества и т.п. Для снижения энергозатрат на экструдирование в смесь может быть добавлена вода до влажности не более 60% Полученную смесь экструдируют при давлении 0,5-10,0 МПа и температуре 40-150^оС. Для осуществления способа применяют одно- или двухшнековые экструдеры. Экструдат, представляющий собой клатратные комплексы, измельчают и смешивают с наполнителем обычным способом.

П р и м е р 1. Смешивают 500 г СО₂-экстракта петрушки и 500 г циклодекстрина. Смесь экструдируют при давлении 0,5 МПа и температуре 40^оС. Полученный экструдат измельчают на шаровой мельнице в течение 10 мин. К 100 г измельченного экструдата добавляют 450 г наполнителя (линейного декстрина) и перемешивают. Полученный продукт имеет порошкообразную консистенцию, обладает едва уловимым ароматом и характерным вкусом без ощущения горечи. При растворении добавки в воде появляется характерный аромат, более выраженный по сравнению со способом-прототипом. Продолжительность образования комплексов составляет 1,5 мин, что в 40 раз меньше по сравнению со способом-прототипом.

П р и м е р 2. Смешивают 10 г пихтового масла и 1000 г разветвленного циклодекстрина. К смеси добавляют 200 г воды и экструдируют при давлении 10,0 МПа и температуре 150^оС. Экструдат измельчают в течение 10 мин на шаровой мельнице. Полученный продукт имеет порошкообразную консистенцию и в отличие от способа-прототипа не слеживается, не обладает запахом. При растворении добавки в воде появляется характерный хвойный аромат и вкус без ощущения горечи. Продолжительность образования комплексов составляет 1,5 мин, что в 40 раз меньше по сравнению со способом-прототипом.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что экструдирование смеси, содержащей комплексуемое вещество и циклодекстрин или его производные, при давлении 0,5-10,0 МПа и температуре 40-150^оС позволяет сократить продолжительность образования клатратных комплексов в 40 раз, снижает слеживаемость, улучшает аромат готового продукта. Полученные добавки могут быть использованы при производстве пищевых концентратов, кондитерских изделий, напитков.