Способ получения биологически активной добавки на основе сухого сока капусты
METHOD FOR PRODUCING DIETARY SUPPLEMENT BASED ON DRY CABBAGE JUICE

Область техники
Техническое решение относится к пищевой промышленности, к способам получения биологически активной добавки растительного происхождения, а именно к способам получения биологически активной добавки на основе сухого сока капусты предназначенной для обогащения муки и производства хлебобулочных изделий, для добавления в фруктовые соки и другие продукты питания, с целью профилактики заболеваний.
Уровень техники
В настоящее время возрастает интерес к «здоровому образу жизни», «здоровому питанию», на полках магазинов все чаще появляются продукты питания с лечебным/профилактическим эффектом, с биологически активными добавками. Вместе с отказом от вредных привычек многие переходят на здоровое питание. Продукты питания, обогащенные биологически активными добавками растительного происхождения, привлекательными к приобретению с точки зрения рядового потребителя.
Возможность скорректировать питательную и профилактическую ценность продуктов питания (например, хлебобулочных изделий), которые присутствуют на столе в каждом доме, в нужном направлении является весьма актуальной для пищевой промышленности. Применение в составе хлеба натуральных растительных добавок повысит его пищевую и биологическую ценность и расширит ассортимент продуктов для лечебного/профилактического питания.
Ценным сырьем для создания функциональных продуктов питания является продукт переработки капусты огородной, в химический состав сока капусты входят компоненты, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека и предотвращения различных заболеваний.
Капуста огородная (Brassica oleracea L.) является наиболее изученной из растений семейства капустные. Она содержит различные цитопротекторные фитокомпоненты, такие, как кумарины, флавоноиды, полифенолы, сапонины, тиоцианаты и терпеноиды; глюкобрассицин, синигрин, сульфорафан. Известно, что изотиоцианаты замедляют активность многих механизмов воспаления. Сульфорафан и фенольные соединения (в частности, флавоноиды), проявляют антиканцерогенные, противовоспалительные, антиоксидантные, химиопрофилактические и цитозащитные свойства. Кроме того, доказано, что сульфорафан и флавоноиды могут проникать через гематоэнцефалический барьер и оказывать нейропротекторное действие на животных моделях неврологических расстройств, также сульфорафан и полифенолы ослабляют воспаление в гиппокампе.
Известны различные способы получения сухого продукта из растений, сока. Эти способы включают обезвоживание путем распылительной сушки, сушки на открытом воздухе, вальцовой сушки, сублимационной сушки, вакуумной сушки, обжарки в вакууме, обжарки в котле или вакуумной сверхвысокочастотной сушки, обработку с промежуточным содержанием влаги, сверхвысокотемпературную (UHT) обработку (такую, как путем вдувания пара, с использованием пластинчатых или поверхностных теплообменников, или сверхвысокочастотного нагрева, или омического нагрева).
Известен способ получения купажированного сублимированного сока из овощей (Источник: патент RU 2505243). Способ заключается в том, что капусту, после сортировки, инспекции, мойки, очистки, резки и дробления прессуют. Затем сок купажируют, после чего купажированный сок перед замораживанием криоконцентрируют до содержания сухих веществ 14% и сушат сублимацией до остаточной влажности 4,0%.
Однако продукт, полученный путем сублимационной сушки, плохо растворяется в воде, что ограничивает возможности его применения в качестве биологически активной добавки в продукты питания.
Сублимационная сушка это длительный и энергозатратный процесс, поэтому себестоимость вырабатываемого продукта всегда высокая. Сублимационная сушка является очень дорогим процессом, получаемые продукты являются дорогими и имеют порошкообразную спрессованную текстуру, которая после восстановления влагосодержания становится вязкой, а также имеют очень резкий вкус.
Известен способ производства сухого сока, включающий замораживание и сублимационную сушку натурального сока с последующим размельчением высушенного продукта в порошок (Источник: патент RU 2136182).
