СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО ЭКСТРАКТА ИЗ ЦИКОРИЯ КОРНЕВОГО ОБЫКНОВЕННОГО
COMMON LARGE-ROOTED CHICORY DRY EXTRACT PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу переработки корнеплодов цикория обыкновенного с получением фруктаносодержащих продуктов, которые могут быть использованы в кондитерской, хлебопекарной, молочной и консервной промышленности, а также в качестве ингредиента биологически активных пищевых добавок и как компонент продуктов функционального питания.
Цикорий обыкновенный (С.Intybus L.) - травянистое многолетнее растение (для диких форм), двухлетнее (у культурных сортов), с млечниками во всех органах, с длинным стержневым корнем, ветвящимся у диких форм и утолщенным, метаморфизированным в корнеплод у культурных форм. Переработке подвергали цикорий корневой обыкновенный (var. sativum Lam.). В состав корнеплода цикория входит вода (70-80%) и сухие вещества в соке (20-29%), а растворимые вещества, в основном, составляют полифруктаны, из них наиболее ценным является полисахарид инулин [Яценко А.А. Цикорий корнеплодный. / А.А.Яценко, А.В.Корниенко, Т.П.Жужжалова. Воронеж: ВНИИС, с.9, 37].
Традиционно цикорий используют для получения пастообразных или порошкообразных растворимых продуктов, используемых для кофецикорных напитков. В литературе имеются сведения по переработке корнеплодов цикория во фруктозно-глюкозный сироп и спирт, т.к. корнеплоды цикория содержат 74,92% углеводов (в том числе 68,12% сбраживаемых углеводов) на 100 кг абсолютно сухого вещества [Яценко А.А. Цикорий корнеплодный. / А.А.Яценко, А.В.Корниенко, Т.П.Жужжалова. Воронеж: ВНИИС, с.110].
Область использования цикория расширяется при выделении из корнеплодов фруктаносодержащих продуктов со степенью полимеризации (СП)>2, с содержанием длинноцепочечного инулина, наличие которого в исходном сырье (17-20%) по отношению к свежим корнеплодам.
Известен способ производства пастообразного растворимого цикория, предусматривающий нарезку вымытых корнеплодов, сушку, обжаривание, охлаждение, измельчение до размеров частиц 2000-3000 мкм, экстрагирование при 20-25°С и гидромодуле 9-10 в течение 15-20 мин, фильтрование полученного экстракта и упаривание до концентрации сухих веществ 70% (А.с. СССР №1724156, A23F 5/44, 1992, БИ №13).
К недостаткам данного способа следует отнести двукратную термообработку свежих корнеплодов. Вначале измельченные корнеплоды в виде кубиков сушат при 80°С, а затем их подвергают обжариванию при температуре 160-180°С. Под влиянием термообработок за счет деструкции и реакции меланоидообразования теряется часть инулина и других углеводов.
Известен способ производства порошкообразного полуфабриката для цикорного напитка, предусматривающий приемку и очистку сырья, его измельчение до размера частиц 1-2 мм, термообработку при температуре 160-180°С в течение 20-30 мин, охлаждение до 65-75°С, гомогенизацию до размера частиц не более 0,5 мм и сушку распылением при температуре горячего воздуха на входе в сушилку 135-145°С, а на выходе - 75-85°С (патент РФ №2346453, A23F 5/44, 2009 г., БИ №5).
К недостаткам способа следует отнести повышенные теплоэнергозатраты на ведение термической обработки измельченных корней цикория в разварнике при температуре 160-180°С в течение 20-30 мин и потери инулина и других полифруктанов за счет их частичной деструкции при высокой температуре.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату является способ производства порошкообразного растворимого цикория, предусматривающий приемку, очистку и измельчение сырья, экстрагирование водорастворимых веществ, фильтрование экстракта, его термообработку при 160-180°С в течение 30-40 мин, после чего экстракт с массовой долей сухих веществ 20-22% сушат на распылительной сушилке (А.с. СССР №1658969, A23F 5/44, 1991 г., БИ №24).
К недостаткам данного способа следует отнести термообработку экстракта при 160-180°С в течение 30-40 мин, режимы которой способствуют разрушению в результате гидролиза как инулина, так и фруктозы до темно-окрашенных соединений продуктов реакции меланоидообразования и карамелизации. Кроме того, при обжаривании цикорий теряет в массе за счет угара 13,5-14,0%.
