СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭКСТРАКТА ТРАВЫ ЗВЕРОБОЯ, СБРОЖЕННОГО МОЛОЧНОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ, И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR PRODUCING A ST. JOHN'S WORT HERB EXTRACT FERMENTED BY LACTIC ACID BACTERIA AND PROCESS LINE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения растительных экстрактов с высоким выходом экстрактивных веществ, которые могут использоваться для приготовления безалкогольных напитков, соковой продукции, а также в производстве кондитерских и хлебобулочных изделий.
Из уровня техники известны различные способы получения экстрактов из растительного сырья, которые отличаются природой экстрагента (водой, водно-спиртовой смесью, молочной сывороткой, сжиженными газами), методами физического воздействия (обработка СВЧ, ультразвуком и т.д.).
Известен способ извлечения гиперицинов, флавоноидов (гиперозида, рутина, кверцетрина) и гиперфорина из зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum L.) при повышенном давлении [Smelcerovic L.A., Spiteller М., Zuehlke S. Comparison of Methods for the Exhaustive Extraction of Hypericins, Flavonoids, and Hyperforin from Hypericum perforatum. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 2750-2753]. Для экстракции использовали 5 г сырья, в качестве экстрагента - метанол общего объема 128 мл, температура и давление процесса экстракции составляли 40°С и 100 бар соответственно.
Известен способ экстракции водой нафтодиантронов из зверобоя (Hypericum perforatum L.) при повышенном давлении [Mannila М., Wai Ch. М. Pressurized water extraction of naphtodianthrones in St. John's wort (Hypericum perforatum L.). Green Chemistry, 2003, 5, 387-391]. Введение добавок спирта в состав экстрагента и увеличение давления до 100 бар позволяет повысить степень извлечения нафтодиантронов из растительного материала.
Известен способ экстракции биологически активных компонентов из растительных образцов субкритической водой (температура 100-374°С и давление до 218 атм), в частности, кверцетина из горца перечного и спорыша (лат. Polygonum aviculare) (А.В. Лекарь, С.Н. Борисенко, Е.В. Максименко, Р.И. Борисенко, Е.В. Ветрова, Н.И. Борисенко, В.И. Минкин. Извлечение биофлавоноида - кверцетина из растительного сырья в среде субкритической воды. Сверкритические Флюиды: Теория и Практика. Том 3, №2, 2008, с. 33-36) и дигидр о кверцетина из лиственницы древесной (О.В. Филонова, С.Н. Борисенко, Е.В. Максименко, Р.Н. Борисенко, А.В. Лекарь, Н.И. Борисенко, В.И. Минкин. Разработка методики экстракции дигидрокверцетина из древесины лиственницы в среде субкритической воды. Сверкритические Флюиды: Теория и Практика. Том 3. №2. 2008. С. 37-42).
Известен способ получения экстракта зверобоя путем экстрагирования травы с последующей сушкой целевого продукта (патент RU 2067452, Мухамедзянов P.M., Кулавский В.А., Пушкарев В.А., Хасанов Р.А. «Способ получения экстракта зверобоя»). Экстракцию проводят последовательно ацетоном, 70-30% этанолом, затем извлечения упаривают и перед сушкой объединяют.
Известен способ получения средства, обладающего антидепрессантной активностью, включающий экстракцию травы зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum L.). В качестве экстрагента используют этиловый спирт в диапазоне концентраций 60…90% и при соотношении сырье-экстрагент в интервале значений 1:11÷1:13. (Патент RU 2327481, Куркин В.А., Правдивцева О.Е., Дубищев А.В., Кадацкая Д.В. «Способ получения средства, обладающего антидепрессантной активностью»).
К основному недостатку вышеописанных способов является невозможность использования данных экстрактов в пищевой промышленности в связи с наличием спиртов, фенолов, эфиров и других растворителей.
Одним из известных способов является способ получения экстракта из растительного сырья (листья крапива, корни одуванчика и лопуха) по патенту РФ №2332225, включающий экстрагирование водой при температуре 95-100°С в течение 45-60 мин.
Недостатком способа является однократное экстрагирование сырья водой, повышенная температура и длительность экстракции, которые снижают стабильность биологически активных веществ, и однократное экстрагирование не дает возможности получения оптимального выхода экстрактивных веществ.
Также известен способ получения растительных экстрактов для производства безалкогольных напитков, включающий водно-ферментативную обработку измельченного до размера частиц 5-10 мм растительного сырья в течение 2 часов при температуре 40-45°С и рН 4,5-5,0. Затем экстракцию осуществляют водно-спиртовым раствором 20%-ной концентрации в две стадии: 1 стадия - процесс экстракции 10-12 час, 2 стадия - 4-6 час при периодическом помешивании в течение 5 мин каждые два часа. В качестве ферментного препарата используют цитороземин Пх или совместное использование цитороземина Пх и протосубтилина Г10х (Филонова Г.Л., Салманова Л.С, Юдакова О.А., Асвиян Н.Л., Литвинова Е.А., Куликова М.В. Рациональная технология переработки местного растительного сырья для производства безалкогольных напитков. - М.: ЦНИИТЭИ ПИЩЕПРОМ, Пищевая промышленность, серия 22. Пивоваренная и безалкогольная промышленность: обзорная информация, 1985, выпуск 7, 44 с.).