Однако сублимационная сушка связана с существенными температурными изменениями продукта. При замораживании температуру сока понижают на 58°С от комнатной до минус 38°С. В процессе сублимации температуру сока повышают на 98°С от минус 38°C до плюс 60°С. Общий перепад температуры сока в процессе сублимационной сушки велик и составляет 156°С. Кроме того, порошкообразный сок, получаемый в результате сублимационной сушки, обладает чрезвычайно большой поверхностью взаимодействия с кислородом воздуха, что приводит к быстрой потере свойств при длительном хранении.
По сравнению с сублимационной сушкой, преимуществом распылительной сушки является высокая скорость процесса сушки, возможность регулирования температуры высушиваемого объекта и полной автоматизации процесса, на выходе готовый продукт имеет высокую растворимость в воде и низкую себестоимость.
Известен способ производства биологически активных продуктов из бурых водорослей (Источники: патент RU 2343724, патент RU 2489934) где сушку производят с помощью распылительной сушки. Однако указанные способы не позволяют получить биологически активный сухой сок капусты пригодный для применения в качестве добавки продуктам питания.
Сущность технического решения
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание эффективного и недорогого способа получения биологически активной добавки на основе сухого сока капусты предназначенной для обогащения муки и производства хлебобулочных изделий, для добавления в фруктовые соки и другие продукты питания.
Технический результат заключается в получении биологически активного сухого сока капусты.
Технический результат достигается тем, что в способе получения биологически активной добавки очищают кочаны капусты, измельчают кочаны капусты, производят двукратное дробление, производят двукратный отжим измельченной капусты, получают сок капусты и капустный жмых, собирают отжатый сок капусты, фильтруют сок капусты, добавляют лактозу в очищенный сок капусты, подогревают и перемешивают очищенный сок капусты, фильтруют сок капусты насыщенный лактозой, производят конвективную сушку очищенного насыщенного сока капусты на распылительной сушилке с выходом сухого сока капусты.
Предусмотрено также, что сушку насыщенного сока капусты производят на распылительной сушилке. Конвективную сушку насыщенного сока капусты производят на распылительной прямоточной форсуночной сушильной установке при температуре воздуха, поступающего из калорифера в сушильную башню 145°С, и температуре воздуха при выходе из сушильной башни от 90°С до 100°С.
Предусмотрено также, что для измельчения кочанов капусты осуществляют резку кочанов капусты на шинкорезке, и дробление на механическом шнековом измельчителе. Отжим измельченной капусты производят двукратно на металлическом винтовом прессе. Отжим измельченного капустного жмыха производят на центрифуге. Сок капусты фильтруют через конический фильтр с фильтровальной тканью. Насыщенный сок капусты, поступающий на распылительную сушилку, содержит концентрацию сухих веществ от 10 до 12%. В сок капусты добавляют лактозу в количестве 7% от объема сока капусты.
Этот способ позволяет значительно ускорить сушку за счет максимального уменьшения размера частиц. Высушенный продукт получается в виде мелкого хорошо растворимого порошка, не требующего дальнейшего измельчения. Высокая температура воздействует на высушиваемый продукт кратковременно, что позволяет сохранить больше биологически активных компонентов.
Изобретение поясняется графическими материалами:
Фиг. 1 - технологическая схема;
Фиг. 2 - аппаратурная схема.
Осуществление способа
В способе получения биологически активной добавки на основе сухого сока капусты кочаны капусты очищают от загрязненных, желтых и сухих листьев. Получают очищенные кочаны капусты, потери составляют около 22%. Измельчают кочаны капусты. Резку кочанов капусты производят на шинкорезке. Производят двукратное дробление разрезанных кочанов капусты. Дробление кочанов капусты производят на механическом шнековом измельчителе, например типа приспособления для измельчения различных видов продуктов МА-С 77.430.00. Потери составляют около 3%.
