ЭКСТРУДИРОВАННЫЙ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКТ ИЗ СВЕКОЛЬНОГО ПОРОШКА (ВАРИАНТЫ), ПРИМЕНЕНИЕ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2025 года по МПК A23L19/15 

Область техники

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу производства натурального пищевого продукта из свеклы, к инстант-продукту и его применению в качестве натурального красителя, вкусоароматического ингредиента и пищевого компонента, обладающего водосвязывающей способностью.

Предшествующий уровень техники

Известна свекла сушенная, представляющая собой высушенный корнеплод в виде стружки, кубиков, пластинок или брикетов [ГОСТ 7589-71 «Свекла столовая сушеная. Технические условия, С. 2]. Продукт обладает выраженным землистым запахом и вкусом, не имеет сладости, в пищу в сухом виде непосредственно не употребляется. Сушеная свекла применяется, в частности, в борщах, свекольниках. Кроме того, сушеная свекла, как ингредиент, может использоваться на предприятиях для изготовления томатных соусов, кетчупов. Также сушеная свекла применяется для изготовления биологически активных добавок. В форме порошка сушеную свеклу используют в качестве натурального пищевого красителя в продуктах, при производстве которых используется термическая обработка (варка, запекание, тушение и др.), например в фаршах, тесте и др.

Из уровня техники известны различные способы получения сушеной свеклы. Например, известен способ производства сушеной свеклы, включающий мойку, инспектирование, калибрование, очистку, резку, бланширование, обработку раствором пектина и сушку [RU 2252565 «Способ производства сушеной свеклы», опубл. 27.05.2005 г., МПК A23B7/02].

Недостатком сушеной свеклы как пищевого продукта является то, что его применение требует приготовления (например, варки или другой термической обработки), т.е. сушеная свекла не является инстант-продуктом. Под инстант-продуктом понимается продукт, созданный на основе обезвоженного сырья растительного и животного происхождения в максимальной степени приготовленный к непосредственному безопасному употреблению, имеющий заданный состав, физико-химические свойства и микробиологические показатели [Воскобойников В. А. Основные методы производства инстант-продуктов // Пищевая промышленность. 2015. №7. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osnovnye-metody-proizvodstva-instant-produktov (дата обращения: 17.05.2024).].

Известна сублимированная свекла, представляющая собой порошок или кусочки корнеплода, полученные путем сублимационной сушки [Анализ показателей качества сублимационных продуктов на примере лука и свеклы // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. Кадиров У. Р., Арипов М. М., Юсупова Д., Маматов Ш. М. 2023. 1(106). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14859 (дата обращения: 01.05.2024).]. Сублимированная свекла является наиболее близким аналогом по своим свойствам к заявленному экструдированному пищевому продукту.

Сублимированная свекла применяется для того же, что и сушеная свекла. Органолептические свойства при добавлении воды в сублимат напоминают сырую (не приготовленную) свеклу. Несмотря на то, что сублимированная свекла относится к инстант-продукту, тем не менее она обычно не используется в пищу без дополнительной обработки.

Получение сублимированных продуктов известно из уровня техники. Известен способ переработки плодово-ягодного сырья, включающий измельчение продукта, замораживание в жидком азоте, вакуумную сублимационную сушку и расфасовку в герметичную упаковку, заполненную инертным газом [SU 1220614 «способ переработки плодово-ягодного сырья», опубл. 30.03.1986 г., МПК A23L2/14, F26B5/06].

Общим недостатком получения сублимированных продуктов является высокие энергетические затраты на сублимационную сушку. Температура при сублимационной сушке пищевой продукции варьируется в пределах от -10° до -30°С. Продукты с высоким содержанием сахара, например фрукты и свекла, требуют, как правила, более низкой температуры (от -20° до -30°С) [Сублимационная сушка. Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия», https://bigenc.ru/c/sublimatsionnaia-sushka-b40efe]. Чем ниже температура сублимации, тем выше энергозатраты. Это приводит к значительному удорожанию конечного продукта.

Кроме того, оборудование для реализации производства сублимированной свеклы представляет собой комплекс технических сложных устройств, что дополнительно приводит к увеличению стоимости готовой продукции.

Известна пищевая добавка Бетанин (код пищевой добавки Е162), представляющая собой красный гликозидный пищевой краситель, получаемый из свеклы [Пищевая химия. Добавки: учеб. пособие для вузов / Л. В. Донченко, Н. В. Сокол, Е. В. Щербакова, Е. А. Красноселова; отв. ред. Л. В. Донченко. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство Юрайт, 2018. - С. 22]. Бетанин применяют как натуральный краситель в продуктах, где не требуются жесткие условия обработки (высокие температуры, длительное время термообработки и т.д.). В частности с использованием бетанина окрашивают разнообразные молочные продукты, йогурты, джемы, желе, мармелад, жевательные резинки, сухие завтраки, супы, колбасы, сосиски, мясо, паштеты, овощи в уксусе или рассоле, напитки.

