КАРАМЕЛЬ БЕЗ САХАРА Российский патент 2016 года по МПК A23G3/38 

Настоящее изобретение относится к пищевой промышленности, а именно производству карамели без сахара, применяемой лицами, страдающими заболеваниями поджелудочной железы, кариесом, склонных к аллергии и ожирению.

В связи с высокой распространенностью диабета и ожирения разработка кондитерских изделий без сахара является актуальной задачей.

В пищевой промышленности выпускается множество видов твердой карамели на основе смеси расплава сахара и редуцирующих веществ патоки. Данные пищевые продукты обладают прекрасным вкусом, имеют стабильный качественный состав при длительном хранении. Недостатком карамели является то, что большая ее часть приходится на сахаросодержащие компоненты. В результате частого употребления возрастает инцидентность кариеса, нарушение функции поджелудочной железы, поэтому в патентной литературе имеется множество технических решений, позволяющих заменить сахар на изомальт - полиол полусинтетического происхождения, по своим технологическим свойствам близкий к сахарозе, но калорийности в два раза меньше. Преимуществом изомальта является то, что при его пищеварении не требуется инсулин [1].

В частности, заявлен кондитерский продукт, в том числе в виде карамели, содержащий кондитерскую композицию, которая содержит 50-99 вес. %, сахара, или изомальта, или других полиолов [2]. Недостатками карамели на основе изомальта являются склонность к кристаллизации при хранении и медленная скорость растворения, ухудшающие органолептические свойства готового продукта.

Известна карамель, включающая сахар, патоку, вкусовые, красящие и ароматические вещества, отличающаяся тем, что вместо сахара содержит сахарозаменитель при следующем соотношении компонентов в готовой карамельной массе, мас. %: сахарозаменитель лактит или изомальт - 67,0-75,0, патока - 32,5-36,5, вкусовые, красящие и ароматические добавления - 0,6 [3].

Заявлено несколько составов карамели на основе сплава изомальта и патоки, отличающихся тем, что содержат интенсивные подсластители (натрия сахаринат, аспартам, сукралозу, стевиозид). Например, данная основа используется для производства витаминизированной [4], энергетической [5], лечебно-профилактической [6] карамели. Преимуществами данных карамелей являются высокие органолептические свойства, устойчивость в производстве и хранении (отсутствие кристаллизации). Основным недостатком перечисленных составов карамели является наличие в составе патоки. Во-первых, патока содержит глюкозу, что снижает круг потенциальных потребителей. Во-вторых, в патоке присутствуют редуцирующие вещества, склонные к реакциям взаимодействия с другими физиологически-активными веществами, вводимыми в состав карамели (витаминами, микроэлементами). В третьих, технологические операции по приемке, транспортировке, переработке патоки имеют существенные трудности в работе с данной высоковязкой сахаросодержащей массой.

Известны технические решения, позволяющие исключить патоку из состава карамели за счет использования в качестве основы двух- и трехкомпонентных сплавов полиолов, например: мезоэритрит в смеси с изомальтозой [7], эквимолярная [8], обогащенная [9] смесь изомеров изомальта: 6-О-α-D-глюкопиранозил-D-сорбита (упоминаемого далее как 1,6-GPS) и 1,1-GPM. В патенте [10] описывается способ получения твердой карамели, которая содержит смесь сахарных спиртов с содержанием мальтита более 77% мас., но менее 86% мас.

Ближайшим аналогом заявленной карамели по составу и последовательности технологических операций является твердая карамель с начинкой или без начинки, содержащая карамельную массу, подслащивающее средство, например заменители сахара, интенсивные подсластители, наполнители, вкусовые добавки или ароматизаторы, красители, действующие вещества медицинского назначения, кислоты, совместимые с пищевыми продуктами, заменители жира, жир, молочные продукты и/или минеральные соли, и/или эмульгаторы предпочтительно в общем количестве от 1 до 10 мас. % при этом: карамельная масса для твердой карамели, содержит:

