СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТА ЯГОД ГОДЖИ
GOGI BERRIES EXTRACT PRODUCTION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технологиям переработки сырья природного происхождения, в частности получению экстракта ягод Годжи, который может быть использован в пищевой, фармацевтической, медицинской и биотехнологической промышленности. В частности экстракт ягод Годжи может быть использован для приготовления напитков.
Уровень техники
Известно, что ягоды Годжи содержат уникальный набор природных компонентов: 21 минерал (железо, цинк, йод и др.) и 18 аминокислот, восемь из которых организм человека не производит. В ягодах содержатся витамины В1, В2, В6, Е и достаточно много витамина С. В них также обнаружены незаменимые полисахариды (LBP-1, LBP-2, LBP-3, LBP-4). Ягоды Годжи обладают общеукрепляющим, антиоксидантным, тонизирующим действием, нормализуют давление, укрепляют иммунитет. Благотворно влияют на кроветворную и нервную систему (http://gojiberry.ru/about/)
Классическим способом получения экстрактов из растительного сырья является воздействие на растительное сырье в различной последовательности (настаивание в воде или химических веществах, измельчение, отжим, фильтрация, сушка).
Известны различные способы получения экстрактов из растительного сырья, например физические, химические, комбинированные физико-химические, с применением механических измельчителей, химических растворяющих веществ, различного типа экстракторов, в том числе с использованием ультразвука, различного типа сушителей.
Известен способ производства растворимого концентрата фиточая (патент РФ на изобретение №2057454, МПК A23F 3/00, опубл. 10.04.1996), включающий первичную обработку сырья, его измельчение, экстрагирование, фильтрацию, концентрирование с сахаром, фасовку и термообработку. Первичную обработку сырья проводят при температуре 80-100°С и давлении 0,1-0,15 МПа в течение 5-15 мин с последующей сушкой до остаточной влажности 8-10%. Перед экстрагированием обработанное сырье подогревают 10-20 мин при температуре 90-105°С, экстрагирование осуществляют водой при температуре 70-90°С, давлении 0,072-0,095 МПа в течение 20-40 мин. Концентрированно проводят путем смешивания экстракта с сахаром, а термообработку осуществляют перед фасовкой путем нагрева смеси в течение 15-20 мин при 85-100°С.
Недостатком этого способа является высокая температура и длительность обработки, и наличие сахара, разрушающие исходные полезные компоненты растительного сырья.
Известен способ получения растительного экстракта (патент РФ на изобретение №2162643, опубл. 10.02.2001), включающий экстракцию водой и последующее вакуумное обезвоживание водного экстракта. Растительный субстрат перед экстракцией водой предварительно обрабатывают пищевым этиловым спиртом с концентрацией выше 80 об.% при температуре 20-40°С в течение 20-40 мин с сушкой полученного твердого остатка. Последующую экстракцию твердого остатка водой проводят при температуре 20-60°С в течение 5-60 мин. Причем экстракцию водой возможно проводить в присутствии бензойной кислоты.
Известный способ получения растительного экстракта недостаточно эффективен, так как применяемый в нем процесс экстракции лимитирован процессом диффузии на границе раздела фаз через диффузионный слой (растительную мембрану) с градиентом концентраций экстрагируемого вещества. Также в процессе экстракции используются компоненты (этиловый спирт, бензойная кислота) негативно влияющие на биологическую ценность получаемого экстракта.
2
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ экстракции из твердого растительного сырья (патент РФ на изобретение №2104733, опубл. 20.02.1998), включающий предварительное измельчение растительного сырья от 70 до 2000 мкм с последующим воздействием на него ультразвуком с частотой 20-22 кГц с интенсивностью воздействия 1-70 Вт/см в течение 60-240 секунд в растворе этанола с концентрацией 20-70%, очистку центрифугированием и фильтрацию.
Недостатком этого способа является то, что ультразвуковое воздействие, используемое для обработки растительного сырья, является достаточно мощным, что приводит к разрушению некоторых классов биологически активных соединений. Кроме того, подобная обработка приводит к очень большим затратам электроэнергии.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является создание эффективной ресурсосберегающей технологии приготовления экстракта ягод Годжи с повышенной биологической активностью и пищевой ценностью.
Технический результат изобретения - более полное обеспечение условий для непрерывного процесса полного экстрагирования имеющихся в ягодах Годжи веществ и соединений, улучшение характеристик растительного экстракта, выражающееся в увеличении экстрагируемых веществ, сохранении состава и количества биологически активных соединений, а также снижение энергоемкости процесса экстрагирования.
Указанный технический результат достигается заявленным способом получения экстракта ягод Годжи, включающим предварительное измельчение растительного сырья, воздействие на него ультразвуком и фильтрацию, причем согласно изобретению, предварительное измельчение ягод проводят до размера 2-5 мм, затем поверхность ягод обрабатывают ферментными препаратами, перед ультразвуковым воздействием проводят замачивание в родниковой или очищенной воде в течение 6-8 часов при температуре 35-40°С, а после обработки ультразвуком проводят охлаждение и фильтрацию экстракта.
