ПИЩЕВОЙ ПРОДУКТ ОСИПЕНКО И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК A23L1/20 A23J3/16 

Группа изобретений, связанных единым замыслом, относится к пищевым продуктам, полученным из бобов сои.

В пищевой промышленности получили широкое распространение способы получения соевого молока в виде суспензии из предварительно замоченных и измельченных бобов сои в воде посредством размола с последующей баротермической обработкой (RU 2150851 и 2160542) или кипячением с обработкой токами СВЧ (RU 2030883). Соевое молоко отделяют фильтрацией или отжимом полученной массы.

Указанные способы характеризуются длительностью процесса из-за продолжительного замачивания бобов для шелушения и снижения усилий размола, при этом в результате термодеструкции белка в конечном продукте появляются канцерогенные вещества, окисляются жиры, то есть ненасыщенные жирные кислоты переходят в насыщенные и появляется прогорклость.

Замачивание бобов сои приводит к потере водорастворимых фракций белка, сахарозы и крахмала, вымыванию микроэлементов и витаминов (всего 12-18% сухих веществ), наличие которых в сливах требует использования очистных сооружений, химической водоочистки, что увеличивает капитальные затраты.

Более совершенным является способ получения соевого молока, описанный в патенте RU 2186501, 2000 г., в котором очищенные и калиброванные бобы натуральной сои (без замачивания) подвергают цикличной тепловой обработке ступенчатым воздействием точечного волнового энергоподвода в инфракрасном (ИК) диапазоне излучений, а затем механически измельчают, получая шрот.

Приготовленный шрот представляет собой достаточно устойчивый биохимически активный комплекс, содержащий рекомбинированные фрагменты связанных радикалов полиненасыщенных жирных кислот, белка, полисахаридного остатка и микроэлементов.

Тепловая обработка бобов натуральной сои ИК-излучением обеспечивает инактивацию ингибитора трипсина до практически безопасного уровня и регенерирующую клеточную активность состава шрота, в котором при достаточно мягком помоле (за счет удаления конституционной воды и повышения пористости) происходит потеря части полиненасыщенных жирных кислот.

Сепарацией шрота от крупы отделяют муку, которую направляют на дальнейшую переработку.

Соевое молоко получают гидратацией шрота при массовом соотношении шрот : вода, равном 1:(6,5-12), и температуре кипения воды с последующим разделением суспензии посредством фильтрации на жидкую и твердую массу.

В процессе гидратации этого обезвоженного термообработкой лиофильного шрота водой создаются условия эффективной экстракции указанных компонентов в суспензию с получением качественного соевого молока, в котором отсутствуют запах и вкус протеина.

Однако полученный по описанному способу пищевой продукт имеет ряд недостатков, которые ограничивают его практическое использование.

При тепловой обработке бобов сои ИК-излучением удаляется из цитоплазмы связанная вода, что исключает образование устойчивой коллоидной структуры при смешивании с присоединяемой технологической водой. Поэтому можно приготовить пищевой продукт только в виде соевого молока, что ограничивает область использования способа и потребительские формы получаемого пищевого продукта.

При шелушении и обдирке соевых бобов для термообработки ИК-излучением теряется до 76% суммарной пищевой клетчатки. При термообработке из-за термодеструкции на периферии калиброванных бобов основные компоненты натуральной сои претерпевают изменения, в результате чего утрачиваются витамины и часть сахаров, окисляются жиры.

Взвесь шрота в воде неустойчива и со временем расслаивается, что снижает потребительское качество соевого молока.

Более того, лабораторным анализом выявлено, что в шроте по прототипу при инактивации ингибитора трипсина до безопасного уровня содержание витаминов, сравнительно с натуральной соей, уменьшилось, например, В2 в два раза, В1 на 15%, фолиевой кислоты на 20%.

При сохранении в шроте витаминов на сопоставимом с натуральной соей уровне невозможно по описанной технологии инактивировать ингибитор трипсина до безопасного уровня содержания.

В обоих случаях проведения тепловой обработки бобов натуральной сои ИК-излучением отмечена заметная потеря полиненасыщенных жирных кислот, главная среди которых линолевая является незаменимой, то есть не синтезируемой в организме, что снижает профилактическое назначение продукта, так как полиненасыщенные жирные кислоты оказывают стимулирующее действие на защитные механизмы организма, в частности повышая устойчивость к инфекционным заболеваниям.

Описанный многостадийный способ получения соевого молока трудоемкий и низкопродуктивный из-за использования только части шрота в виде муки и больших отходов твердой смеси (до 20%) после финишной гидратации сухого соевого полуфабриката, которые необходимо утилизировать.