- 1,1-GPM в количестве от 61 до 70 мас. % (в пересчете на общую массу сухого вещества карамельной массы для твердой карамели),

- мальтит в количестве от 2,5 до 17 мас. % (в пересчете на общую массу сухого вещества карамельной массы для твердой карамели) и

- сорбит в количестве [S] (в мас. %) (в пересчете на общую массу сухого вещества карамельной массы для твердой карамели), причем [S]=c+b×[1,1-GPM]+a×[1,1-GPM]×[мальтит] и а равно от 0,0016 до 0,0005, b равно от -0,0139 до 0,0019 и с равно от 0,9 до -0,19 (от 0,1 до 1,6 мас. %), причем влажность карамельной массы для твердой карамели составляет менее 4 мас. %, предпочтительно менее 2 мас. % в пересчете на массу карамельную. Заявлен также способ получения карамели, согласно которому водный раствор или суспензию смеси, содержащей 1,1-GPM, мальтит и сорбит, в частности содержащей от 61 до 70 мас. % 1,1-GPM, от 2,5 до 17,0 мас. % мальтита и сорбит, нагревают и варят предпочтительно при температуре в интервале от 145 до 170°С, упаривают, охлаждают, формуют и получают твердую карамель /прототип/ [11].

Недостатком данной карамели является относительно высокая стоимость готовой карамели, обусловленная:

- использованием в карамельной основе дорогостоящего изомальта марки GS, обогащенного по 1,1-GPM изомеру (83/17);

- высокой температурой плавления карамельной массы (более 145 град. С) что требует повышенных затрат теплоносителя и снижает органолептические свойства при пиролизе сахарозаменителей, особенно сорбита.

Целью настоящего изобретения является разработка карамели без сахара и без патоки, массой 1,7-2,4 г с изомальтом, мальтитом и сорбитом, получаемой с применением изомальта с примерно равным (50/50) количественным составом изомеров 1,6-GPS и 1,1-GPM, стандартного оборудования, высоких органолептических характеристик, прочностью не менее 200 Н, растворяющейся в воде за 5-15 минут, стабильной при хранении в течение года.

Поставленная цель достигается тем, что разработана карамель без сахара, массой 1,7-2,4 г, содержащая изомальт, мальтит, сорбит, лимонную кислоту, ароматизатор, краситель, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, % мас. по сухим веществам:

- изомальт 40,80-77,25,

- мальтит 20,00-50,00,

- сорбит 1,70-5,00,

- ароматизатор 0,50-2,00,

- лимонную кислоту 0,50-2,00

- краситель 0,05-0,20.

При этом карамель без сахара содержит изомеры изомальта: 1,1-GPM 20,40-40,94%, 1,6-GPS 19,91-35,38% и имеет влажность 1,0-2,0%.

Таким образом, сущностью изобретения является то, что в заявленном составе, по сравнению с известным:

- предложено использовать изомальт с примерно равным (50/50) количественным составом изомеров 1,6-GPS и 1,1-GPM взамен изомальта, содержащего 75-80% 1,6-GPS;

- использовано иное соотношение ингредиентов карамели.

Технический результат: получение карамели без сахара и без патоки, отличающейся:

- высокими органолептическими свойствами (см. примеры №№1 и 5),

- стабильностью при производстве с применение стандартного оборудования, работающего под атмосферным давлением при температуре ниже 145 град. С (пример №6) и хранении (пример №7),

- относительно низкой стоимостью.

Заявленное соотношение изомальта/мальтита, мас. %: 79,4/20,6 - 57,2/42,8, является оптимальным и позволяет получать карамель, массой 1,7-2,4 г, сладость которой находится на удовлетворительном по мнению дегустаторов уровне от 0,32 до 0,65 г сахара. В сравнении, состав, установленный в прототипе, имеет сладость 0,13 г сахара (пример 1).

