ЧАЙНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО ЧАЯ С ПОВЫШЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТЬЮ ИЗ ИСХОДНОГО СУХОГО ЧАЙНОГО СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ)
TEA COMPOSITION AND METHODS FOR PRODUCTION OF GRANULAR TEA WITH INCREASED BIOLOGICAL VALUE FROM SOURCE DRY RAW TEA MATERIAL (VARIANTS)

Группа изобретений относится к пищевой промышленности, а именно к чайной композиции с усиленными полезными свойствами и способам ее производства.
Продукт имеет в своем составе растворимые пищевые волокна растительного происхожения - арабиногалактана и природного антиоксиданта - дигидрокверцетина и обладает выраженными иммунопротекторными, антиоксидантными и пребиотическими свойствами.
Уровень техники
Известен  способ производства гранулированного черного чая с увеличенным выходом частиц заданного размера, основанный на экструдировании измельченного ферментированного   чайного листа, не подвергшегося сушке. В качестве дополнительного компонента к резаному невысушенному чайному листу при производстве гранул могут быть использованы: чайная высевка, ферменты, ароматизаторы, травы, цветы, крахмалы, углеводы и др. (US 2003/0113406 А1, МКИ   A23F 3/08, A23F 3/14 опубл. 19.06.2003).
Техническое решение по данному способу основывается на «холодной экструзии» непосредственно после ферментации. Окончательное формирование гранул происходит в специальном аппарате после экструдирования.
Описанное изобретение направлено на производство исключительно ферментированного черного чая и также может быть использовано на чайных фабриках первичной переработки, при этом изобретатели не ставили перед собой ни задачи повышения биологической активности и полезности для организма человека, ни повышения экстрактивности гранулированного чая, ни задачи   снижения отходов производства.  Соответственно,  во многом совпадая с заявленным способом по назначению, содержанию и последовательности технологических операций,  известный аналог не содержит путей решения ни одной из указанных задач.
Наиболее близким (прототипом)  заявленного способа является способ производства гранулированного чая из исходного сухого чайного  сырья, отличающийся тем, что в качестве исходного сухого чайного сырья используют высокодисперсные пылевидные фракции сухого чайного сырья (патент РФ № 2703386, 16.10.2019). Согласно этому патенту чайные гранулы формируются при помощи экструдера из сухого чайного сырья, смешанного с пластификатором. В качестве последнего используется полисахарид мальтодекстрин, либо его водный раствор, либо вода.
Изобретение, выбранное заявителем в качестве ближайшего аналога, так же не решает задач получения продукта с повышенным содержанием биофлавоноидов и растворимых волокон.
Технический результат, на решение которого направлена заявляемая группа изобретений, заключается в производстве из малоценного исходного чайного сырья гранулированного чая, гранулы которого однородны по размеру и обладают помимо высокой степени экстрактивности также механической прочностью, обеспечивающей получение прозрачного настоя с  высокой биологической активностью и профилактическим действием на организм за счет присутствия в составе Арабиногалактана (АГ) лиственницы и Дигидрокверцетина (ДК), работающих в синергетическом балансе, который обусловлен, в том числе, и определенной последовательностью выполнения приемов. Полученная при этом чайная композиция оказывает положительное влияние на иммунную систему организма за счет сочетания определенных свойств Арабиногалактана (АГ) и  Дигидрокверцетина (ДК).
Арабиногалактан (АГ) лиственницы одобрен во многих странах в качестве прямой пищевой добавки, эмульгатора, стабилизатора и сахарозаменителя. Особенно важно применение АГ в качестве пищевого волокна низкой вязкости и пребиотика.
Возросшая популярность этого универсального вещества обусловлена его подтверждённым положительным влиянием на иммунную функцию организма, а также тем, что он служит лекарственным средством против ряда болезней. АГ улучшает питание, всасывание и сохранение в здоровом состоянии желудочно-кишечного тракта. При этом АГ хорошо смешивается со всеми видами пищи и напитками, не влияя на вкусовые качества продуктов.
Медико-биологические исследования показали, что это ценное природное вещество обладает целым набором полезных качеств и обладает общей высокой биологической активностью, в том числе гепатопротекторной, антимутагенной, оказывает заметное гастропротекторное и умеренное антимикробное действие в отношении некоторых бактерий.
Таким образом, арабиногалактан представляет собой уникальный природный полисахарид, имеющий ценное техническое, пищевое и медицинское назначение, а также многогранную биологическую активность.
