ПИЩЕВОЙ КРАСИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО УГЛЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
FOOD COLOURING AGENT BASED ON VEGETABLE CARBON AND ITS PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к пищевым красителям для окрашивания продуктов, содержащих большое количество воды, в черный цвет, цвет лакрицы, например жевательных конфет, мармелада, мороженого, фруктового льда и пр. Преимущественно, предлагаемый краситель предназначен для окрашивания продукта, имитирующего зернистую черную икру осетровых рыб для придания визуального сходства с натуральной черной икрой.
Известны аналоги черной икры, сырьем которых служат отходы рыбного производства, такие как рыбные кости, хвосты, головы и так далее в виде отвара с добавлением желатина и прочих ингредиентов.
Также имитацией черной икры может являться окрашенная в черный цвет икра рыб малоценных пород (например, мойвы) с добавлением ароматизатора.
Окрашивание указанных продуктов необходимо для придания визуального сходства с настоящей черной икрой.
Известна композиция для окрашивания икры рыб по патенту RU 2236160 и способ приготовления зернистой икры рыб. Известная композиция для окрашивания содержит смесь пищевых пигментов: сахарный колер (E-150) и/или коричневый HT (E-155), черный блестящий PN (E-151). Кроме того, композиция дополнительно содержит уголь (E 152), антоцианы экстракта черной смородины (E-163), оксид железа черный (E-172), стабилизатор цвета, например карбонат магния. Композицию получают путем смешивания порошков указанных пигментов. Для приготовления зернистой икры рыб осуществляют подготовку сырья, посол, окрашивание и пастеризацию. В качестве сырья берут икру частиковых или малоценных рыб, овулировавшую икру осетровых рыб. Окрашивание проводят в течение 6-20 часов с перемешиванием в течение 5-15 мин. Красящую композицию вводят в количестве не более 15% к массе икры.
Как следует из описания известных решений, для эффективного окрашивания готового продукта требуется достаточно большое количество красящей композиции при весьма продолжительном времени процесса окрашивания, что, в совокупности, увеличивает стоимость готового продукта.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются краситель для производства искусственной черной икры и способ его изготовления по патент RU 2148372. Описанный в данном патенте способ производства искусственной черной икры включает создание гранул из белков в виде смеси сухого молока и яичного порошка и белково-масляной эмульсии на основе рыбной пасты или рыбного рассола. В качестве пищевого красителя для окраски гранул и эмульсии продукта использован активированный уголь, который в виде тонкодисперсного порошка вводят в исходную смесь продукта, в процессе смешивания ингредиентов смеси в количестве (0,2-0,5)% в смесь гранул продукта и в количестве (0,2-0,3)% в белково-масляную эмульсию продукта.
В данном способе требуется меньшее количество красителя, чем в указанном выше способе, что обусловлено высокой окрашивающей способностью в черный цвет активированного угля, который является определенной формой растительного угля.
Растительный уголь представляет собой неорганический нерастворимый пигмент, полученный термической обработкой растительного сырья (дерева, торфа, кокосовой скорлупы и скорлупы других орехов), характеризующийся высокой окрашивающей способностью в черный цвет, отсутствием миграции окраски в окружающую окрашенный продукт среду.
Однако, известно, что при относительно небольших дозировках, порядка 0,1-0,5% от массы окрашиваемого продукта, краситель в форме тонкодисперсного порошка трудно и неравномерно вмешивается в продукт, из-за чего эффективность окрашивания падает. Для эффективного распределения красящего порошка в массе продукта и предотвращения его перерасхода требуются дополнительные затраты на увеличение времени производства, на дорогостоящее оборудование, что увеличивает стоимость готового продукта.
Кроме того, изготовление активированного угля осуществляют путем дополнительной активации растительного угля водяным паром, чтобы придать ему свойство абсорбировать (поглощать) нежелательные примеси для очистки воды или очистки и осветления (удаления нежелательной окраски) пищевых продуктов (водка, сахарные сиропы, напитки). При этом свойство активности растительного угля при его использовании в качестве красителя не влияет на его красящие характеристики.