Неочевидным техническим результатом, связанным с использованием компонентов именно в заявленном соотношении изомальт: мальтит: сорбит от 77,25:20,00:1,70 до 40,80:50,00:5,00, является эвтектическое свойство смеси с температурой плавления менее 145 град. С. Это позволяет использовать стандартное варочное оборудование, работающее под атмосферным давлением с использованием теплоносителя - пара давлением 6 Кгс/см² взамен дорогостоящих и сложных в эксплуатации вакуум-варочных аппаратов.

В опытах исследовали возможность замены сорбита на фруктозу, манит. Температуры плавления составили 127-130 и 135-138 град. С соответственно. Однако применение изомальта предпочтительно, учитывая стабильность цвета смеси во время карамелизации (пример 2).

Для получения карамели предложено введение в варочный котел от 2 до 6% воды. Установлено, что введение воды менее 2% приводит к перегреву смеси на поверхности теплообмена и пиролизу ингредиентов, особенно сорбита. Появляется горький привкус и коричневый оттенок расплава. Добавление воды более 6% приводит к нерациональному увеличению продолжительности упаривания (пример 3).

В опытах исследовали влияние остаточной влажности на гигроскопичность и стабильность аморфных свойств полученной карамели. Установлено, что увеличение влажности более 2% увеличивает гигроскопичность карамели, а снижение менее 1% приводит к появлению на поверхности карамели кристаллов изомальта (пример 4).

Проведены промышленные испытания на кондитерской фабрике ООО «Слада» г. Ишим (пример 6). Полученные образцы анализировали по показателям: стабильность качественных и количественных свойств карамели в процессе производства. Заявленный состав отличается технологичностью, стабильностью работы технологического оборудования и меньшей стоимостью.

Образцы карамели были заложены на хранение. Показано сохранение качественных и количественных показателей на уровне требований нормативных документов (пример 7).

Заявленное соотношение компонентов, % мас: изомальт 40,80-77,25, мальтит 20,00-50,00, сорбит 1,70-5,00, ароматизатор 0,50-2,00, лимонная кислота 0,50-2,00, краситель 0,05-0,20, позволяет получить карамель массой 1,7-2,4 г с растворимостью на уровне прототипа (5-9 минут), отличного вкуса и цвета (4-5 баллов по пятибалльной шкале) (пример 5), стабильную при хранении в течение 2-х лет (пример 7). Изменение концентраций ингредиентов за заявленные пределы снижает прочность, повышает гигроскопичность, кристалличность массива (пример 5), органолептические характеристики (примеры №№1 и 5).

Пример 1

В ступке смешивали изомальт ST-PF с ссодержанием изомеров 50/50 (BENEO Palatinit Gmbh (Германия)) и мальтит в различных соотношениях. Группа дегустаторов оценивала сладость 10% растворов смеси в сравнении с растворами сахарозы разной концентрации. Было получено уравнение регрессии: y=(0,0757*х+0,0476)/10, где y - масса сахара, сладость раствора которой равна сладости 1 г смеси изомальт/мальтит); х - концентрация мальтита в смеси с изомальтом, %. Расчетным путем установлено, что сладость двух граммов смесей изомальт/мальтит 81,7/18,3; 79,4/20,6; 69,3/30,7; 57,2/42,8; 44,9/55,1 эквивалентна 0,28, 0,32 0,47, 0,65, 0,84 г сахарозы. В качестве контроля была использована смесь 9,2 г изомальта GS (BENEO Palatinit Gmbh (Германия)) с соотношением изомеров 83/17 и 0,8 г мальтита, заявленная прототипом (табл. 2, прототип). Навеска 2,0 г смеси, установленной прототипом, имеет расчетную сладость 0,13 г сахарозы.

Дегустаторы отметили удовлетворительный сладкий вкус вариантов 79,4/20,6 - 69,3/30,7 - 57,2/42,8.

Пример 2

Принятый прототипом способ предусматривает уваривание карамельной массы при температуре 145-170°С в карамелеварочном котле и последующее вакуумированием в течение приблизительно от 1 до 1,5 минут. Данные параметры ведения технологического процесса ограничивают применение стандартного оборудования, работающего под атмосферным давлением, и использования теплоносителя - пара давлением 6 Ати/см². Поэтому с целью использования стандартного оборудования было необходимо разработать состав смеси, имеющей температуру плавления менее 145 град. С.