Недостатком бетанина является распад под воздействием света и тепла. Кроме того, добавка не обладает водосвязывающей способностью. Следует также отметить, что бетанин в пищевой промышленности применяют в виде раствора или порошка. В составе раствора содержатся консерванты, в частности сорбат калия и бензоат натрия, а в порошке применяют в качестве носителя мальтодекстрин. Также добавка характеризуется относительно низкой пищевой и биологической ценностью.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ производства экструдированных текстуратов, в котором используют в качестве исходных продуктов зерновых культур люпина, фасоли и чечевицы, зерновые культуры измельчают, просеивают для выравнивания гранул состава 0,3…0,6 мм, смешивают в соотношении компонентов 15,3:41,5; 43,2 по массе, увлажняют до 14…18%, после чего полученную смесь экструдируют на одношнековом экструдере, причем процесс термомеханической деструкции в матричной зоне экструдера осуществляют в пульсационном режиме с частотой колебания 10 Гц и диапазоном колебания давления от 6,7 до 5,4 Мпа [RU 2409994 «Способ производства экструдированных текстуратов», опубл. 27.01.2011 г., МПК A23P1/00].

Недостатком пищевого продукта, получаемого вышеописанным способом, является невозможность его применения в качестве красителя и/или вкусоароматической добавки. Также для его производства требуются различные виды сырья.

Раскрытие изобретения

Технический результат заключается в получении путем экструзии свекольного порошка натурального пищевого ингредиента, являющегося инстант-продуктом готовым к непосредственному употреблению, обладающего одновременно свойствами пищевого красителя, вкусоароматического ингредиента и добавки, имеющей водосвязывающую способность.

Технический результат достигается тем, что разработан способ получения экструдированного пищевого продукта из свеклы, включающий подачу сырья в экструдер, экструзию, сушку готового продукта, отличающийся тем, что в качестве сырья используют свекольный порошок с фракцией 0,33-2,5 мм и влажностью не более 15 %, сырье подают в приемную камеру двухшнекового экструдера со скоростью 3,3-5,85 кг/мин и при необходимости воду в количестве до 0,19 кг на 1 кг сырья, сырье экструдируют при температуре 90-120°С, скорости вращения шнеков 160-280 об/мин, а полученный экструдат нарезают на гранулы, при этом количество и диаметр отверстий матрицы, расположенной на выходе из экструдера, с одной или несколькими фильерами, выбирают таким образом, чтобы общая площадь поперечных сечений отверстий находилась в интервале 39-69 мм².

Согласно одному из частных случаев осуществления изобретения технический результат также достигается тем, что после сушки гранул дополнительно осуществляют их калибровку по размеру.

Согласно еще одному из частных случаев осуществления изобретения технический результат также достигается тем, что после сушки гранул дополнительно осуществляют их измельчение в порошок.

Изобретение также относится к экструдированному пищевому продукту из свеклы, представляющему собой гранулы из экструдированного свекольного порошка, полученные способом, признаки которого охарактеризованы п. 1 формулы изобретения.

Согласно варианту осуществления изобретения экструдированный пищевой продукт может также представлять собой порошок из измельченных гранул, полученных способом, признаки которого охарактеризованы п. 1 формулы изобретения.

Еще одним аспектом изобретения является применение экструдированного пищевого продукта из свеклы, признаки которого охарактеризованы п. 4 или 5 формулы изобретения в качестве красителя и/или вкусоароматической добавки в супах.

В другом варианте экструдированного пищевого продукта из свеклы по п. 4 или 5 формулы изобретения предлагается применять в качества красителя и/или добавки, имеющей водосвязывающую способность, в фаршах для производства полуфабрикатов.

Краткое описание чертежей

Изобретения пояснено на чертежах, где

на фиг. 1 - приведено изображение экструдированного продукта в виде гранул;

на фиг. 2 - приведено изображение экструдированного продукта в виде порошка.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ получения экструдированного пищевого продукта из свеклы осуществляются следующим образом.

В качестве сырья используется свекольный порошок с фракцией 0,33-2,5 мм и влажностью не более 15 %. Нижняя граница указанного диапазона размера частиц свекольного порошка обосновывается тем, что при размере частиц менее 0,33 мм наблюдается зависание сыпучего сырья (свекольного порошка) в приемной камере экструдера. При частицах свекольного порошка более 2,5 мм на выходе из экструдера в экструдированном продукте наблюдаются вкрапления частиц, не прошедших обработки (частицы не успевают в достаточной мере прогреться и увлажниться).

Граница влажности свекольного порошка объясняется тем, что при превышении 15% не обеспечивается необходимая сыпучесть порошка (порошок слипается и комкуется), что не позволяет контролировать дозировку сырья, а соответственно нарушается в конечном счете весь технологический процесс, требующий соблюдения скорости подачи сырья.

