PL167156B1

PL167156B1 - Sposób wytwarzania produktu spozywczego PL

Info

Publication number: PL167156B1
Application number: PL90284474A
Authority: PL
Inventors: Malcolm Desforges; Julian Michael Cooper; Edward Lloyd Williams
Original assignee: British Sugar Plc
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1995-08-31
Also published as: NO913757D0; DD297454A5; WO1990012117A3; IE901187L; ATE123316T1; EP0649602A2; CA2049925A1; JPH08256731A; AU639451B2; IE75216B1; FI914578A0; CZ281948B6; EP0649602A3; HU210604A9; US5252136A; PL167770B1; BG60326B2; WO1990012117A2; HUT58826A; DK0465520T3

Abstract

. 1. Sposób wytwarzania produktu spozywczego,znamienny tym, ze cukier pokrywa sie niezelujacym, rozpuszczalnym w wodzie wlóknem pokarmowym, zwlaszcza wlóknem po- karmowym z buraka cukrowego, korzystnie z wyslodków buraczanych, otrzymanym przez wyestrahowanie tego wlókna woda w temperaturze powyzej 80°C, stosujac 90-99% wago- wych cukru i 1-10% wagowych niezelujacego rozpuszczalnego w wodzie wlókna pokarmo- wego, po czym otrzymany produkt cukrowy ewentualnie nanosi sie na inne skladniki lub laczy sie z innymi skladnikami. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania produktu spożywczego, który wykazuje zasadniczo właściwości zwykłego cukru, lecz korzystnie zawiera znaczną ilość włókien pokarmowych z wynikającymi stąd korzyściami dla zdrowia konsumentów.

W Wielkiej Brytanii zalecano ostatnio zwiększenie spożycia włókien pokarmowych. W ciągu kilku ostatnich lat udział włókien rozpuszczalnych w pożywieniu ludności zmniejszył się, natomiast wzrósł udział włókien nierozpuszczalnych.

Proponowano różne sposoby wprowadzania włókien pokarmowych do pożywienia ludzi, jednak żaden z nich nie został powszechnie zaakceptowany.

Rozpuszczalne włókna w pożywieniu są najczęściej uzupełniane otrębami owsianymi lub płatkami śniadaniowymi wzbogaconymi w otręby owsiane. Wiele ludzi uważa takie produkty wzbogacone w otręby owsiane za niesmaczne, a ponadto może oczekiwać, aby większość ludności spożywała takie pokarmy wzbogacone w otręby przez dłuższy okres czasu.

Kompozycje cukrowe zawierające rozpuszczalne włókno pokarmowe są w zasadzie znane. Rozpuszczalne w wodzie włókno pektynowe jest powszechnie stosowane jako środek żelujący w przemyśle spożywczym, np. przy produkcji dżemu. Pektyną stosowaną w produkcji dżemu jest zazwyczaj pektyna z jabłek lub owoców cytrusowych, albo pektyna naturalnie występująca w owocach. Tak np. produkowany jest cukier do dżemów w wyniku powlekania wilgotnego granulowanego cukru mieszanką zawierającą równe wagowo ilości pektyny z jabłek, kwasu cytrynowego i cukru lodowatego. Produkt końcowy zawiera 0,67% wagowych pektyny. Znany jest również cukier do dżemów zawierający pektynę cytrusową. Cukry do dżemów zawierają zazwyczaj poniżej około 1 % wagowego pektyny. Cukier do dżemu stosuje się w celu osłodzenia dżemu, a przede wszystkim w celu wywołania zestalenia się lub żeelwwania żemmu. Kcmpogycre zawierające włókno przydatne jako środki żelujące (np. pektynę jabłkową lub cytrusową) nie mogą być stosowane w napojach lub wypiekach jako zamienniki cukru.

Jednym ze źródeł włókna jest burak cukrowy. Włókno z buraka cukrowego stosuje się obecnie przede wszystkim w karmie dla zwierząt. Surowe wysłodki są bardzo niesmaczne i z tego względu nie mogą być stosowane jako pokarm dla ludzi. Spośród oczyszczonych, rozpuszczalnych włókien buraczanych najbardziej interesująca byłaby prawdopodobnie pektyna buraczana. Pektynę buraczaną określa się jako pektynę, ponieważ zawiera ona kwas galakturonowy, z tym że do kwasu poligalakturonowego przyłączone są octanowe grupy estrowe, co sprawia, że pektyna nie żeluje, albo żeluje co najmniej w sposób nie zadowalający dla przemysłu spożywczego. Z tego też względu pektyna buraczana nie znalazła dotychczas większego zastosowania.

Handlowe preparaty włókien pokarmowych z wysłodków buraka cukrowego są znane. Przykładem takiego preparatu może być produkt pod nazwą Fibrex dostarczany przez filię

16*7 156

Sewdish Sugar Company. Inny przykład stanowi produkt sprzedawany pod nazwą Duofiber przez American Crystal Sugar Company. Wadą tych preparatów jest ograniczona zawartość czystych produktów włóknistych oraz nieodpowiedni smak. British Sugar plc wytwarza pełne włókno buraczane Beta-Fibre, cieszące się dużym powodzeniem na rynku zdrowej żywności.

Araban stanowi przykład jednej z frakcji rozpuszczalnego włókna z buraka cukrowego. Opisany proces ekstrakcji obejmuje obróbkę zawiesiny wysłodków buraczanych w podwyższonej temperaturze za pomocą tlenku wapniowego.