В экспериментах готовили смеси изомальта, мальтита, к которым добавляли различные количества сорбита (табл. 1), который применяется в качестве флюса и антикристаллизатора одновременно. Тонкоизмельченные порошки помещали в стеклянные капилляры, запаянные с одного конца. Определение температуры плавления проводили с помощью прибора ПТП (ГФ XI, вып. 1 с. 16) со скоростью 1,5 град/минуту, отмечая начало и окончание плавления смеси. Влияние состава смесей на температуру плавления представлено в таблице 1.

Из таблицы видно, что увеличение сорбита снижает температуру плавления смеси. Оптимальными вариантами являются №№2-4 с температурой плавления менее 145 град. С.

В опытах исследовали возможность замены сорбита на фруктозу, манит. Готовили смеси, состава №3 (табл. 1), но вместо сорбита использовали фруктозу или маннит. Температуры плавления составили 127-130 и 135-138 град. С соответственно. Однако,применение изомальта предпочтительно, учитывая стабильность цвета смеси во время карамелизации.

Пример 3

Для получения карамели в выпарные чашки загружали определенное 0,2, 0,4, 0,6 0,8 мл воды очищенной, 6,8 г изомальта, 3,0 мальтита и 0,2 г сорбита, перемешивали и уваривали при температуре 140-145°С до положительного результата (твердость застывшей капли). Массы разливали в формы вместимостью по 2,0 г. Проводили органолептические испытания образцов. Установлено, что при введении воды менее 2% приводит к перегреву смеси на поверхности теплообмена и пиролизу ингредиентов, особенно сорбита. Появляется горький привкус и коричневый оттенок расплава. Добавление воды более 6% приводит к нерациональному увеличению продолжительности упаривания. Таким образом, оптимальное количество воды, вводимой в карамелеварочный котел, составляет 6% от массы загрузки.

Пример 4

Задачей следующей стадии работ было исследовать влияние остаточной влажности на гигроскопичность и стабильность полученной карамели. Навески ингредиентов (табл. 2) загружали в выпарительные чашки и проводили упаривание воды до разной остаточной влажности (гравиметрически), разливали в формы по 1,9-2,0 г. Полученную карамель помещали в климатическую камеру (влажность 90%, температура 20 град. С), проводили взвешивание каждые 24 часа в течение 7 дней. Результаты динамики увеличения массы были использованы для вычисления уравнения регрессии линейного типа. Где свободный член уравнения равен исходной влажности, а коэффициент показывает скорость поглощения влаги в единицу времени (гигроскопичность) карамелью массой 1,9-2,0 г. Данные таблицы 2 показывают, что увеличение влажности более 2% увеличивает гигроскопичность карамели, что видно по увеличению коэффициента при линейном члене уравнения регрессии.

Образцы карамели, полученные в ходе эксперимента, исследовали визуально на прозрачность массива, отмечая время образования на поверхности кристаллов. В качестве контроля использовали состав, принятый в прототипе. Из рисунка видно, что снижение влагосодержания менее 1% (табл. 2 опыт №4) приводит к кристаллизации изомальта на поверхности уже на вторые сутки от начала эксперимента (рис. 1 оп. №4). Динамика изменения внешнего вида варианта 3 находится на уровне прототипа (рис. 1, опыт №3 и прототип).

Пример 5

В таблице 3 представлены данные расчета состава карамели. Для расчета была выбрана масса карамели от 1,5 до 2,5 г (табл. 1 опыты №№1-5) - пределы, установленные в паспорте карамельной линии TerBraak (Италия).