Таким образом, использование растительного угля в дополнительной обработанной форме в виде активированного угля также приводит к повышению стоимости красителя.
Кроме того, использование красителя в форме тонкодисперсного порошка, в частности в форме тонкодисперсного растительного угля, приводит к загрязнению оборудования и производственных помещений черной пылью порошка.
В основу настоящего изобретения положена задача создать краситель на основе растительного угля в такой форме, при которой отсутствует свободный тонкодисперсный порошок, а также создать способ изготовления такого красителя, с тем, чтобы повысить эффективность окрашивания продукта, упростить способ окрашивания продуктов, и таким образом улучшить потребительские характеристики красителя.
Поставленная задача решается тем, что в пищевом красителе на основе растительного угля согласно предлагаемому изобретению краситель выполнен в форме дисперсионной системы, содержащей дисперсную фазу в виде частиц растительного угля внутри дисперсионной среды в виде водорастворимого вязкого вещества с вязкостью не менее 1400 Па·с, при этом краситель включает эмульгатор.
При выполнении красителя на основе растительного угля в виде дисперсионной системы, в которой тонкодисперсные частицы растительного угля связаны вязким веществом, позволяет осуществлять простыми способами точное дозирование красителя и равномерное окрашивание продукта, снизить время производства, исключить загрязнение черным порошком используемое при окрашивании продуктов оборудование и помещения и, в конечном итоге, снизить производственные затраты при окрашивании продукта.
Растительный уголь в качестве пищевого красителя, известен как пищевая добавка с европейским классификационным кодом E153 (http://www.e-pitanie.ru/pishchevie_dobavki/krasiteli/e153.php.). Как указывалось ранее, растительный уголь как краситель характеризуется высокой окрашивающей способностью в черный цвет, отсутствием миграции окраски в окружающую окрашенный продукт среду.
Выполнение дисперсионной среды в виде вязкого вещества обеспечивает равномерное распределение растительного угля по всей массе красителя, предотвращает оседание растительного угля на дно емкости с красителем. Авторами установлено, вязкость не менее 1400 Па·с. позволяет предотвратить оседание частиц растительного угля в течение длительного времени и таким образом обеспечить длительные сроки хранения красителя.
Допустимый верхний показатель вязкости вязкого вещества в красителе определяется удобством работы с красителем, а именно простотой извлечения красителя из сосуда, где он хранится, и более простой смешиваемости его с продуктом. При высокой конечной вязкости красителя (которая определяется, в основном, вязкостью вязкого вещества) краситель трудно отходит от стенок сосуда, в котором он хранится, тяжело перемешивается в окрашиваемом продукте. Кроме того, вязкие вещества с достаточно высоким показателем вязкости трудно перемешиваются с порошком красителя. Однако известно, что нагрев вязкого вещества до определенных температур позволяет снизить вязкость вязкого вещества и упростить перемешивание порошка красителя с вязким веществом с высоким показателем вязкости, что позволяет в отдельных случаях использовать вязкое вещество со сравнительно высокими показателями вязкости.
Использование водорастворимого вязкого вещества обеспечивает растворимость красителя в водной среде окрашиваемого продукта в процессе окрашивания.
Эмульгатор введен для предотвращения вторичного слипания частиц растительного угля в процессе его изготовления. В качестве эмульгатора могут быть использованы эмульгаторы типового класса «масло в воде», допущенные к применению в РФ в дозировках разрешенных СанПиН 2.3.2.1078-01 и СанПиН 2.3.2.1293-03.
Целесообразно, в качестве вязкого вещества использовать глицерин.