Арабиногалактан из лиственницы даурской хорошо растворим как в горячей, так и в холодной воде (в течение 15 мин можно растворить от 14 до 50 г арабиногалактана в 100 мл воды температурой от 0 до 90°С) («Дигидрокверцетин и арабиногалактан - природные биорегуляторы в жизнедеятельности человека и животных, применение в сельском хозяйстве и пищевой промышленности». Монография / Ю.П. Фомичев, Л.А. Никанова, В.И. Дорожкин, А.А. Торшков, А.А. Романенко, Е.К. Еськов, А.А. Семенова, В.А. Гоноцкий, А.В. Дунаев, Г.С. Ярошевич, С.А. Лашин, Н.И. Стольная. - М.: «Научная библиотека», 2017).
Дигидрокверцетин  (Таксифолин,  Taxifolin) является мощным антиоксидантом, способствующим  замедлению процесса старения организма, улучшению состояния сердечно-сосудистой системы,  улучшению кровообращения,  усиливает эффект антибтиотиков, увеличивает остроту зрения.
Дигидрокверцетин - это нативный (т.е. с ненарушенной природной структурой) флавоноид антиоксидантной группы Р-витаминов. На сегодняшний день он является эталонным антиоксидантом.
Дигидрокверцетин замедляет перекисное окисление липидов мембран клеток, снижает повреждающее действие свободных радикалов, тормозит раннее старение клеток и развитие разных заболеваний.   Не допускает разрушение мембран клеток, оказывает капилляропротективное воздействие. Укрепляет сосудистые стенки, нормализует уровень триглицеридов и холестерина в крови, улучшает микроциркуляцию. Препятствует развитию атеросклероза, снижает вероятность возникновения инфаркта и инсульта. Улучшает сократимость миокарда, коронарный кровоток, способствует нормализации проводимости и возбудимости. Снижает процессы воспаления, имеет противоотечный эффект. Благоприятно действует на кожные покровы, нормализует синтез эластина/коллагена в коже.
При продолжительном использовании дигидрокверцетин предупреждает возникновение ОРВИ и обострение хронических болезней органов системы дыхания. Способствует поддержанию работы иммунитета, оказывает антитоксическое воздействие. Обладает гастропротективным эффектом: стимулирует регенерацию слизистой желудка, предотвращает развитие или/и способствует заживлению язв. Также имеет и гепатопротективное воздействие, обладает радиопротективной активностью - снижает неблагоприятное влияние на организм лучевой и химиотерапии.
Дигидрокверцетин термостабилен и хорошо растворим в воде:  до 5,5% при 90°С.
Указанный технический результат обеспечивается в композиции чая, включающего, мас.%:
дигидрокверцети
0,011-0,750
арабиногалактан
13-67
сухое чайное сырье
остальное
Указанный технический результат также обеспечивается за счет того, что в первом варианте способа производства гранулированного чая с повышенной биологической ценностью из исходного сухого чайного сырья, получают гранулируемую массу из исходного сухого чайного сырья, затем осуществляют гранулирование полученной массы методом экструзии и сушку гранул, отличающийся тем, что в качестве исходного сухого чайного сырья используют его высокодисперсные пылевидные фракции, при этом производство включает следующие этапы:
а) получение сухой смеси путем смешивания высокодисперсных пылевидных фракций с такими биологически активными веществами, как дигидрокверцетин (ДК) и арабиногалактан (АГ), при этом АГ используют в объеме 5-45 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК - 150-3000 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья;
б) приготовление раствора для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду добавляют 40-75 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С;
в) в экструдер подают полученную на этапе а) сухую смесь и полученный на этапе б)  раствор для ее обработки в объеме 25-200 мл на 100 г смеси.
Во втором варианте способ производства гранулированного чая с повышенной биологической ценностью из исходного сухого чайного сырья, включает получение гранулируемой массы из исходного сухого чайного сырья, гранулирование полученной массы методом экструзии и сушку гранул, отличающийся тем, что в качестве исходного сухого чайного сырья используют его высокодисперсные пылевидные фракции, при этом производство включает следующие этапы:
г) получение сухой смеси путем добавления к высокодисперсной пылевидной фракции исходного сухого чайного сырья 5-45 г АГ на 100 г исходного сухого чайного сырья;
д) приготовление раствора для обработки полученной смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С добавляют 40-75 г АГ на 100 мл воды и 150-3000 мг ДК на 100 мл воды, перемешивают смесь в течение не менее 10 мин при поддержании температуры 85-105°С;
е) в экструдер подают сухую смесь, полученную на этапе г), и раствор, полученный на этапе д) в объеме 25-200 мл на 100 г смеси.
При этом АГ получают из лиственницы даурской.