Карамель получали следующим образом: 1,5 мл 1% раствора красителя воды (понсо), расчетные количества сорбита, изомальта марки ST-PF, содержащего примерно равный изомерный состав (см. табл. 3), загружали в выпарительную чашку (из расчета на 25 г карамели). Карамельную массу уваривали при температуре в массе 143-145°С, добавляли расчетное количество предварительно измельченной лимонной кислоты, перемешивали и уваривали до влажности менее 2,0% (гравиметрически), добавляли расчетное количество ароматизатора (Малина 653966), разливали в формы из силикона, вместимостью до 2,5 г. Для определения прочности дополнительно изготавливали образцы, разливая карамельную массу в предварительно нагретые матрицы диаметром 9,0 мм по 0,3-0,35 г, сжимали с двух сторон пуансонами (высота 3,90-4,10 мм).

Сравнение органолептических показателей проводила группа дегустаторов (5 человек) по пятибалльной шкале; растворимость определяли по методике ГФ XI, вып. 2, стр. 154 (см. табл. 2).

Представленные в таблицах 3 и 4 данные свидетельствуют о том, что карамель массой 1,7-2,0 г, содержащая, % мас.:

- изомальт 40,80-77,25,

- мальтит 20,00-50,00,

- сорбит 1,70-5,00,

- ароматизатор 0,50-2,00,

- лимонную кислоту 0,50-2,00

- краситель 0,05-0,20,

имеет растворимость на уровне прототипа (5-9 минут), отличный вкус и цвет (4-5 баллов по пятибалльной шкале).

Изменение концентраций ингредиентов за заявленные пределы прочность и кристалличность (опыт №5), органолептические характеристики (оп. №№1 и 5).

Пример 6

Оптимальные значения параметров многократно проверяли сначала в лабораторных условиях, а затем в условиях промышленного производства ООО «Слада» г. Ишим.

A. Твердая карамель. В карамелеварочный котел, содержащий 2,544 кг раствора красителя (2,52 кг воды и 0,024 кг красителя), загружали 0,76 кг сорбита, 11,05 кг мальтита и 25,00 кг изомальта ST-PF. Нагревали глухим паром до температуры 143-145°С и проводили упаривание под атмосферным давлением при перемешивании в течение 40-60 минут до положительного результата органолептических испытаний (твердость капли расплава после охлаждения). Добавляли 0,4 кг лимонной кислоты, перемешивали. Готовую карамельную массу выгружали на предварительно смазанный лицетином охлаждаемый стол и вводили 0,4 кг ароматизатора (вишня) при перемешивании. Температура массы во время введения 80-95°С. Продолжительность охлаждения до 45-60°С 40-60 минут.

Б. Твердая карамель с жидким центром. В карамелеварочный котел, содержащий 2,546 раствора красителя (2,52 кг воды и 0,026 кг красителя), загружали 0,79 кг сорбита, 10,00 кг мальтита и 25,00 кг изомальта ST-PF. Нагревали глухим паром до температуры 143-145°С и проводили упаривание под атмосферным давлением при перемешивании в течение 40-60 минут до положительного результата органолептических испытаний (твердость капли расплава после охлаждения). Добавляли 0,43 кг лимонной кислоты, перемешивали.

B. Начинка для жидкого центра карамели. В емкость загружали 1,106 кг мальтита, 2,19 кг концентрированного сока (вишня), растворяли при нагревании до 100 град. С. Охлаждали, добавляли 0,122 кг аскорбиновой кислоты.

Готовые карамельные массы выгружали на предварительно смазанный лецитином охлаждаемый стол и вводили 0,4 кг ароматизатора (вишня) при перемешивании. Температура массы во время введения 80-95°С. Продолжительность охлаждения до 45-60°С 40-60 минут.

Охлажденные карамельные массы передавали на формование карамели с помощью каландра. Затем получали карамельный жгут путем экструзии карамельного батона через формующие ролики.

Для получения карамели с жидким центром в жгут вводили жидкую начинку методом шприцевания.

Жгут разрезали на карамель с помощью формующего штампа Evromek (Италия).

Готовую карамель заворачивали в полимерную обложку на машине заверточной «GP1002» (Италия). В результате технологических операций получено 41,6 и 42,8 кг карамели. Потери на стадии изготовления карамели составили 2,1% (с.в).