Технической задачей, на решение которой направлена группа изобретений, связанных единым замыслом, является создание высокоэффективного технологичного способа промышленного получения пищевого продукта типа пасты из бобов натуральной сои с сохранением ее полезных компонентов за счет оптимизации параметров обработки.

Поставленная задача достигается тем, что соевый пищевой продукт получен путем гидродинамического воздействия на соевые бобы за счет циркуляции смеси сои и воды в замкнутом контуре до получения пасты в форме стабильного геля с массовым соотношением соя : вода, ограниченным 1:(2-6), при этом содержание в пасте витаминов и жиров в пересчете на сухой продукт соответствует их содержанию в бобах натуральной сои.

Пищевой продукт может содержать не менее 6,0 мг витамина РР и не менее 0,3 мг витамина В2 на 100 г сухого продукта.

Содержание полиненасыщенных жирных кислот в жирах может составлять 55-62 мас.%.

Поставленная задача в части способа достигается тем, что получение соевого пищевого продукта производится путем гидродинамического воздействия на соевые бобы с принудительной турбулизацией и кавитацией посредством циркуляции смеси сои и воды в замкнутом контуре в течение 280-450 циклов до получения пасты в форме стабильного геля.

В предпочтительном варианте после 2-10 секунд гидродинамического воздействия производят дегазацию смеси путем разгерметизации смесителя, свободный объем которого заполняют жидкостью.

Смесь после достижения температуры 104-115°С выдерживают 5-30 минут, затем выгружают и охлаждают.

Отличительные признаки - технологические режимы способа приготовления пищевого продукта из смеси соя : вода, ограниченной соотношением по массе 1:(2-6), обеспечили при диспергировании бобов натуральной сои сохранение белка и связанной воды (до 14 мас.%), чем формируется взвесь сои в присоединяемой воде в виде коллоидной системы - геля устойчивой формы, где порошок сои (дисперсная фаза) образует пространственную ячеистую структуру, а вода (дисперсионная среда) расположена в ячейках этой структуры.

В результате получен тестообразный продукт (паста), имеющий заданные вкус и качества и сохраняющий высокие потребительские свойства: форму, пластичность, укрывистость.

Предложенный способ имеет более широкие технологические возможности приготовления пищевого продукта в двух формах, а именно: в виде тестообразной пасты (геля) и в виде суспензии - соевого молока, которое получают введением в готовый пищевой продукт, представляющий собой горячий (104-115 градусов С) гель, дополнительного мерного объема воды, при перемешивании.

Пищевой продукт по изобретению характеризуется сохранением сбалансированного соотношения структурных питательных компонентов натуральной сои.

Способ реализуется в промышленно выпускаемых аппаратах, процесс контролируется достижением температуры смеси 104-115 градусов С, что соответствует гидродинамическому перемешиванию в течение 280-450 циклов, из расчета, что за один цикл смесь нагревается на 0,2-0,3 градуса С.

Постепенный гидродинамический подъем температуры смеси от комнатной температуры 20-25 градусов С до вышеуказанного уровня обеспечивает инактивацию ингибитора трипсина, а последующая при этом выдержка приготовленного продукта в смесителе необходима для полного удаления протеинового вкуса и запаха.

Предложенная тепловая обработка исключает термодеструкцию питательных компонентов натуральной сои, сохраняя исключительный природный баланс: белок - жиры - углеводы - витамины - микроэлементы.

Смешивание приготовленной горячей пасты с дополнительным объемом технологической воды до соотношения соя : вода, равного 1:(9-13), позволяет получить соевое молоко в виде суспензии с массовым содержанием сои 7-10%, как в прототипе, но пригодного не только на откорм скоту, а и для употребления в пищу.

Проведение дегазации предотвращает окисление жиров, сохраняя количество полиненасыщенных жирных кислот практически на уровне их содержания в бобах натуральной сои, что недостижимо технически в известных способах.

Совмещение операции дробления бобов сои с самонагревом смеси позволяет сократить удельные энергозатраты технологии приготовления пищевого продукта.

Гидродинамическим воздействием на обрабатываемые бобы сои, при циркулировании смеси, полями давлений от кавитации и сдвиговыми напряжениями турбулентного трения разрушаются твердые оболочки клеток соевого зерна, в результате чего их жидкое содержимое в виде цитоплазмы переходит в раствор и становится доступным для усвоения.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть решается поставленная в изобретении задача не суммой эффектов, а эффектом суммы признаков.