Недостатком способа является использование спирта, что, с одной стороны, ограничивает объем дозирования растительных экстрактов в безалкогольные напитки, а с другой стороны - спирт нежелателен в составе напитков, которые в больших количествах потребляются детьми. Кроме того, недостатком способа является длительность процесса экстрагирования.
Также известен способ получения растительного экстракта с высоким выходом селена и биологически активных веществ по патенту РФ №2391875. Способ включает измельчение растительного сырья (мяты, полыни, хвои, таволги) до размера частиц 5-8 мм, водно-ферментативное экстрагирование смеси сырья протеолитическими и целлюлолитическими ферментами при температуре 50°С в течение 3 часов.
Недостатком способа является использование двух дорогостоящих ферментных препаратов, однократность процесса экстрагирования и достаточно крупное измельчение сырья (5-8 мм), что не обеспечивает максимальное извлечение экстрактивных и антиоксидантных веществ из сырья.
Известен способ получения растительных экстрактов по патенту РФ 2466554. Способ предусматривает водно-ферментативное экстрагирование измельченного растительного сырья. Причем водное экстрагирование проводят в две стадии. Ферментативную обработку проводят только на второй стадии экстрагирования одним цитолитическим ферментным препаратом ВискоСтар. Растительное сырье измельчают до размера 2-5 мм. В качестве сырья используют траву зверобоя, мелиссы, мяты, листья березы и подорожника. Изобретение позволяет повысить выход экстрактивных веществ из растительного сырья и повысить содержание антиоксидантных веществ в экстрактах.
Недостаток приведенных способов заключается в том, что экстракты, полученные на водной основе отличаются высокой обсемененностью микроорганизмами, что сказывается на сроках хранения самих экстрактов и продуктов, полученных с их использованием.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа приготовления экстракта травы зверобоя и линии для его осуществления, позволяющего получить экстракт, обогащенный молочнокислыми бактериями и обладающий увеличенными сроками хранения.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе приготовления экстракта травы зверобоя, сброженного молочно-кислыми бактериями, характеризующегося тем, что получают смесь из предварительно измельченной до размера частиц 100 мкм травы зверобоя и подогретой до температуры 85-90°С воды в соотношении 1:20, осуществляют водную экстракцию биологически активных веществ из измельченной травы зверобоя при температуре 85-90°С в течение 24 часов, полученный экстракт охлаждают до температуры 32-34°С и осуществляют процесс сбраживания экстракта посредством внесения раствора, полученного добавлением меда в количестве 14% к массе воды, подогретого до температуры 40°С, и сметаны 10% жирности в количестве 0,8% к массе экстракта при температуре 32-34°С, при этом процесс брожения ведут до достижения значений кислотности 24,0 град и массовой доли сухих веществ 9,7%, после чего полученный сброженный экстракт травы зверобоя фильтруют и отправляют на хранение или замес теста; при этом технологическая линия для осуществления способа приготовления экстракта травы зверобоя, сброженного молочнокислыми бактериями, характеризуется тем, что включает дозатор измельченной травы зверобоя, заварочную машину для проведения водной экстракции с вращающимися винтовыми лопастями и рубашкой для подачи горячей воды с температурой 97-98°С из емкости для приготовления горячей воды, нагретой посредством перегретого пара температурой 100-105°С из парогенератора, оснащенные водяными рубашками емкость для охлаждения полученного экстракта до температуры 32-34°С и чан для брожения экстракта с мешалкой, в который из смесителя для получения водно-медового раствора подается подогретый до температуры 40°С раствор меда и сметана, фильтр готового продукта, при этом для получения горячих и холодных потоков теплоносителей предусмотрен высокотемпературный тепловой насос, состоящий из компрессора, конденсатора, испарителя, терморегулирующего вентиля, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, в котором в качестве рабочего тела используют озонобезопасный фреон R 600а, причем за счет компрессионного сжатия фреон доводят его до температуры конденсации 125°С, конденсируют в конденсаторе и посредством рекуперативного теплообмена нагревают термомасло до температуры 115°С, после дросселирования в терморегулирующем вентиле фреон доводят до давления испарения, при котором он кипит в испарителе при температуре -9°С и посредством теплопередачи через поверхность теплообмена испарителя охлаждает воду до температуры 10°С, одну часть которой направляют в емкость для охлаждения экстракта до температуры 32-34°С, а другую - смешивают с отработанной горячей водой после заварочной машины, причем полученную смесь делят на два потока, один из которых подают в смеситель для получения водно-медового раствора с температурой 40°С, а другой - в водяную рубашку чана для брожения, а нагретое в конденсаторе термомасло с помощью высокотемпературного термонасоса отводят в змеевик парогенератора для получения перегретого пара с температурой 100-105°С, отработанное термомасло после парогенератора подают в конденсатор с образованием замкнутого цикла, полученный перегретый пар из парогенератора подают в греющую рубашку емкости для приготовления горячей воды с температурой 85-90°С, причем при увеличении давления пара в парогенераторе выше предельно допустимого значения срабатывает предохранительный клапан.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества полученного экстракта и в увеличении сроков его хранения.