В ходе испытаний были оценены потери аскорбиновой кислоты при изготовлении карамели с жидким центром. Было выявлено, что потери аскорбиновой кислоты при введении в виде раствора в сиропе в жидкий центр карамели составляют не более 3,0±0,5%.

Пример 7

Полученную в примере 6 карамель расфасовывали в пакеты из полимерных материалов, герметично запаивали и исследовали стабильность качественных и количественных свойств методом ускоренного старения [12]. Количественное определение массовой доли аскорбиновой кислоты проводили методом йодометрии по USP 29, т. 1. с 151. Представленные в таблице 5 данные свидетельствуют о том, что разработанная карамель стабильна при хранении в течение двух лет. Потери аскорбиновой кислоты составили 12%.

Литература

1. Древаль А.В. Сахарный диабет: фармакологический справочник. - Эксмо. - 2012. - 556 С.

2. Ферри Д.К., Микаэлидоу Т.А., Стоянович Е., Уотсон Д.Л. Кондитерские продукты, освежающие полость рта. Заявка: 2011138233/13, 18.02.2010.

3. Крылова Э.Н., Савенкова Т.В., Благодатских В.Е. Способ производства карамели / Заявка 98122852/13, 16.12.1998.

4. Швецова А.В., Гаврилов А.С., Тренихин Г.А. Витаминизированная карамель. Заявка 2010123759/13, 10.06.2010.

5. Стефанович О.В., Фаерштейн А.В. Состав для приготовления карамели «Энергетическая карамель». Заявка: 2010149188/13, 30.11.2010.

6. Саблина О.С, Гаврилов А.С., Санникова Н.Е., Филатова Г.М. Лечебно-профилактическая карамель. Патент РФ №2448724.

7. Tsutomu К. Hard candy and process for producing the same. EP 0303295 A2.

8. Kenneth A.C., Michael J.L. Hard confections containing hydrogenated isomaltulose and medicinally active ingredient. US 4971798 A.

9. Knut M Dr Rapp, Ingrid Willibald-Ettle. Sugar-free products and processes for their preparation. DE 19532396 C2.

10. Michel Henri, Andre Gonze, Process for the production of hard candy. EP 0533334.

11. Аренц M., Бернард Й. Твердая карамель с улучшенными органолептическими свойствами и повышенной стабильностью при хранении. Патент РФ №2331201.

12. Временная инструкция по проведению работ с целью определения сроков хранения лекарственных средств на основе метода ускоренного старения при повышенной температуре МЗ СССР И-42-2-82. - М.: 1983.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложена карамель без сахара, содержащая изомальт, мальтит, сорбит, лимонную кислоту, ароматизатор, краситель при следующем соотношении, мас.% по сухим веществам: изомальт 40,80-77,25, в том числе с составом изомеров изомальта 1,1-GPM 20,40-40,94%, 1,6-GPS 19,91-35,38%; мальтит 20,00-50,00; сорбит 1,70-5,00; ароматизатор 0,50-2,00; лимонная кислота 0,50-2,00; краситель 0,05-0,20. Карамель имеет массу 1,7-2,4 г и влажность 1,0-2,0%. Изобретение позволяет получить карамель без сахара и без патоки, отличающуюся высокими органолептическими свойствами, стабильностью при производстве с применением стандартного оборудования, работающего под атмосферным давлением, и относительно низкой стоимостью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл., 7 пр.

1. Карамель без сахара, содержащая изомальт, мальтит, сорбит, лимонную кислоту, ароматизатор, краситель, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.% по сухим веществам:
изомальт 40,80-77,25, в том числе с составом изомеров изомальта 1,1-GPM 20,40-40,94%, 1,6-GPS 19,91-35,38%   мальтит 20,00-50,00 сорбит 1,70-5,00 ароматизатор 0,50-2,00 лимонная кислота 0,50-2,00 краситель 0,05-0,20

2. Карамель без сахара по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой карамель массой 1,7-2,4 г.

3. Карамель без сахара по п.1, отличающаяся тем, что имеет влажность 1,0-2,0%.