Глицерин допущен для использования в пищевой промышленности, при этом он хорошо растворяется в водной среде окрашиваемого продукта, обладает достаточной вязкостью (1400 Па·с при 20°C), чтобы предотвратить оседание частиц растительного угля, что обеспечивает длительные сроки хранения красителя. Кроме того, сравнительно невысокая вязкость глицерина способствует достаточно простому равномерному перемешиванию порошка красителя в нем, а также обеспечивает удобство работы с красителем, созданном на его основе.
Целесообразно, чтобы указанные компоненты были включены в пищевой краситель в следующем количественном соотношении, масс.%: красящая компонента на основе растительного угля - 10-20%, эмульгатор - 3-5%, вязкое вещество - остальное.
Указанное количественное содержание ингредиентов в предлагаемом красителе определено авторами экспериментальным путем и может варьироваться в указанных пределах в зависимости от множества факторов, в частности назначения красителя, а именно окрашиваемого продукта, для получения которого предназначен краситель и пр. факторов.
В частности, нижний предел содержания растительного угля определены известным образом из условия обеспечения требуемой интенсивности окраски пищевых продуктов красителем в удобных для конечного потребителя дозировках. Экспериментально авторами выявлено, что при количестве растительного угля менее 10% интенсивность окраски достаточно низкая.
Верхний количественный предел растительного угля в красителе обусловлен пределом вмешиваемости порошка растительного угля в вязком веществе, то есть при превышении указанного предела (20%), равномерное распределение порошка растительного угля затруднено.
Количество эмульгатора менее 3% не предотвращает вторичного слипания частиц растительного угля в процессе изготовления красителя.
Количество эмульгатора более 5% не имеет технологической необходимости.
Количество вязкого вещества определено авторами экспериментальным путем, как оптимальное соотношение.
Целесообразно, чтобы частицы растительного угля в дисперсной среде имели размеры от 10-60 мкм.
Возможно использование выпускаемого промышленностью тонкодисперсного порошка растительного угля с указанными размерами частиц.
Экспериментально авторами выявлено, что частицы растительного угля с размерами в указанном интервале достаточно равномерно распределяются в массе вязкого вещества, что обеспечивает эффективное окрашивание красителем продуктов. При этом авторами выявлено, что красящая способность красителя зависит от размера частиц растительного угля в дисперсной среде. В частности, достаточно высокая красящая способность растительного угля обеспечивается при размерах частиц от 10 мкм до 60 мкм, при дальнейшем снижении размера частиц красящая способность повышаться не будет. То есть технологически нецелесообразно уменьшать размеры частиц. При увеличении размера частиц выше 60 мкм красящая способность красителя снижается.
Поставленная задача также решается тем, что в способе создания пищевого красителя на основе растительного угля согласно предлагаемому изобретению краситель получают путем перемешивания тонкодисперсного порошка растительного угля, водорастворимого вязкого вещества с вязкостью не менее 1400 Па·с и эмульгатора.
При этом целесообразно в качестве вязкого вещества использовать глицерин.
Также целесообразно использовать следующее количество ингредиентов, масс.%: растительный уголь - 10-20%, эмульгатор - 3-5%, вязкое вещество - остальное.
Целесообразно использовать порошок растительного угля с размером частиц 10-60 мкм.
Также целесообразно, перемешивание осуществлять при скорости перемешивания 2000-3000 оборотов в минуту в течение 20-30 минут.
Указанные режимы определены авторами экспериментальным путем.
Авторами установлено, что при перемешивании менее 20 минут и скорости перемешивания менее 2000 оборотов/мин существует вероятность недостаточно равномерного распределения частиц пигмента в вязком веществе, а перемешивание в течение времени более 30 минут и при скорости более 3000 оборотов/мин не является целесообразным, так как не приводит к улучшению свойств красителя.
В случае использования вязкого вещества, вязкость которого больше 2000 Па·с, целесообразно вязкое вещество нагревать для снижения его вязкости.