Порошок из свеклы может быть получен любым известным способом. Например, путем высушивания свеклы и последующего ее измельчения на промышленных (молотковых, вальцевых) дробилках.

Сырье подают в приемную камеру двухшнекового экструдера со скоростью 3,3-5,85 кг/мин. При необходимости одновременно с сырьем в камеру экструдера подают воду в количестве до 0,19 кг на 1 кг сырья, т.е. в диапазоне от 0 (совсем не подают) до 0,19 кг на 1 кг сырья, что соответствует скорости подачи воды 0-1,1 кг/мин при указанном диапазоне скорости подачи сырья. Количество подаваемой воды определятся влажностью сырья. При влажности свекольного порошка 15 % воду не добавляют.

Указанный диапазон скорости (количества) подачи воды обеспечивает необходимые реологические свойства образующейся смеси в экструдере, позволяет защитить от пригорания сырье в экструдере, а также способствует обеспечению органолептических свойств готовому продукту. При недостаточной влажности смеси в экструдере (например, если не подавать воду при влажности исходного сырья 14%), экструдированный продукт начинает выцветать и становиться горьким. Кроме того, сырье начинает пригорать на стенках камер экструдера.

Необходимо отметить также, что характеристики продукта на выходе из отверстий фильеры определяются физическими свойствами смеси воды и сырья. Вода и сырье в экструдере находится в условиях повышенного давления (в предложенном техническом решении в диапазоне 5 - 20 Мпа) и температуры. При выходе из фильеры экструдера пластифицированный материал (экструдат) оказывается в условиях атмосферного давления. Вода из состояния перегретой жидкости мгновенно превращается в пар, выделяя значительное количество энергии. В этот момент в растительном сырье молекулы полимеров (белки, углеводы) расщепляются на более короткие молекулы (моно- дисахариды, олигосахариды, аминокислотные остатки). Продукт вспучивается и становится готовым к употреблению в пищу. Если влаги в экструдированной смеси недостаточно продукт на выходе из экструдера не вспучивался (т.е. не происходит эффекта разрушение полимеров).

При чрезмерной подаче воды (например, уже при 1,11 кг/мин, что соответствует 0,19 кг воды на 1 кг сырья, и влажности исходного сырья 16%) свекольный жгут на выходе из фильеры экструдера будет недостаточно прочным, его не получится обрезать для формирования гранул. Кроме того, значительно увеличивается время на сушку экструдированного продукта. Оптимально, чтобы на выходе из фильеры влажность свекольного жгута находилась в диапазоне 15 % - 20 %. Также, если влаги в экструдированной смеси чрезмерно это приводит к снижению степени вспучивания, так как при этом формируется более плотная структура продукта с грубой консистенцией. Причина этих изменений заключается в том, что при увеличении влажности повышается пластичность массы, а это обуславливает снижение механических напряжений в экструдате. Количество теплоты, выделяемой в результате работы сил вязкого трения, оказывается недостаточно для получения вспученной структуры.

Приведенный диапазон скорости подачи сырья с учетом других параметров способа обеспечивает необходимую интенсивность обработки, время пребывания в экструдере, что, соответственно, формирует необходимые свойства конечного продукта. Оптимально если сырье обрабатывается в экструдере в течение 7 - 25 сек.

Свекольный порошок и вода поступают в рабочую камеру экструдера, где перемешиваются и перемещаются шнеками к фильере. В зоне сжатия происходит увеличение давления и уплотнение полученной смеси вследствие уменьшения размеров винтового канала шнеков. В зоне пластификации осуществляется превращение смеси свекольного порошка и воды в расплав за счет трения между частицами продукта и витками шнека. Затем происходит дальнейшее сжатие продукта. Далее в зоне гомогенизации смесь свекольного порошка и воды окончательно переходит из твердой фазы в вязкопластичную. Происходит плавление в результате преобразования механической энергии рабочих органов экструдера в тепловую энергию, дополнительного принудительного нагрева камер экструдера и за счет внутреннего трения в самом продукте.

Далее продукт выдавливается шнеком из корпуса экструдера через фильеру. При выходе их фильеры экструдера пластифицированный материал оказывается в условиях атмосферного давления. В этот момент в растительном сырье полимеры (белки, углеводы) расщепляются на более короткие молекулы (моно- дисахариды, олигосахариды, аминокислотные остатки) из-за выделения энергии при превращении воды в пар вследствие перепада давления. При расщеплении молекул белков и углеводов меняются физико-химических свойств получаемого продукта. В частности, экструдирование позволило сохранить цвет и вкусоароматические свойства свеклы так, что они (свойства) становятся устойчивыми к воздействиям среды. Они слабо теряют цвет на свету, при высоких температурах, относительно устойчивы в кислых (pH=4) растворах.