Производят двукратный отжим измельченной капусты. Отпрессовку измельченной капусты производят двукратно на металлическом винтовом прессе для сока, например типа ВИЛЕН-25. Собирают отжатый сок капусты. Получают сок капусты, содержащий сухие вещества 7% (рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ). Капуста белокочанная трудно поддается измельчению и отжиму. В первой фазе сок легко отделяется при отжиме, но последние порции с трудом отжимаются даже при трехкратном прессовании на гидравлическом прессе. В заявленном способе удалось повысить выжим сока с 50% до 70%, применив двукратное измельчение, двукратное центрифугирование и трехкратный отжим на гидравлическом прессе. Однако, поскольку сырье дешевое, дополнительное (более 2 раз) измельчение, центрифугирование и многократный отжим на предприятии пищевой промышленности производить нецелесообразно. Жмых капусты после отжима, а также частично листья после очистки можно будет использовать в качестве корма для сельскохозяйственных животных.
Получают сок капусты и капустный жмых, собирают отжатый сок капусты. Фильтруют сок капусты. После отпрессовки сок капусты фильтруют через конический фильтр с фильтровальной тканью для отжима соков. При фильтрации сок очистился от мелких частиц капусты, механических и других загрязнений. Потери на увлажнение ткани и разбрызгивание составляют - 1%.
Подогревают и перемешивают очищенный сок капусты, добавляют лактозу в очищенный сок капусты, получают насыщенный сок капусты. При использовании распылительной сушки концентрация сухих веществ в растворах, поступающих на сушку, должна быть не менее 10%. Для достижения нужной концентрации сухих веществ в сок капусты добавляют лактозу (молочный сахар) в количестве 7% от объема сока капусты.
Фильтруют сок капусты, насыщенный лактозой, через конический фильтр с фильтровальной тканью, получают очищенный насыщенный сок капусты. Производят конвективную сушку очищенного насыщенного сока капусты на распылительной сушилке с выходом сухого сока капусты. Конвективную сушку методом распыления производят на распылительной прямоточной форсуночной сушильной установке при температуре воздуха, поступающего из калорифера в сушильную башню, 145°С и температуре воздуха при выходе из сушильной башни от 90°С до 100°С.
Для примера. Сушку сока капусты производили на лабораторной распылительной сушилке производительностью до 2 л/час. Пропуск сока капусты на сушку производится со скоростью 1 л/час. Сушка велась при температуре на входе воздуха - 145°С, на выходе от 90 до 100°С. Получили лабораторный образец порошка сока капусты в количестве 0,52 кг. Выход на сухое вещество составил 83%. Потери составили 17%. Выход на техническую капусту - 3,9%. Влажность порошка - 4-5%.
Для иллюстрации производственного процесса и создания оптимальных режимов работы на предприятии по переработке капусты были составлены технологическая схема (фиг. 1) и аппаратурная схема (фиг. 2), которые позволяют наглядно увидеть всю последовательность создания продукта.
На фиг. 1 показан процесс: берут кочаны капусты, очищают, 10% уходит в отходы листа, очищенные кочаны подвергают резке, измельченную капусту подвергают двукратному дроблению, получают мелкоизмельченную капусту, подвергают мелкоизмельченную капусту двукратному отжиму, получают сок капусты и жмых. Сок капусты подвергают фильтрации, получают очищенный сок капусты, в который добавляют лактозу, получают насыщенный сок капусты. Насыщенный сок капусты подвергают фильтрации, получают очищенный насыщенный сок капусты, который пропускают через распылительную сушку, получая продукт - сухой сок капусты.
На фиг. 2 показаны устройства, используемые в процессе получения продукта. Выполняют очищение кочанов капусты, пропускают кочаны капусты через шинкорезку, измельченная капуста идет на ленточный конвейер, затем поступает в дробилку, измельчается, и вновь измельченная капуста пропускается через дробилку, затем измельченная капуста идет через винтовой пресс, с получение жмыха и сока капусты, сок капусты пропускается через фильтр конический текстильный, после чего сок капусты поступает в аппарат с подогревом и мешалкой, где происходит смешивание сока с лактозой, насыщенный сок капусты поступает в фильтр конический текстильный и очищенный насыщенный сок капусты поступает в распылительную сушилку, получая продукт - сухой сок капусты.