Температура нагрева вязкого вещества определяется экспериментально в зависимости от разных факторов, в том числе показателя вязкости.
В дальнейшем предполагаемое изобретение будет более подробно раскрыто на конкретных примерах его выполнения.
Пищевой краситель выполнен в виде вязкой дисперсионной системы, содержащей дисперсную фазу в виде частиц растительного угля внутри дисперсионной среды в виде водорастворимого вязкого вещества с вязкостью не менее 1400 Па·с и с добавлением эмульгатора.
Растительный уголь в промышленности получают термической обработкой растительного сырья (дерева, торфа, скорлупы кокоса и других орехов).
Пищевой краситель (пигмент), растительный уголь, известный как пищевая добавка с европейским классификационным кодом E153, характеризуется высокой окрашивающей способностью в черный цвет, отсутствием миграции окраски в окружающую окрашенный продукт среду.
В качестве диспергирующего агента (вязкого вещества) в предпочтительном варианте использован глицерин. Глицерин известен в пищевой промышленности как пищевая добавка E422, которая используется в производстве кондитерских изделий для улучшения консистенции продукта, для предотвращения проседания шоколада, увеличения объема хлеба.
Благодаря тому, что глицерин хорошо растворяется в водной среде, при введении красителя в окрашиваемый продукт растительный уголь достаточно быстро начинает взаимодействовать с водной средой окрашиваемого продукта, растворяясь в ней, тем самым обеспечивая эффективное окрашивание продукта.
Кроме того, глицерин обладает достаточной вязкостью (1400 Па·с), чтобы предотвращать оседание растительного угля на дно емкости с красителем, что обеспечивает длительные сроки хранения красителя.
Возможно использовать в красителе и иные вязкие вещества, например сахарный или глюкозный сиропы.
Для использования в красителе предельно допустимая вязкость вязкого вещества определяется удобством работы с красителем. Условно можно определить предельную вязкость в 4000 Па·с (при 20°C). При такой вязкости краситель очень медленно выливается из сосуда, остается большое количество на стенках, а также краситель с большим усилием вмешивается в окрашиваемый продукт. Глюкозный сироп имеет вязкость 3500 Па·с при 20°C, то есть почти на пределе удобства работы. Глицерин имеет вязкость 1400 Па·с. Этого достаточно, чтобы удержать частицы пигмента во взвешенном состоянии, при этом краситель не получается слишком вязким, с ним удобно работать.
В случае использования вязкого вещества, вязкость которого больше 2000 Па·с. вязкое вещество нагревают для снижения его вязкости. Например, при использовании глюкозного сиропа, его нагревают до 50-60°C.
При температуре ниже 50°C вязкость глюкозного сиропа будет еще высока, что затруднит или даже сделает невозможным эффективное диспергирование растительного угля в вязком веществе. Температуры выше 60°C не требуется, так как вязкость такого вязкого вещества при температуре 50-60°C достаточно низкая для эффективного диспергирования растительного угля в вязком веществе.
В качестве эмульгатора могут быть использованы эмульгаторы типового класса «масло в воде», допущенные к применению в РФ в дозировках разрешенных СанПиН 2.3.2.1078-01 и СанПиН 2.3.2.1293-03.
Определение конкретного процентного соотношения компонентов красителя осуществляется экспериментальным путем, с учетом потребительских качеств красителя, а именно, требуемый цвет, назначение, то есть продукт, для окрашивания которого предназначен краситель.
В преимущественном варианте, пищевой краситель содержит указанные компоненты в следующем количественном соотношении, масс.%: растительный уголь - 10-20%, эмульгатор - 3-5%, вязкое вещество - остальное.
Нижний предел содержания растительного угля определен авторами экспериментальным путем из условия обеспечения красителем в удобных для конечного потребителя дозировках требуемой интенсивности окраски пищевых продуктов (в том числе при окрашивании искусственной черной икры). Экспериментально авторами выявлено, что при количестве растительного угля менее 10% интенсивность окраски сравнительно низкая.