Процесс экструдирования осуществляют при температуре от 90°С до 120°С, скорости вращения шнеков 160-280 об/мин, при этом количество и диаметр отверстий матрицы, расположенной на выходе из экструдера, с одной или несколькими фильерами, выбирают таким образом, чтобы общая площадь поперечных сечений отверстий находилась в интервале 39-69 мм².

Необходимость соблюдения температурного режима обуславливается следующим. В экструдере фактически осуществляется операция бланширования, что позволяет стабилизировать цвет и текстуру свекольного порошка. Кроме того, обеспечиваются лучшие условия для плавления сахаров, так как экструзия продуктов с большим содержанием сахаров идет хуже по сравнению с продуктами, содержащими небольшое количество сахаров, например с такими как пшеница, фасоль и др.

Однако в то же время если экструзию смеси свекольного порошка с водой проводить при температуре более 120°С, например при 121°С, наблюдается обесцвечивание продукта, выдавливаемого шнеком из корпуса экструдера через фильеру, а при дальнейшем увеличении у готового продукта появляется горечь. При температуре менее 90°С не обеспечиваются требования по микробиологической чистоте готового продукта. Однако при прочих условиях обработки температура может быть опущена до 80°С, но при этом не будут соблюдены требования по микробиологической чистоте. При температуре менее 80°С экструдированный продукт содержит большое количество вкраплений частиц, не прошедших обработки, а также остается не доведенным до кулинарной готовности.

Диапазон вращения шнеков обусловлен необходимостью обеспечения требуемого времени обработки смеси свекольного порошка и воды в экструдере (при прочих условиях обработки), а также качества перемешивания. Как отмечалось выше оптимально если сырье обрабатывается в экструдере в течение 7 - 25 сек. Если осуществлять экструзию при меньшем количестве оборотов шнека, например 159 и менее, то смесь свекольного порошка и воды находится в экструдере чрезмерно долго, что приводит к появлению в готовом продукте горечи, а также может наблюдаться пригорание свекольного порошка на стенках экструдера. Кроме того, в этом случае продукт начинает терять цвет (обесцвечивается).

При увеличении скорости вращения шнеков, например 281 об/мин смесь слишком быстро проходит через экструдер и не прогревается в достаточной мере для обеспечения условий плавления сахаров. На практике это приводит к ухудшению реологических свойств смеси порошка свеклы и воды, а также в готовом продукте наблюдаются вкрапления частиц, не прошедших обработки. Кроме того, при увеличении оборотов шнека не обеспечивается необходимое количество времени для осуществления бланширования, что ухудшает внешний вид готового продукта (цвет более бледный).

Применения в заявленном способе двухшнекового экструдера объясняется следующим: обеспечивается необходимое перемешивание сырья; возможность применения мелкодисперсного сырья (порошков), что положительно влияет на текстуру конечного продукта; лучше протекает процесс экструзии при использовании сырья с большим содержанием сахаров; обеспечивается более равномерное давление на выходе в сравнении с одношнековыми; расширяются диапазоны влажности, калибра и температуры применяемого сырья.

Способ предполагает использование матрицы с одной или несколькими фильерами и общей площадью поперечных сечений отверстий в интервале 39-69 мм². Например, могут использоваться фильеры с диаметром отверстий в диапазоне от 2 до 9 мм и их количеством от 1 до 22 штук (при соблюдении интервала 39-69 мм²).

Фильера позволяет обеспечить необходимую форму и размер экструдата, а также создать необходимое давление для устойчивого процесса экструзии. При использовании фильеры с большим количеством отверстий (например, с 23 отверстиями с диаметром 2 мм и более, т.е. с площадью отверстий более 69 мм²) не обеспечивается требуемый перепад давлений между камерой экструдера и атмосферным давлением (давлением окружающей среды). В результате процесс экструзии неустойчив. Разрушение полимеров в сырье оказывается недостаточным, продукт вспучивается неравномерно и обладает неравномерной пористостью, нестабильной текстурой. Это также отрицательно сказывается на водопоглощении и набухаемости конечного продукта. Кроме того, наблюдается чрезмерная мягкость экструдата, что осложняет его резку на гранулы и дальнейшую сушку и последующие технологические операции.

При использовании фильеры или фильер с площадью поперечных сечений отверстий менее 39 мм² приводит к увеличению времени обработки продукта в экструдере, к значительному снижению производительности, к чрезмерной пористой текстуре получаемого продукта, а также может вызвать остановку главного привода вследствие чрезмерной нагрузки.

На выходе из экструдера экструдат нарезается ножами на гранулы. В предпочтительном варианте нарезают гранулы длиной 10-20 мм.

Готовые гранулы необходимо высушить до целевой влажности 10% во избежание комкования и порчи продукта. Для этих целей, например, можно использовать ленточную многоярусную сушилку или барабанную сушилку с регулируемой скоростью вращения.

В некоторых вариантах осуществления изобретения дополнительно осуществляют калибровку размеров гранул с целью получение частиц одного размера. Для этих целей используют калибратор гранул или рассев. Еще в одном варианте высушенные гранулы измельчают в порошок. Таким образом, возможно получение практически любой фракции пищевого продукта от порошка до гранул.