На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ.
Схема содержит дозатор 1, заварочную машину 2, емкость для приготовления горячей воды 3, емкость для охлаждения экстракта 4, чан для брожения 5, смеситель для получения водно-медового раствора 6, фильтр готового продукта 7, парогенератор 8, компрессор 9, конденсатор 10, терморегулирующий вентиль (ТРВ) 11, испаритель 12, разделители потоков 13, 15 и 16, смеситель потоков 14, насосы для воды 17 и 19, насос для экстракта 18, высокотемпературный термонасос 20.
Реализация способа и работа технологической линии осуществляются следующим способом.
Предварительно измельченная до размера частиц 100 мкм трава зверобоя через дозатор 1 поступает в заварочную машину 2 куда также поступает предварительно нагретая до 85-90°С вода в соотношении 1:20. Вода нагревается в емкости с рубашкой 3, в которую подается перегретый пар температурой 100-105°С из парогенератора 8.
В заварочной машине 2 в течение 24 часов осуществляется водная экстракция биологически активных веществ. По окончании экстрагирования полученный экстракт насосом 18 перекачивается в емкость для охлаждения экстракта 4, в котором его охлаждают до температуры 32-34°С. По окончании охлаждения экстракт перекачивается в чан для брожения 5, в который из смесителя для получения водно-медового раствора 6 подается подогретый до 40°С раствор меда в количестве 14% к массе воды и сметана 10% жирности в количестве 0,8% к массе экстракта.
Сбраживание осуществляют при температуре 32-34°С, при этом процесс сбраживания ведут до достижения значений кислотности 24,0 град и массовой доли сухих веществ 9,7%.
По окончании процесса сбраживания полученный экстракт фильтруют через фильтр готового продукта 7 и отправляют на хранение или замес теста.
Для получение горячих и холодных потоков теплоносителей используют высокотемпературный тепловой насос, состоя1ций из компрессора 9, конденсатора 10, испарителя 12, терморегулирующего вентиля 11, работающих по замкнутому термодинамическому циклу. В качестве рабочего тела используют озонобезопасный фреон R 600а, который доводят до температуры конденсации 125°С за счет компрессионного сжатия. Нагретый фреон конденсируют в конденсаторе 10 и посредством рекуперативоного теплообмена нагревают термомасло до температуры 115°С. После дросселирования в терморегулирующем вентиле 11 фреон доводят до давления испарения, при котором он кипит в испарителе 12 при температуре -9°С и посредством теплопередачи через поверхность теплообмена испарителя 12 охлаждает воду до температуры 10°С. С помощью разделителя потоков 13 часть охлажденной воды подают в водяную рубашку емкости для охлаждения экстракта 4, а другую смешивают с отработанной горячей водой после заварочной машины, передаваемой по трубам насосом для воды 17, с помощью смесителя потоков 14, причем полученную смесь посредством разделителя потоков 15 делят на два потока, один из которых подают в смеситель для получения водно-медового раствора 6 с температурой 40°С, а другой в водяную рубашку чана для брожения 5. Часть отработанной воды после чана для брожения посредством разделителя потоков 16 подается в парогенеротор 8, а вторая с помощью насоса для воды 19 - в испаритель 12. Нагретое в конденсаторе 10 термомасло с помощью высокотемпературного термонасоса 20 отводят в змеевик парогенератора 8 для получения перегретого пара с температурой 100-105°С. Отработанное термомасло после парогенератора 8 подают в конденсатор 10 с образованием замкнутого цикла. Перегретый пар, полученный в змеевике парогенератора, подают в греющую рубашку емкости 3 для приготовления горячей воды с температурой 85-90°С; при увеличении давления пара в парогенераторе выше предельно допустимого значения срабатывает предохранительный клапан.
Таким образом, «Способ приготовления экстракта травы зверобоя, сброженного молочнокислыми бактериями и технологическая линия для его осуществления» имеет следующие преимущества по сравнению с прототипами:
- повысить качество получаемого экстракта за счет щадящих способов экстрагирования ценных компонентов;
- увеличить сроки хранения экстракта за счет повышения его кислотности посредством сбраживания молочнокислыми бактериями.