Верхний количественный предел растительного угля в красителе обусловлен пределом вмешиваемости порошка растительного угля в вязком веществе, то есть при превышении указанного предела (20%), равномерное распределение порошка растительного угля затруднено.
Количество эмульгатора менее 3% не предотвращает вторичного слипания частиц растительного угля в процессе изготовления красителя.
Количество эмульгатора более 5% не имеет технологической необходимости.
Количество вязкого вещества (например, глицерина) определено авторами экспериментальным путем, как оптимальное соотношение при указанном количественном соотношении остальных компонентов.
Дисперсная система пищевого красителя содержит частицы пигмента - растительного угля, размеры которых составляют 10-60 мкм.
Экспериментально авторами выявлено, что частицы с размерами в указанном интервале равномерно распределяются в массе вязкого вещества с вязкостью не менее 1400 Па·с, что обеспечивает равномерное и эффективное окрашивание красителем продуктов. При этом авторами выявлено, что красящая способность красителя зависит от размера частиц пигмента в дисперсии. При размерах частиц в 10-60 мкм обеспечивается достаточно высокая красящая способность красителя, при дальнейшем снижении размера частиц красящая способность повышаться не будет. При увеличении размера частиц выше 60 мкм красящая способность начинает понижаться.
Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого пищевого красителя для окрашивания аналога черной икры.
Пример 1:
Краситель, уголь растительный E153, в количестве 7%, эмульгатор Твин 80 (Полисорбат 80) в количестве 3%, глицерин в количестве 90%.
Общее количество красителя - 0,2% от конечной массы готового окрашиваемого продукта.
Полученный готовый продукт имеет черный цвет, однако интенсивность окрашивания недостаточна для обеспечения имитации цвета натуральной черной икры.
Пример 2:
Краситель, уголь растительный E153, в количестве 25%, эмульгатор Твин 80 (Полисорбат 80) в количестве 5%, глицерин в количестве 70%.
Общее количество красителя - 0,1% от конечной массы готового окрашиваемого продукта.
Полученный готовый продукт имеет черный цвет, интенсивность окрашивания избыточная для обеспечения имитации цвета натуральной черной икры.
Пример 3:
Краситель, уголь растительный E153, в количестве 10%, эмульгатор Твин 80 (Полисорбат 80) в количестве 3%, глицерин в количестве 77%.
Общее количество красителя - 0,2% от конечной массы готового окрашиваемого продукта.
Полученный готовый продукт имеет черный цвет, интенсивность окрашивания достаточная для обеспечения имитации цвета натуральной черной икры.
Пример 4:
Краситель, уголь растительный E153, в количестве 15%, эмульгатор Твин 80 (Полисорбат 80) в количестве 4%, глицерин в количестве 71%.
Общее количество красителя в пределах 0,15% от конечной массы готового окрашиваемого продукта.
Полученный готовый продукт имеет черный цвет, интенсивность окрашивания оптимальная для обеспечения имитации цвета натуральной черной икры.
Пример 5:
Краситель, уголь растительный E153, в количестве 20%, эмульгатор Твин 80 (Полисорбат 80) в количестве 5%, глицерин в количестве 75%.
Общее количество красителя в пределах 0,1 от конечной массы готового окрашиваемого продукта.
Полученный готовый продукт имеет черный цвет, интенсивность окрашивания в норме для обеспечения имитации цвета натуральной черной икры.
Приведенные выше примеры показывают, что краситель на основе растительного угля в указанных пределах обеспечивает окрашиваемым водосодержащим продуктам интенсивный черный цвет, например, имитации натуральной черной икры, черный цвет, аналогичный цвету, присущему черной икре.
Следует отметить, что при окрашивании иных водорастворимых продуктов требования к интенсивности окрашивания может отличаться. Соответственно, могут быть использованы несколько иные количественные соотношения ингредиентов, которые в каждом конкретном случае корректируются экспериментальным путем.