Готовый продукт упаковывается в полипропиленовые и/или бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем, либо в ламинированные бумажные мешки, либо в полиэтиленовые пакеты и картонные коробки с целью обеспечить защиту продукта от влаги.

Ниже приведено несколько примеров конкретных вариантов реализации способа, основанных на вышеописанных принципах.

Пример 1

В качестве сырья используют свекольный порошок с фракцией 2,5 мм и влажностью 15 %. Свекольный порошок подают в камеру двухшнекового экструдера со скоростью 3,33 кг/мин. Воду при этом не подают. Смесь экструдируют при температуре 90°С и скорости вращения шнеков 160 об/мин. Используют фильеру с одним отверстием диаметром 7 мм (или площадью сечения 39 мм²). Полученный экструдат нарезают на гранулы длиной 10 мм. Далее осуществляют сушку на ленточной многоярусной сушилке до влажности 8%. Готовый продукт упаковывают в бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем.

Пример 2

В качестве сырья используют свекольный порошок с фракцией 0,33 мм и влажностью 5 %. Свекольный порошок подают в камеру двухшнекового экструдера со скоростью 5,83 кг/мин. Одновременно подают воду со скоростью 1,1 кг/мин (что соответствует 0,12 кг на 1 кг сырья). Смесь экструдируют при температуре 120°С и скорости вращения шнеков 280 об/мин. Используют фильеры с диаметром 2 мм и их количеством 22 штуки (общая площадь сечения 69 мм²). Полученный экструдат нарезают на гранулы длиной 20 мм. Далее осуществляют сушку на ленточной многоярусной сушилке до влажности 8%. Готовый продукт упаковывают в бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем.

Пример 3 (предпочтительный)

В качестве сырья используют свекольный порошок с фракцией 1 мм и влажностью 9 %. Свекольный порошок подают в камеру двухшнекового экструдера со скоростью 4,75 кг/мин. Одновременно подают воду со скоростью 0,33 кг/мин (в количестве 0,07 кг на 1 кг сырья). Смесь экструдируют при температуре 105°С и скорости вращения шнеков 220 об/мин. Используют фильеру с диаметром 2,5 мм и количеством отверстий 12 штук (с общей площадью 56 мм²). Полученный экструдат нарезают на гранулы длиной 15 мм. Далее осуществляют сушку на ленточной многоярусной сушилке до влажности 9%. Готовый продукт упаковывают в бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем.

Предложенный способ и его модификации позволяют получить экструдированный пищевой продукт из свеклы, представляющий собой гранулы из экструдированного свекольного порошка (фиг. 1). В вариантном исполнении экструдированный пищевой продукт из свеклы представляет собой порошок из измельченных гранул (фиг. 2), полученных одним из описанных выше вариантов изобретения.

Полученный экструдированный пищевой продукт был исследован по комплексу показателей, характеризующих потребительские свойства, пищевую и энергетическую ценность готового изделия, и сравнен с сушеной свеклой, являющейся сырьем (таблица 1).

Исследование проводилось следующим образом:

- содержание белков определялось по ГОСТ 10846-91 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка» с использованием систем Kjeltec фирмы Фосс Текатор.

- содержание жиров - с применением системы компании SOXTEC согласно межгосударственному стандарту ISO 11085:2008, предусматривающий способ определения сырого жира экстракцией [ISO 11085:2008 Cereals, cereals-based products and animal feeding stuffs - Determination of crude fat and total fat content by the Randall extraction method];

- клетчатки - с использованием системы FIBERTEC I&M согласно межгосударственному стандарту ISO 13906:2008, предусматривающему метод, где на первом этапе определяют содержание кислотно-детергентной клетчатки (КДК), после чего, используя остаток КДК, определяют содержание кислотно-детергентного лигнина (КДЛ), при этом на втором этапе анализа остаток обрабатывают раствором серной кислоты массовой долей 72 % (12 моль/дм), оставляя КДЛ, который определяют гравиметрическим методом [ISO 13906:2008 Animal feeding stuffs - Determination of acid detergent fibre (ADF) and acid detergent lignin (ADL) contents];

- крахмал - согласно ГОСТ 10845-98 [ГОСТ 10845-98 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения крахмала], предусматривающему метод, заключающийся в растворении крахмала, содержащегося в образце, в горячем разбавленном растворе соляной кислоты, осаждении и фильтровании растворенных белковых веществ и измерении оптического угла вращения раствора крахмала;

- магния, кальция, железа, меди, цинка, марганца, калия - с использованием атомно-абсорбционного спектрофотометра.