Задачей изобретения является получение сухого экстракта из цикория обыкновенного, улучшение его качества и снижение теплоэнергозатрат.
Технический результат изобретения заключается в повышении в готовом продукте содержания всего комплекса полифруктозанов со степенью полимеризации СП>2.
Технический результат достигается тем, что в способе получения экстракта из цикория обыкновенного, включающему очистку, мойку, измельчение свежих корнеплодов или сушку и измельчение в порошок высушенного цикория. Согласно изобретению, извлечение всего комплекса полифруктозанов осуществляют экстрагированием дважды горячей водой при соотношении сырья и экстрагента как 2:5-1:5 при температуре 80-85°С в течение 60 мин, экстракты объединяют, упаривают под вакуумом при температуре 50-60°С и остаточном давлении 120-150 мм рт.ст. до содержания сухих веществ 25-30%. Обесцвечивание осуществляют внесением активного угля ОУ-В в количестве 1,5-2,0% от массы сухих веществ упаренного экстракта при температуре 55-60°С в течение 40-60 мин. Полученную суспензию разделяют фильтрованием через ткань с намывным слоем перлита в соотношении 1:1 к углю и сушат на распылительной сушилке при температуре раствора 40-45°С при подаче горячего воздуха 120-125°С с температурой воздуха при выходе из камеры 70°С.
В результате реализации способа получают мелкодисперсный гигроскопичный порошок светло-желтого цвета с содержанием фруктозанов со степенью полимеризации СП>2 не менее 85% и влажностью 8-10%.
Оптимально подобранные технологические режимы извлечения водорастворимых веществ, очистка экстракта, его концентрирование и сушка позволяют более полно выделить весь комплекс полифруктозанов, избежать темного окрашивания экстракта, снизить теплоэнергозатраты и улучшить качество продукта.
Способ реализуют следующим образом.
Корнеплоды замачивают в воде на 1,5-2 часа, отмывают от почвы в моечной машине, измельчают на молотковой кормодробилке, снабженной сеткой с ячейками диаметром 3-5 мм. Полученную кашку направляют в двутельный котел, добавляют воду в количестве 1:(2,5-3,0) (гидромодуль) и ведут экстракцию при температуре 80-85°С в течение 60 мин. По окончании процесса суспензию фильтруют через ткань или центрифугируют, получают экстракт I и жом, из которого дополнительно извлекают полифруктаны аналогично режимам первой экстракции (экстракт II). Экстракты I и II объединяют, упаривают под вакуумом при температуре 50-60°С до содержания сухих веществ 25-30%, а затем обесцвечивают активным углем ОУ-В, добавляя его в количестве 1,5-2,0% от массы сухих веществ упаренного экстракта при температуре 55-60°С в течение 40-60 мин. Отработанный уголь отфильтровывают под вакуумом через ткань или центрифугируют. Для облегчения фильтрации используют фильтровальный перлит в количестве 1:1 к осветляющему углю. Обесцвеченный раствор фруктозанов с температурой 40-45°С сушат на распылительной сушилке при подаче горячего воздуха с температурой 120-125°С и выходящем из камеры воздухе с температурой 70°С. Получают мелкодисперсный гигроскопичный порошок светло-желтого цвета с содержанием фруктозанов со степенью полимеризации СП>2 не менее 85% и влажностью 8-10%.
При использовании сырья в виде сухого порошка корнеплоды после очистки, мойки и инспекции измельчают в виде кубиков и сушат под вакуумом при температуре не выше 80°С в микроволновой сушилке типа «Муссон», высушенный цикорий измельчают в микромельнице в порошок.
Порошок цикория смешивают с горячей водой в количестве 1:5 и дважды экстрагируют при 80-85°С в течение 60 мин. Дальнейшую очистку, концентрированно и сушку экстракта проводят по технологическим режимам и параметрам аналогично процессу выделения фруктозанов из свежих корнеплодов цикория.
Заявленный способ подтверждается следующими примерами его осуществления.