Ниже приведены конкретные примеры реализации способа по изобретению для получения различных пищевых продуктов, которые имеют чисто иллюстративный характер и не ограничивают объема прав совокупности существенных признаков формулы.

Предлагаемый способ реализуется в действующем аппарате, описанном в изобретении по RU 9572, А 23 L 3/015, 1999 г., который функционирует по технологической схеме патента-аналога RU 2207449, содержащем смеситель с крышкой, снабженный замкнутым контуром циркуляции, включающим в нижней части насос, нагнетательный трубопровод которого на входе в смеситель сверху, смонтированный тангенциально, оснащен турбулизирующей насадкой с гидродинамическим средством кавитации.

Промытые и очищенные от посторонних примесей бобы расчетного количества загружают в емкость при открытой крышке смесителя и заливают доверху водой. Затем закрывают крышку и включают насос.

При тангенциальном входе в смеситель нагнетательного трубопровода поток обрабатываемой среды закручивается по спирали сверху вниз к насосу для последующего цикла циркуляции.

При движении по описанному замкнутому контуру циркуляции обрабатываемые бобы перетираются друг об друга и стенки аппарата, испытывая воздействия ударных сил давления насоса, в том числе и за счет кавитации, а также сдвиговых напряжений турбулентного течения потока смеси.

За каждый цикл температура смешиваемой среды поднимается на 0,2-0,3 градуса С (саморазогрев) и в течение 280-450 циклов (n) достигает 104-115 градусов С, необходимого уровня инактивации ингибитора трипсина.

Число циклов является функцией конструктивных параметров аппарата и физико-механических свойств обрабатываемой смеси:

где

ρ - плотность среды, кг/м³

с - удельная теплоемкость среды, м²/с²·град. С

Δt - нагрев среды, град.С

Р - давление на выходе из насоса, кг/м·с²

η - к.п.д. насоса

Экспериментально установлено, по результатам биохимических и органолептических анализов получаемых смесей, что ингибитор трипсина не удается инактивировать до безопасного уровня (45 мг на 1 г белка) при числе циклов "n" гидродинамического циркулирования компонентов меньше 280, что соответствует контролируемой температуре обрабатываемой смеси 104 градусов С.

Для предотвращения деструкции аминокислот и витаминов верхний предел диапазона циклов "n" ограничен 450, что соответствует температуре смеси 115 градусов С.

Через 2-10 с насос выключают, прекращая циркуляцию смеси, открывают крышку и доливают воду, вытесняя скопившиеся вверху смесителя газы, ранее растворенные в технологической воде (воздух, хлор).

Наличие пузырьков газа в смеси демпфирует бобы от микроударов при кавитации, ухудшая их размол, а кислород воздуха окисляют сою, что нежелательно и противопоказано.

Затем смеситель вновь закрывают крышкой и продолжают гидродинамическую обработку смеси.

После окончания гидродинамического перемешивания насос выключают и смесь выдерживают в смесителе в течение 5-30 минут при температуре 104-115 градусов С для гарантированного удаления запаха и вкуса протеина.

Далее готовый тестообразный пищевой продукт выгружают для естественного охлаждения, фасовки и упаковки.

Для получения соевого молока горячую пасту из смесителя выгружают в емкость с порционным объемом воды до массового содержания сои 7-10%, где равномерно перемешивают. Молоко при этом остывает и его затем используют для откорма скота.

Пример 1. Готовят пасту с массовым содержанием сои 16%. При этом средняя плотность смешиваемой среды ρ=0,7·10³ кг/м³, удельная теплоемкость с=3,7·10³ м²/c²·град., нагрев среды (Δt) на 90 градусов С, давление на выходе из насоса Р=1,08·10⁶ кг/м·с², к.п.д. насоса η=0,7.

Расчет показывает, что необходимое количество циклов составляет 308.

Полученная паста характеризуется высокой степенью гомогенности (характерный размер частиц не более 10 мкм), приятным, несколько сладковатым вкусом, отсутствием бобового вкуса, нежно-желтым цветом, что позволяет оценить ее как пищевой продукт с высокими органолептическими показателями.

Витамины, аминокислоты и жиры сохранены полностью. Ингибитор трипсина инактивирован до безопасного уровня - 23,2 мг на 1 г белка.

Пример 2. Готовят пасту с массовым содержанием сои 20%. Технологические параметры: ρ=1,1·10³ кг/м³; с=3,6·10³ м²/с²·град.; Δt=85 град.С, Р=1,41·10⁶ кг/м·с², η=0,6. Число циклов n=398. Готовый продукт характеризуется высокими показателями назначения. Ингибитор трипсина инактивирован до безопасного уровня - 43,2 мг на 1 г белка, что ниже в 3,8 раза, чем содержание в исходных бобах сои.