Таблица 1 - Показатели пищевой и энергетической ценности экструдированного пищевого продукта в сравнении с сырьем (сушеной свеклой)

Наименование показателей Экструдированный пищевой продукт Сушеная свекла Белок, г/100г 10,69 10,44 Жиры, г/100г 0,4 0,7 Углеводы, г/100г 48,57 43,60 Крахмал, г/100г 0 0 Клетчатка, г/100г 5,9 5,8 Сахара, г/100г 42,67 37,8 Магний, мг/кг 1821 1673 Кальций, мг/кг 226 206 Железо, мг/кг 28 22 Медь, мг/кг 6 5 Цинк, мг/кг 8,7 8,3 Марганец, мг/кг 25 21 Калий, мг/кг 23840 23860 Энергетическая ценность, кДж/ккал 1006/240,4 931,4/222,5

Таким образом, экструдированный пищевой продукт не уступает по своим пищевым и энергетическим ценностям сухой свекле, при этом продукт готов к непосредственному употреблению.

Для оценки водосвязывающей способности продукта были исследованы влагоудерживающая способность (ВУС) и набухаемость. Результаты исследований приведены в таблице 2.

ВУС исследовалась по методике раскрытой в работе [Снегирева Н.В., Янова М.А. Технологические свойства продуктов переработки льна // Мир инноваций. 2023. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologicheskie-svoystva-produktov-pererabotki-lna (дата обращения: 03.07.2024)], заключающаяся в определении количества поглощённой воды, при котором не наблюдается отделение жидкой фазы в процессе центрифугирования.

Для определения показателя набухаемости применялась следующая методика. Исследуемый продукт в количестве 5 г помещался в градуированный цилиндр на 100 мл. Затем добавлялась дистиллированная вода комнатной температуры. После перемешивания содержимого в градуированном цилиндре повторено добавлялась дистиллированная вода до метки 100 мл. Полученную суспензию еще раз хорошо перемешивали и выдерживали при комнатной температуре один час. После чего фиксировали наличие образования двух фаз. Верхняя - жидкая, прозрачная, почти не содержащая продукт, и нижняя - непрозрачная, с набухающим продуктом. Рассчитать набухаемость продукта осуществлялся по формуле:

,

где - набухаемость, мл/г; - объем набухшего продукта в цилиндре после отстаивания, мл; - масса навески продукта, гр.

Таблица 2 - Физико-химические свойства экструдированного пищевого продукта в сравнении с сублимированной и сушеной свеклой.

Наименование показателя Заявленный пищевой продукт Сублимированная свекла Сушеная свекла Влагоудерживающая способность (количество выделившейся воды после 15-минутной выдержки на водяной бане при температуре кипения), % 71,3 64,8 83,3 Набухаемость (количество воды, набираемое 5 граммами продукта за 1 час), мл/г 16 14 13

Результаты исследований, приведенные в таблице 2, подтверждают, что экструдированный пищевой продукт хорошо набирает и удерживает воду, что позволяет его использовать в качестве ингредиента для увеличения объема выхода готового продукта и улучшения структуры конечных блюд, т.е. фактически применения в качестве текстурата.

Экструдированный пищевой продукт сравним по устойчивости цвета при термическом воздействии с сушеной и сублимированной свеклой и бетанином. Эксперимент на термостабильность цвета заключался в растворении в воде образцов экструдированного продукта, сублимированной и сушеной свеклы, а также бетанина (1%-й раствор), с последующим нагревом до 100°С и кипячением в течение 10, 30, 60 мин. Нагрев до 100°С не привел к изменению цвета у всех образцов. Аналогичный результат был получен при кипячении в течение 10 мин. После кипячения в течение 30 минут все образцы немного потеряли цвет. Фиолетовый цвет ушел, образцы стали красно-оранжевыми. После кипячения в течение 60 минут все образцы стали еще светлее. За исключением бетанина все образцы имели одинаковую насыщенность цвета. Менее насыщенный был образец с бетанином.

Несмотря на то, что экструдированный пищевой продукт не показал преимущество в термостабильности цвета в сравнении с другими исследуемыми образцами, тем не менее, необходимо отметить, что так как экструдированный пищевой продукт может употребляться непосредственно, без необходимости тепловой обработки (варки, жарки и т.п.), то он может быть добавлен в готовое блюда на заключительном этапе приготовления, а, следовательно, обеспечить более насыщенный цвет.

Кроме того, цвет экструдированного пищевого продукта относительно устойчив к воздействию кислых растворов. Проведён эксперимент при рН = 4 (кислая среда); 6,86 (нейтральная среда); 10 (щелочная среда). На 30 мл раствора с заданной кислотность добавлялось по 1 г свекольного порошка (сушеная свекла), порошка из экструдированного пищевого продукта, порошка из сублимированной свеклы и бетанина (порошок). Выявлено, что в кислой и нейтральной среде все образцы остаются относительно стабильными, однако в щелочной среде теряют характерный свекольный цвет и буреют. В кислой среде образцы с экструзионным пищевым продуктом, сушеной свеклой и сублимированной свеклой приобретают фиолетовый цвет, а в нейтральной их цвет уходит в красноватый. Однако разница незначительна. Разница в цвете образеца с бетанином в кислой и в нейтральной среде не выявлена. В щелочной среде все образцы теряют фиолетовый и красный цвет (буреют). Образец с бетанином становится ярко-фиолетовым.