В другом варианте в способе получения биологически активной добавки измельчают кочаны капусты, производят отжим измельченной капусты и жмыха.
Измельчают кочаны капусты. Производят двукратное дробление разрезанных кочанов капусты. Производят двукратный отжим измельченной капусты. Собирают отжатый сок капусты. Собирают и измельчают капустный жмых, производят отжим измельченного капустного жмыха, собирают отжатый сок капусты. Получают сок капусты, который фильтруют через конический фильтр с фильтровальной тканью. Подогревают и перемешивают очищенный сок капусты, при перемешивании добавляют лактозу в очищенный сок капусты, получают насыщенный сок капусты. Фильтруют сок капусты, насыщенный лактозой, через конический фильтр с фильтровальной тканью, получают очищенный насыщенный сок капусты. Производят конвективную сушку очищенного насыщенного сока капусты на распылительной сушилке с выходом сухого сока капусты. Конвективную сушку методом распыления производят на распылительной прямоточной форсуночной сушильной установке при температуре воздуха, поступающего из калорифера в сушильную башню, 145°С и температуре воздуха при выходе из сушильной башни от 90°С до 100°С.
Характеристики продукта
Биологически активная добавка сухой сок капусты (Brássica olerácea) это аморфный гигроскопический порошок кремового цвета с характерным запахом капусты и специфическим вкусом, малорастворимый в воде. Из 2 кг капусты получатся примерно от 80 до 140 г сухого сока капусты.
В ходе проведенных предварительных исследований органолептическим и физико-химическими методами установлено, что лабораторный образец биологически активной добавки из капусты огородной белокочанной это порошок, состоящий из сухих веществ сока капусты и молочного сахара (1:1), светло-коричневого цвета. Лабораторный образец полностью растворим в воде, трудно растворим в метаноле, малорастворим в хлороформе, почти не растворим в спирте, практически не растворим в эфире и бензоле, гигроскопичен, имеет характерный запах и специфический вкус. Водный раствор при взбалтывании дает малостойкую пену. Содержание влаги не более 6,5-7%. Порошок легко увлажняется, темнеет и уплотняется на воздухе, поэтому хранить его следует в герметичной упаковке, в сухом, прохладном, защищенном от света месте.
Сухой сок капусты огородной содержит набор компонентов, которые усиливают детоксикацию организма, стимулируют иммунную систему, предотвращают окислительный стресс, защищают организм от онкологических заболеваний. Капустные содержат предшественник сульфорафана глюкорафанин. При повреждении растения (что происходит, например, при измельчении) растительный фермент мирозиназа трансформирует глюкорафанин в сульфорафан, который является антибактериальным агентом и участвует в системе растительной защиты от инфекции. Сульфорафан обладает противораковым и антибактериальным эффектами, эффективен при лечении пациентов с диабетом 2-го типа.
Хлебобулочные изделия и напитки (соки, нектары, морсы и т.п.) с добавлением сухого сока капусты могут быть использованы в специализированном и лечебном питании для профилактики обострений хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта, в качестве гастропротекторного средства. Регулярное питание с добавлением сока капусты может оказывать благоприятное влияние на артериальное давление, уровень глюкозы и липидов у людей с сахарным диабетом 2-ого типа.
Потребление продуктов питания, обогащенных биологически активными соединениями и питательными веществами капусты огородной, может положительно сказываться на здоровье населения.
Добавление биологически активных добавок не сильно влияет на конечную стоимость продукта и органолептические свойства.
Промышленная применимость.
Внедрение разработанного способа позволит оптимизировать технологические процессы получения сухой пищевой добавки из капусты, разработать новые рецептуры хлебобулочных изделий с пищевыми добавками из сока капусты с высокой сохранностью витаминного и минерального состава, не обладающие токсичностью и без противопоказаний для применения, с широким диапазоном нутритивного и профилактического действия.