Нами экспериментально было установлено, что рабочий диапазон температур для обработки полученной сухой смеси составляет 85-105°С, поскольку он является оптимальным для насыщения смеси АГ и ДК.
Технология получения нового чая с повышенной биологической ценностью была детально разработана и выверена нами, каждый этап имеет значение для получения готового продукта, содержащего указанный количественный набор полезных веществ в их совокупности. Так, готовый продукт - гранулированный чай характеризуется повышенным содержанием АГ и ДК за счет вышеописанных приемов способа получения и режимов обработки исходного сухого сырья. При этом за счет увеличенного содержания биологически активных веществ полученный гранулированный чай обладает повышенным уровнем биологической ценности.
Кроме известной исследователям фармакологической синергии дигидрокверцетина и арабиногалактана нами был обнаружен технологический эффект от применения этих веществ при производстве чайных гранул.
Использование арабиногалактана в количестве от 5 до 45 частей на 100 частей чайного сырья позволяет не только повысить биологическую активность и полезность чайного напитка, но и существенно повысить эффективность процесса формирования гранул чая методом термопластической экструзии.
Оказалось, что арабиногалактан проявляет способность склеивать мелкодисперсные частички чая даже при небольшом  количестве воды, что в свою очередь снижает требования к механической энергии в процессе экструзии. Это, в свою очередь, приводит к существенной экономии электрической энергии при формировании гранул и последующей сушке.
Следовательно, заявленная совокупность признаков способствует достижению указанного технического результата. Представленная совокупность существенных признаков заявляемого технического решения является новой и не следует явным образом из известного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Также способ промышленно применим, так как для его реализации не требуется никаких новых средств технологии или недопустимых в пищевой промышленности компонентов и приемов.
Способ осуществляют следующим образом в двух вариантах.
1 вариант:
способ производства гранулированного чая с повышенной биологической ценностью из исходного сухого чайного сырья, включающий получение гранулируемой массы из исходного сухого чайного сырья, гранулирование полученной массы методом экструзии и сушку гранул. При этом в качестве исходного сухого чайного сырья используют его высокодисперсные пылевидные фракции.
Используют высокодисперсные пылевидные фракции, образующиеся в производственном цикле на различных операциях получения готового продукта - расфасованного и упакованного чая. Данные фракции имеют увеличенную степень разрушения клеточной структуры чайного листа, что значительно интенсифицирует процесс превращения химических веществ и наилучшим образом позволяет использовать потенциальные возможности сырья для получения качественного чайного продукта.
Производство включает следующие этапы:
а) получение сухой смеси путем смешивания высокодисперсных пылевидных фракций с такими биологически активными веществами, как дигидрокверцетин (ДК) и арабиногалактан (АГ), при этом АГ используют в объеме 5-45 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК 150-3000 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья;
б) приготовление раствора для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду добавляют 40-75 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С;
в) в экструдер подают полученную на этапе а) сухую смесь и полученный на этапе б)  раствор для ее обработки в объеме 25-200 мл на 100 г смеси.
2 вариант включает следующие этапы:
г) получение сухой смеси путем добавления к высокодисперсной пылевидной фракции исходного сухого чайного сырья   5-45 г АГ на 100 г исходного сухого чайного сырья;
д) приготовление раствора для обработки полученной смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С добавляют 40-75 г АГ на 100 мл воды и 150-3000 мг ДК на 100 мл воды, перемешивают смесь в течение не менее 10 мин при поддержании температуры 85-105°С;
е) в экструдер подают сухую смесь, полученную на этапе г), и раствор, полученный на этапе д) в объеме 25-200 мл на 100 г смеси.
При производстве гранулированного чая заявленным способом содержание полезных веществ в 100 г уже готового продукта составляет:
дигидрокверцетин
11-750 мг
арабиногалактан
13-67 г
сухое чайное сырье
остальное
Полученные гранулы возможно использовать как самостоятельно, так и в купажах с другим чайным сырьем.
Сущность настоящего способа поясняется Примерами 1-10, которые иллюстрируют приготовление продукта в результате обработки сухого чайного сырья АГ и ДК в различных концентрациях.
При этом примеры 1-7 демонстрируют изготовление продукта по настоящему способу. Остальные примеры приведены для сравнения.
Пример 1
Смешивают высокодисперсные пылевидные фракции с дигидрокверцетином (ДК)  и арабиногалактаном (АГ), при этом АГ используют в объеме 5 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК - 3000 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду  добавляют 40 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор для ее обработки в объеме 25 мл на 100 г смеси.