Предлагаемый пищевой краситель получают следующим образом.
В качестве пигмента используют готовый тонкодисперсный порошок известного пищевого пигмента E153 с размерами частиц 10-60 мкм
В такой форме растительный уголь в настоящее время выпускаются промышленностью, например, Германии, Нидерландов или Китая.
Процесс изготовления красителя заключается в диспергировании (перемешивании) порошка растительного угля в вязком веществе с вязкостью не менее 1400 Па·с, например в глицерине, с добавлением эмульгатора, например эмульгатора Твин 80. При этом перемешивание осуществляют при комнатной температуре, скорости перемешивания 2000-3000 оборотов в минуту в течение 20-30 минут.
Указанные режимы определены авторами экспериментальным путем как оптимальные при использовании известного промышленного оборудования для перемешивания.
Авторами установлено, что при перемешивании менее 20 минут и скорости перемешивания менее 2000 оборотов/мин существует вероятность недостаточно равномерного распределения частиц пигмента в вязком веществе, в том числе в глицерине, а перемешивание в течение времени более 30 минут и при скорости более 3000 оборотов/мин не является целесообразным, так как не приводит к улучшению свойств красителя.
Диспергирование (перемешивание) осуществляют с помощью известного диссолвера для вязких продуктов с высокоскоростной мешалкой фрезового типа, например диссолвер марки Dispermat SC компании VMA, Германия.
При использовании вязкого вещества с большей вязкостью режимы перемешивания будут отличаться. Для веществ с вязкостью более 2000 Па·с при 20°C обеспечение скорости перемешивания 2000 оборотов/мин будет затруднительно. В этом случае будет требоваться нагрев вязкого вещества до 50-60°C для снижения его вязкости.
Краситель добавляют в окрашиваемый продукт в количестве 0,1%-0,2% от конечной массы готового продукта. Нижний предел обусловлен необходимостью обеспечения достаточной интенсивности окраски. При закладке красителя ниже указанного предела в продукте появляется нежелательный серый оттенок. Верхний предел обусловлен достаточностью интенсивности окраски.
Ниже приведены конкретные примеры реализации способа получения предлагаемого пищевого красителя.
Пример 1. К глицерину в количестве 80% добавляют Твин 80 в количестве 5% и растительный уголь E153 в количестве 15%. Смесь перемешивают в диссольвере с высокоскоростной мешалкой фрезового типа в течение 20 минут со скоростью 2000 оборотов в минуту.
В результате перемешивания указанных компонентов получают смесь, представляющую собой дисперсную систему, содержащую дисперсную фазу в виде частиц пигмента размера 10-60 мкм, равномерно распределенных внутри дисперсионной среды в виде глицерина.
Пример 2. Использовался тот же состав компонентов, как в вышеприведенном примере 1. При этом перемешивание осуществляют в течение 30 мин со скоростью 3000 оборотов/в минуту.
В результате перемешивания указанных компонентов получают смесь, представляющую собой дисперсную систему, содержащую дисперсную фазу в виде частиц пигмента размера 10-60 мкм равномерно распределенных внутри дисперсионной среды в виде глицерина.
Пример 3. Использовался тот же состав компонентов, как в вышеприведенном примере 1. При этом перемешивание осуществляют в течение 25 мин со скоростью 2500 оборотов/в минуту.
В результате перемешивания указанных компонентов получают смесь, представляющую собой дисперсную систему, содержащую дисперсную фазу в виде частиц пигмента размера 10-60 мкм, равномерно распределенных внутри дисперсионной среды в виде глицерина.
Приведенные выше примеры предпочтительного осуществления изобретения, содержащие указания на отдельные варианты выполнения, не исчерпывают возможных изменений и дополнений, очевидных специалисту в данной области техники, которые не затрагивают существа технического решения, охарактеризованного формулой изобретения.