3
3
3
3
3
3
Пример 1. Корнеплоды цикория замачивают в воде на 1,0-2,0 часа, отмывают от грязи (почвы), ополаскивают в проточной воде, инспектируют и 10 кг корнеплодов измельчают в молотковой дробилке, снабженной сеткой с ячейками диаметром 3-5 мм. «Кашку» загружают в реактор с герметичной крышкой и пароводяной рубашкой, добавляют 25 дм горячей воды и ведут экстрагирование фруктозанов при температуре 80°С в течение 60 мин при периодическом перемешивании. Суспензию фильтруют на нутч-фильтре под вакуумом через ткань (белтинг-бязь), получают 18,4 дм экстракта I с содержанием сухих веществ 8,4% и жом в количестве 14,5 кг. Для дополнительного извлечения фруктозанов влажный жом загружают в реактор, добавляют 30 дм горячей воды и ведут экстракцию при температуре 85°С в течение 60 мин при периодическом перемешивании. Суспензию фильтруют под вакуумом на нутч-фильтре через ткань (белтинг-бязь), получают 19,3 дм экстракта II с содержанием сухих веществ 2,6%) и влажный жом в количестве 14,0 кг, который направляют на утилизацию. Экстракты I и II объединяют (объем 37,7 дм с содержанием сухих веществ 5,4%) и упаривают в вакуум-выпарном аппарате при температуре 50°С и остаточном давлении 120 мм рт.ст. до содержания сухих веществ 25%. Упаренный раствор фруктозанов в количестве 8,1 дм заливают в емкость, добавляют 80 г осветляющего активного угля ОУ-В, нагревают до 55°С и выдерживают 60 мин при периодическом перемешивании. Отработанный уголь отделяют под вакуумом на нутч-фильтре через ткань (белтинг-бязь), на которую наносят намывной слой перлита в количестве 80 г (соотношение угля и перлита 1:1). Получают фильтрат в количестве 7,9 дм с оптической плотностью 0,11 при кювете с толщиной слоя 10 мм и длине волны λ=440 нм. Раствор фруктозанов с температурой 45°С сушат на распылительной сушилке при температуре воздуха на входе в сушилку 120°С и температуре на выходе из сушилки 70°С. Получают мелкодисперсный гигроскопичный порошок светло-желтого цвета в количестве 1,9 кг с содержанием фруктозанов со степенью полимеризации СП>2 86,2% и влажностью 10%. Выход при сушке составляет 93%.
3
3
3
3
3
3
3
Пример 2. Корнеплоды цикория после замачивания в воде тщательно моют, инспектируют и 100 кг корнеплодов режут ломтиками (4,0-5,0)×(4,0-5,0)×(3,0-4,0), загружают в микроволновую сушилку типа «Муссон» и под вакуумом при температуре не выше 80°С сушат до влажности 10%, получают 25,9 кг сухого продукта, который измельчают в микромельнице в порошок. 10 кг порошка цикория размешивают в реакторе с 50 дм горячей воды до получения однородной суспензии без комков. Суспензию нагревают до 85°С и выдерживают 40 мин при периодическом помешивании, затем фильтруют на нутч-фильтре под вакуумом через ткань (белтин-бязь), получают 31,8 дм экстракта I с содержанием сухих веществ 14,8% и жом в количестве 20,7 кг. Из влажного жома дополнительно извлекают фруктозаны, его загружают в реактор, заливают 40 дм горячей воды и ведут экстракцию при температуре 80°С в течение 60 мин при периодическом перемешивании. Суспензию фильтруют под вакуумом на нутч-фильтре через ткань (белтинг-бязь), получают 29,2 дм экстракта II с содержанием сухих веществ 5,1% и влажный жом в количестве 19,0 кг, который направляют на утилизацию. Экстракты I и II объединяют, получают 61,2 дм с содержанием сухих веществ 9,8% и упаривают в вакуум-выпарном аппарате при температуре 60°С и остаточном давлении 150 мм рт.ст. до содержания сухих веществ 30%. Упаренный раствор фруктозанов количестве 19,4 дм заливают в емкость, добавляют 110 г осветляющего активного угля ОУ-В, нагревают до 60°С и выдерживают 40 мин при периодическом перемешивании, отработанный уголь отделяют под вакуумом на нутч-фильтре через ткань (белтинг-бязь), на которую наносят намывной слой перлита в количестве 110 г (соотношение угля и перлита 1:1). Получают фильтрат в количестве 19,0 дм с оптической плотностью 0,09 при кювете с толщиной слоя 10 мм и длине волны λ=440 нм. Раствор фруктозанов с температурой 40°С сушат на распылительной сушилке при температуре воздуха на входе в сушилку 125°С и температуре на выходе из сушилки 70°С. Получают мелкодисперсный гигроскопический порошок светло-желтого цвета в количестве 5,4 кг с содержанием фруктозанов со степенью полимеризации СП>2 88,6% и влажностью 8%.