Дополнительно были проведены исследования на устойчивость цвета экструдированного пищевого продукта, растворенного в воде, к воздействию света. Эксперимент основан на известной методике, основанной на определении концентрации бетанина в образцах на спектрофотометре. Были подготовлены растворы (образцы) порошков экструдированного пищевого продукта, бетанина, сушеной и сублимированной свеклы. Первоначально измерялось начальное содержание бетанина в образцах, а затем измерения повторяли после выдержки под лампой через одну неделю и через две недели. Результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Изменение концентрации бетанина в образцах при воздействии света.

Образец Концентрация бетанина, % Контроль 1 неделя на свету 2 недели на свету Бетанин 0,32 0,07 0,02 Свекла сублимированная 0,24 0,03 0,02 Сушеная свёкла 0,25 0,05 0,02 Экструзионный пищевой продукт 0,18 0,10 0,07

Изначально концентрация бетанина в растворе с экструзионным пищевым продуктом наименьшая. Однако, после выдержки на свету в течение двух недель концентрация бетанина значительно снизилась в образцах с растворенным порошком бетанина, сублимированной и сушеной свеклой до 0,02 %. Тогда как в образце с экструзионным пищевым продуктом концентрация снизилась до 0,07 %. Это подтверждает лучшую устойчивость цвета к воздействию света при окрашивании пищевых продуктов с использованием заявленного продукта. Подобный эксперимент также был проведён для сухих образцов (порошков). В указном диапазоне времени воздействия света (две недели) изменений концентрации бетанина не выявлено.

Органолептические показатели: получен экструдированный пищевой продукт в виде продолговатых гранул (в вариантном исполнении - порошка) округлого поперечного сечения с гладкой поверхностью и неровными концами. Гранулы имеют яркий красный цвет, схожий с цветом свеклы. Вкусу соответствует свекле, но с более ярким сладковатым вкусом и ароматом.

Экструдированный пищевой продукт предлагается применять для пищевого ингредиента, применяемого в качестве красителя, вкусоароматического ингредиента в супах. Известно, что в процессе хранения свеклы ухудшаются ее органолептические свойства. Например, борщ из свеклы, хранящейся в течение зимы, приобретает бурый цвет и теряет в насыщенности вкуса. Добавление экструдированного пищевого продукта из свеклы в количестве не менее 1 % от объема готового борща в конце приготовления позволяет получить блюдо с ярким фиолетово-розовым цветом и выраженным свекольным ароматом и вкусом. Подобным образом могут быть подкрашены любые другие супы.

Было проведен сравнительный дегустационный анализ обычно борща и борща с 1 % содержанием по объему экструдированного пищевого продукта. Для этого был приготовлен борщ. Далее борщ был процежен с целью оставления водной фазы. В одном из образцов растворен порошок экструдированного пищевого продукта. Образцы были предоставлены дегустационной комиссии, которые оценивались по пяти категориям по пятибалльной шкале: цвет, внешний вид, консистенция, запах, вкус. Результаты дегустационного анализа представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты дегустационного анализа образцов борща и борща с содержанием экструдированного пищевого продукта.

Дополнительный дегустационный анализ показал, что при концентрации в борще менее 1 % (по объему) экструдированного пищевого продукта подкрашивающий и вкусоароматический эффект слабо выявляется дегустационной комиссией.

Кроме того, предлагается экструдированный пищевой продукт из свеклы использовать в качестве красителя и добавки, имеющей водосвязывающую способность. Известно, что для подкраски колбасных фаршов используют синтетические красители. Добавление в фарш экструдированного пищевого продукта из свеклы в количестве 1,5-3 % (по объему) позволяет подкрасить фарш, придав ему яркий фиолетово-розовый цвет. Кроме того, за счет водосвязывающей способности обеспечивается повышение густоты фарша и тем самым увеличивается выход готовой продукции, а также снижается расход экструдированного пищевого продукта. При содержании в фарше мнее экструдированного пищевого продукта в концентрации менее 1,5 % (по объему) окрашивание слабо выражено. При добавлении экструдированного пищевого продукта более 3 % (по объему) цвет фарша приобретает неестественный для колбасы цвет (ядрено розовый).

Таким образом, преимуществом заявленного изобретения является следующее.

1) В одном продукте скомбинированы несколько важных для пищевой промышленности свойств: представляет собой натуральный краситель; имеет хорошую водосвязывающую способность; обладает яркими вкусоароматическими свойствами; и не уступает по пищевой и биологической ценности свекле.