Осуществление изобретения
Экстракт ягод Годжи получают следующим образом:
Экстракция ароматических и биологически активных веществ из ягод Годжи включает в себя следующие стадии: предварительное измельчение ягод до размера 2-5 мм, обработка ферментными препаратами поверхности ягод, замачивание в родниковой (очищенной) воде в течение 6-8 часов при температуре 35-40°С, обработка ультразвуком с частотой 18-22 кГц, охлаждение, фильтрация.
Экстракция ароматических и биологически активных веществ из ягод Годжи включает в себя следующие стадии: обработка ферментными препаратами поверхности ягод, проникновение экстракта во внутренние области частиц сырья, набухание его, обработка ультразвуком, гидролиз высокомолекулярных соединений, образование внутреннего диффузионного сока, перенос экстрактивных веществ из внутренней части на поверхность и перенос массы экстрактивных веществ с поверхности частиц ягод Годжи в окружающий их экстрагент.
В соответствии с рецептурой ягоды Годжи взвешивают и направляют на измельчение. Оптимальный диаметр частиц измельченных ягод Годжи 2-5 мм. В качестве устройств измельчения могут быть использованы молотковые дробилки ДКУ (дробилка конвейерная унифицированная).
После измельчения, сырье направляют в противоточный экстрактор непрерывного действия, в котором смесь подвергается обработке цитолитическими или протеолетическими ферментами, происходит проникновение экстракта во внутренние области частиц сырья.
Далее измельченная масса ягод замачивается в родниковой (очищенной) воде (продолжительность набухания 6-8 часов при температуре 35-40°С).
2
Процесс экстракции ягод Годжи может проводиться, например, на ультразвуковом технологическом аппарате серии «Алена» (модель УЗТА-0,15/22 - Осу). Интенсивность ультразвукового воздействия данной установки не менее 10 Вт/см, диапазон частот 20±2 кГц. Во время ультразвукового воздействия происходит гидролиз высокомолекулярных соединений, образование внутреннего диффузионного сока, перенос экстрактивных веществ из внутренней части ягод на поверхность и далее перенос массы экстрактивных веществ с поверхности частиц ягод Годжи в окружающий их экстрагент. В процессе экстракции происходит также постепенное повышение температуры до 50-60°С.
Благодаря использованию ультразвука происходит переход в раствор таких основных вкусовых и ароматизирующих соединений, как пектин, моно, ди и три сахариды, красители, таниды и некоторые минеральные соединения.
Ультразвуковое экстрагирование - современный, высокоэффективный, экономически выгодный, высокопроизводительный, экологически чистый технологический процесс. Ультразвуковые технологии экстрагирования (экстракция) реализуется при помощи универсальных ультразвуковых ванн для обработки в жидкой среде. Ультразвуковое экстрагирование существенно ускоряет некоторые технологические процессы, увеличивает коэффициент использования сырья, снижает количество отходов, концентрацию посторонних микроорганизмов, интенсифицирует процесс экстракции биологически активных и других ценных компонентов ягод Годжи. Эффективность воздействия ультразвука объясняется воздействием специфических факторов, присущих ультразвуковым колебаниям:
- кавитационный эффект, благодаря которому достигается качественный эффект ультразвуковой кавитации - импульсное давление, возникающее при смыкании кавитационных пустот, воздействие микропотоков и микротечений кавитирующего раствора в ультразвуковом поле на поверхность измельченных частиц;
- разрушающее действие на пограничный слой и клеточную структуру сырья;
- повышение диффузионной проницаемости ткани экстрагируемого материала;
- механическое перемешивание, способствующее улучшению процесса экстракции.
За счет сочетания предварительной обработки ферментными препаратами и воздействия на растительное сырье ультразвука максимально увеличивается выход экстрактивных, ароматизирующих и красящих веществ, а также проявляется бактерицидный эффект, что позволяет значительно снизить температуру пастеризации или совсем не использовать термическую обработку.
Следующим этапом является охлаждение экстракта до температуры окружающей среды с дальнейшим комбинированием ультразвуковой экстракции с мембранными процессами. Так, при фильтрации через микрофильтрационные мембраны достигается «кристальная» прозрачность экстракта, с одновременной холодной стерилизацией. При этом гарантированно удаляются компоненты, выпадающие в осадок при длительном хранении экстракта. Фильтрацию осуществляют в стеклянную емкость. Готовый к дальнейшему использованию экстракт ягод Годжи фасуют в стерилизованную тару.
Таким образом, заявленный способ получения экстракта ягод Годжи обеспечивает более полное экстрагирование имеющихся в ягодах Годжи веществ и соединений, улучшает характеристики растительного экстракта, а также обеспечивает снижение энергоемкости процесса экстрагирования.