Пример 2
Смешивают высокодисперсные пылевидные фракции с дигидрокверцетином (ДК) и арабиногалактаном (АГ), при этом АГ используют в объеме 20 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК - 150 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду  добавляют 50 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор для ее обработки в объеме 200 мл на 100 г смеси.
Пример 3
Смешивают высокодисперсные пылевидные фракции с дигидрокверцетином (ДК) и арабиногалактаном (АГ), при этом АГ используют в объеме 30 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК - 300 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду  добавляют 50 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор для ее обработки в объеме 50 мл на 100 г смеси.
Пример 4
Смешивают высокодисперсные пылевидные фракции с дигидрокверцетином (ДК) и арабиногалактаном (АГ), при этом АГ используют в объеме 45 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК - 500 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду  добавляют 75 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор для ее обработки в объеме 100 мл на 100 г смеси.
Пример 5
Получают сухую смесь путем добавления к высокодисперсной пылевидной фракции исходного сухого чайного сырья 5 г АГ на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С добавляют 40 г АГ на 100 мл воды и 150 мг ДК на 100 мл воды. Перемешивают смесь в течение не менее 10 мин при поддержании температуры 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор в объеме 25 мл на 100 г чайного сырья.
Пример 6
Получают сухую смесь путем добавления к высокодисперсной пылевидной фракции исходного сухого чайного сырья 20 г АГ на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С добавляют 50 г АГ на 100 мл воды и 1000 мг ДК на 100 мл воды. Перемешивают смесь в течение не менее 10 мин при поддержании температуры 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор в объеме 100 мл на 100 г чайного сырья.
Пример 7
Получают сухую смесь путем добавления к высокодисперсной пылевидной фракции исходного сухого чайного сырья 45 г АГ на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С добавляют 75 г АГ на 100 мл воды и 3000 мг ДК на 100 мл воды. Перемешивают смесь в течение не менее 10 мин при поддержании температуры 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор в объеме 200 мл на 100 г чайного сырья.
Примеры 1-7 демонстрируют, что подобранное количество АГ и ДК при различных вариантах их добавления позволяет получить гранулы с достаточной прочностью и плотностью и высокой скоростью экстракции. Настой, полученный при заваривании гранул, достаточно прозрачный, интенсивный.
Пример 8
Получают сухую смесь путем добавления к высокодисперсной пылевидной фракции исходного сухого чайного сырья 5 г АГ на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С добавляют 25 г АГ на 100 мл воды и 45 мг ДК на 100 мл воды. Перемешивают смесь в течение не менее 10 мин при поддержании температуры 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор в объеме 10 мл на 100 г чайного сырья.
Пример 9
Смешивают высокодисперсные пылевидные фракции с дигидрокверцетином (ДК) и арабиногалактаном (АГ), при этом АГ используют в объеме 5 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК - 25 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду добавляют 30 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор для ее обработки в объеме 14 мл на 100 г смеси.
Примеры 8-9 свидетельствуют о том, что, поскольку арабиногалактан проявляет способность склеивать мелкодисперсные частички чая даже при небольшом  количестве воды, что в свою очередь снижает требования к механической энергии в процессе экструзии, то ввиду недостаточного количества АГ также не удалось достичь режима непрерывной варочной термопластической экструзии чайного сырья. Гранулы чая не формовались и рассыпались при выходе из экструдера. Настой, полученный при заваривании гранул, мутный, интенсивный.
Пример 10
Смешивают высокодисперсные пылевидные фракции с дигидрокверцетином (ДК) и арабиногалактаном (АГ), при этом АГ используют в объеме 50 г на 100 г исходного сухого чайного сырья, а ДК - 650 мг на 100 г исходного сухого чайного сырья. Готовят раствор для обработки полученной сухой смеси, для чего в нагретую до температуры 85-105°С воду  добавляют 85 г АГ на 100 мл воды, перемешивают в течение не менее 10 мин при поддержании температуры в диапазоне 85-105°С. В экструдер подают полученную сухую смесь и полученный раствор для ее обработки в объеме 40 мл на 100 г смеси.
В данном примере был достигнут режим непрерывной варочной термопластической экструзии чайного сырья. Однако ввиду высокого содержания АГ полученная гранула имела чрезмерно высокую плотность и твердость и, соответственно, значительно меньшую скорость экстракции. Настой, полученный при заваривании гранул, прозрачный, неинтенсивный. Скорость экстракции полученных гранул низкая.
Полученные результаты могут быть объяснены возникновением синергетического эффекта, обусловленной, в том числе, определенной последовательностью используемых приемов обработки на выход готовой продукции с повышенным содержанием упомянутых веществ.