2) Является инстант-продуктом, т.е. не требует времени для приготовления и готов к непосредственному употреблению. Благодаря этому имеется возможность добавить заявленный продукт в борщ в конце приготовления или в колбасный фарш, предварительно смешав с нужным количеством воды.

3) Продукт характеризуется натуральным составом, так как в качестве сырья используется сушеная свекла, а в процессе производства не применяются другие химические добавки.

В результате экструдированный пищевой продукт обладает ярким вкусом и запахом базового овоща, устойчивым цветом при термическом воздействии и не теряет цвет на свету и в кислых (pH=4) растворах. В отличие от сушеной свеклы разработанный продукт не требует приготовления, т.е. являются инстант-продуктом. В отличие от сублимированной и сушеной свеклы раскрытый в заявке экструдированный пищевой продукт характеризуется лучшей влагоудерживающей способностью и набухаемостью, что кроме свойств красителя может позволить использовать его в качестве текстурата. В отличие от натуральных красителей, при производстве которых как правило применяются дополнительные химические вещества (например, при производстве бетанина используется также сорбат калия, бензоат натрия, мальтодекстрин) и имеющих кодировку Е, не содержит подобных веществ, а также представляет собой вкусоароматический ингредиент, способствующий улучшению органолептических свойств конечного продукта или блюда.

Изобретение никоим образом не ограничено вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, имеется много возможностей модификации, которые будут очевидны для специалиста в данной области техники без отхода от основной идеи технического решения, описанного в формуле.

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Способ получения экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка включает подачу сырья в экструдер, экструзию, сушку готового продукта. В качестве сырья используют свекольный порошок с фракцией 0,33-2,5 мм и влажностью не более 15%. Сырье подают в приемную камеру двухшнекового экструдера со скоростью 3,3-5,85 кг/мин и при необходимости воду в количестве до 0,19 кг на 1 кг сырья, экструдируют при температуре 90-120°С и скорости вращения шнеков 160-280 об/мин. Полученный экструдат нарезают на гранулы. При этом количество и диаметр отверстий матрицы, расположенной на выходе из экструдера, с одной или несколькими фильерами выбирают таким образом, чтобы общая площадь поперечных сечений отверстий находилась в интервале 39-69 мм². Также предложены варианты экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка, полученного способом по п.1, в виде гранул или порошка. Причем указанный исходный свекольный порошок представляет собой свекольный порошок с фракцией 0,33-2,5 мм и влажностью не более 15%. Также предложены варианты применения экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка в качестве красителя в супах, или в качестве вкусоароматической добавки в супах, или в качестве красителя в фаршах для производства полуфабрикатов, или в качестве добавки, имеющей водосвязывающую способность, в фаршах для производства полуфабрикатов. Изобретение обеспечивает получение натурального пищевого ингредиента, являющегося инстант-продуктом и готовым к непосредственному употреблению, обладающего одновременно свойствами пищевого красителя, вкусоароматического ингредиента и добавки, имеющей водосвязывающую способность. 7 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

1. Способ получения экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка, включающий подачу сырья в экструдер, экструзию, сушку готового продукта, отличающийся тем, что в качестве сырья используют свекольный порошок с фракцией 0,33-2,5 мм и влажностью не более 15%, сырье подают в приемную камеру двухшнекового экструдера со скоростью 3,3-5,85 кг/мин и при необходимости воду в количестве до 0,19 кг на 1 кг сырья, сырье экструдируют при температуре 90-120°С и скорости вращения шнеков 160-280 об/мин, а полученный экструдат нарезают на гранулы, при этом количество и диаметр отверстий матрицы, расположенной на выходе из экструдера, с одной или несколькими фильерами выбирают таким образом, чтобы общая площадь поперечных сечений отверстий находилась в интервале 39-69 мм².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после сушки гранул дополнительно осуществляют их калибровку по размеру.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после сушки гранул дополнительно осуществляют их измельчение в порошок.

4. Экструдированный пищевой продукт из свекольного порошка, характеризующийся тем, что получен способом по п.1 и представляет собой гранулы, причем указанный исходный свекольный порошок представляет собой свекольный порошок с фракцией 0,33-2,5 мм и влажностью не более 15%.

5. Экструдированный пищевой продукт из свекольного порошка, характеризующийся тем, что получен способом по п.3 и представляет собой порошок, причем указанный исходный свекольный порошок представляет собой свекольный порошок с фракцией 0,33-2,5 мм и влажностью не более 15%.

6. Применение экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка по п. 4 или 5 в качестве красителя в супах.

7. Применение экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка по п. 4 или 5 в качестве вкусоароматической добавки в супах.

8. Применение экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка по п. 4 или 5 в качестве красителя в фаршах для производства полуфабрикатов.

9. Применение экструдированного пищевого продукта из свекольного порошка по п. 4 или 5 в качестве добавки, имеющей водосвязывающую способность, в фаршах для производства полуфабрикатов.