Массовое содержание полиненасыщенных жирных кислот (59,4%) соответствует их содержанию в натуральной сое (59,7%), сохраняя соотношение линолиевой и линоленовой кислот, что иллюстрируется в нижерасположенной таблице.

Вещество, мас.%сояпасталинолиевая кислота52,0651,83линоленовая кислота7,647,57полиненасыщенные жирные кислоты, всего59,759,4

Пример 3. Готовят пасту с данными примера 2. Нагрев смеси на 55 град.С. Расчетное количество циклов гидродинамического перемешивания составило 257.

Приготовленный продукт характеризуется повышенной зернистостью, сырым соевым запахом и вкусом протеина. Ингибитор трипсина снижен в 1,5 раза (84 мг на 1 г белка), что недостаточно для безопасного употребления в пищу.

Пример 4. Технологические параметры те же, Δt=100 град.С. Число циклов "n" при этом составляет 468.

Полученный продукт расслоился с выделением жирового слоя, в нем практически вдвое уменьшилось количество (среднее) витаминов. Заметно изменилось соотношение аминокислот, что свидетельствует о разрушении белка. Продукт в пищу непригоден.

Предложенный способ, сравнительно с RU 2186501, характеризуется большим выходом молока и меньшими удельными затратами энергии: на 1 кВт час затраченной энергии перерабатывается (1,6-1,8) кг соевого зерна против (1,2-1,3) кг. При этом по изобретению получают (15-22) л молока, а по прототипу - 12 л молока и 3,3 кг твердой массы отходов.

Консистенция пасты по изобретению при массовом содержании сои в коллоидной структуре геля (11-13)% соответствует консистенции сметаны, (14-25)% - консистенции паштета, а (26-33)% - консистенции засахаренного меда, что позволяет варьировать потребительскими формами предложенного высококачественного пищевого продукта, включая соевое молоко, приготовленное из этой пасты, при содержании сои в суспензии 7-10 мас.%.

Группа изобретений, связанных единым замыслом, относится к пищевым продуктам из бобов сои и технологии получения заменителей молока путем измельчения и тепловой обработки растительного сырья. Соевый пищевой продукт получают путем гидродинамического воздействия на соевые бобы за счет циркуляции смеси сои и воды в замкнутом контуре. Циркуляцию проводят до получения пасты в форме стабильного геля с массовым соотношением соя : вода, ограниченным 1:(2-6). Содержание в пасте витаминов и жиров в пересчете на сухой продукт соответствует их содержанию в бобах натуральной сои. Способ получения соевого пищевого продукта путем гидродинамического воздействия на соевые бобы с принудительной турбулизацией и кавитацией посредством циркуляции смеси сои и воды в замкнутом контуре в течение 280-450 циклов до получения пасты в форме стабильного геля. Изобретение позволяет получить пищевой продукт, сохраняющий сбалансированное соотношение структурных питательных компонентов натуральной сои. 2 н. и 5 з.п. ф-лы. 1 табл.

1. Соевый пищевой продукт, характеризующийся тем, что он получен путем гидродинамического воздействия на соевые бобы за счет циркуляции смеси сои и воды в замкнутом контуре до получения пасты в форме стабильного геля с массовым соотношением соя:вода, ограниченным 1:(2-6), при этом содержание в пасте витаминов и жиров в пересчете на сухой продукт соответствует их содержанию в бобах натуральной сои.2. Пищевой продукт по п.1, отличающийся тем, что он содержит не менее 6,0 мг витамина РР на 100 г сухого продукта.3. Пищевой продукт по п.1, отличающийся тем, что он содержит не менее 0,3 мг витамина В2 на 100 г сухого продукта.4. Пищевой продукт по п.1, отличающийся тем, что жиры содержат 55-62 мас.% полиненасыщенных жирных кислот.5. Способ получения соевого пищевого продукта путем гидродинамического воздействия на соевые бобы с принудительной турбулизацией и кавитацией посредством циркуляции смеси сои и воды в замкнутом контуре в течение 280-450 циклов до получения пасты в форме стабильного геля.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что после 2-10 с гидродинамического воздействия производят дегазацию смеси путем разгерметизации смесителя, свободный объем которого заполняют жидкостью.7. Способ по п.5, отличающийся тем, что смесь после достижения температуры 104-115°С выдерживают 5-30 мин, затем выгружают и охлаждают.