Rozpuszczalne w wodzie włókno buraczane znajduje się również w melasie cukrowej, cieczy pozostającej po ekstrakcji cukru z buraka cukrowego. Melasa buraczana zawiera cukier, rozpuszczalne włókna oraz szereg innych ubocznych produktów ekstrakcji cukru, takich jak związki azotu. Dwie trzecie składników stałych stanowi cukier i ze względu na to, że rozpuszczalne wielocukry są lepkie i łatwo zatykają urządzenia ekstrakcyjne, zawartość rozpuszczalnych wielocukrów rozmyślnie utrzymuje się na minimalnym poziomie, zazwyczaj poniżej 1 % wagowego, choć donoszono również o stężeniach dochodzących nawet do 1,56% wagowych. Melasa buraczana nadaje się do karmienia zwierząt domowych, jest natomiast niesmaczna dla ludzi.

Typowe procesy ekstrakcji buraka cukrowego, takie jak opisane przez R.A. McGinnisa w książce Beet Sugar Technology wyd. The Beet Sugar Development Foundation, Fort Collins, USA (1971), obejmują ługowanie cukru z krajanki buraczanej za pomocą gorącej wody o temperaturze 65-70°C. Wyższe temperatury w procesie ekstrakcji są niewskazane, ponieważ powodują rozkład substancji pektynowych zawartych w ścianie komórki. Ściany komórek tracą wówczas sztywność, czego skutkiem jest wyższa zawartość wilgoci w wysłodkach, zakłócenie dyfuzji wewnątrz i na zewnątrz z krajanki, zabijanie sit miazgą i rozparzoną krajanką.

Nieoczekiwanie okazało się, że można otrzymać z buraka cukrowego nowe i użyteczne rozpuszczalne włókna pokarmowe, przez traktowanie buraków cukrowych w całości lub wysłodów buraczanych, z których już wcześniej wyestrahowano cukier, wodą o temperaturze 80°C. Korzystnie, woda ma temperaturę 95-100°C. Stosowane temperatury obróbki są znacznie wyższe niż konwencjonalne temperatury ekstrakcji cukru. W wyniku obróbki wodą o tak wysokiej temperaturze otrzymuje się nieżelujące rozpuszczalne w wodzie włókna pokarmowe rozpuszczone w fazie wodnej. Takie nieżelujące rozpuszczalne w wodzie włókna pokarmowe można następnie zatężyć i, ewentualnie, wysuszyć na proszek.

W doświadczeniach prowadzonych na szczurach stwierdzono, że rozpuszczalne włókna z buraka cukrowego powodują obniżenie poziomu cholesterolu we krwi, czyli wykazują działanie hipocholesterolemiczne. Rozpuszczalne włókna wykazują również korzystny wpływ na przyswajalność glukozy i składników mineralnych.

Celem wynalazku było uzyskanie produktu spożywczego mającego zasadniczo wygląd i smak zwykłego cukru i stanowiącego równocześnie źródło rozpuszczalnych włókien pokarmowych. Cel ten osiągnięto dzięki wynalazkowi.

Według wynalazku, sposób wytwarzania produktu spożywczego polega na tym, że cukier pokrywa się nieżelującym, rozpuszczalnym w wodzie włóknem pokarmowym, korzystnie włóknem pokarmowym z buraka cukrowego, zwłaszcza z wysłodków buraczanych, otrzymanym przez wyestrahowanie tego włókna wodą w temperaturze powyżej 80°C, stosując 90-99% wagowych cukru i 1-10% wagowych nieżelującego rozpuszczalnego w wodzie włókna pokarmowego, po czym otrzymany produkt cukrowy ewentualnie nanosi się na inne składniki lub łączy się z innymi składnikami.

Korzystnie, włókna pokarmowe stosuje się w ilości około 3% wagowych. Tak wytworzony produkt może być stosowany jako bezpośredni zamiennik cukru w dowolnej postaci. Można go np. sprzedawać w detalu obok zwykłych wyrobów spożywczych, albo hurtowo dla przemysłu spożywczego. Ze względu na to, że włókna są rozpuszczalne w wodzie i nie zawierają znacznych ilości włókien nierozpuszczalnych, suche produkty można rozpuszczać bez tworzenia się nierozpuszczalnej pozostałości. Jest to istotne nie tylko przy wytwarzaniu syropów, ale również w innych zastosowaniach np, w przypadku stosowania do słodzenia napojów.

Produkt cukrowy zasadniczo zawiera wyłącznie produkty naturalne i z tego względu spełnia rosnące zapotrzebowanie na naturalną żywność nie zawierającą dodatków.

16*7 156

Doświadczenia wykazały, że w wyniku stosowania kompozycji cukrowych otrzymanych sposobem według wynalazku nie tylko zwiększa się ilość spożywanych włókien pokarmowych bez zauważalnej zmiany smaku i wyglądu, ale dodatkowo następuje również korzystne obniżenie poziomu cholesterolu we krwi na skutek spożywania włókien zawartych w tym produkcie.

Korzystnym cukrem stosowanym w sposobie według wynalazku jest sacharoza, chociaż można również stosować mieszaninę cukrów.

Nieżelujące rozpuszczalne w wodzie włókna pokarmowe, stosowane w sposobie według wynalazku, korzystnie, są włóknami otrzymanymi z buraka cukrowego. Jako włókno pokarmowe można stosować rozpuszczalny polisacharyd lub mieszaninę polisacharydów pochodzącą z buraka cukrowego, albo też inne włókno, które żeluje zbyt wolno, aby mogło być stosowane jako środek żelatynujący np. taki jak guma arabska lub żywica guarowa o zmniejszonej lepkości, albo też mieszanina takich włókien.

Określenie nieżelujące” w użytym tu znaczeniu w odniesieniu do włókna oznacza włókno, które żeluje zbyt słabo, aby mogło być stosowane jako tradycyjny środek żelatynujący produkty żywnościowe. Do tradycyjnych środków żelatynujących należą takie substancje jak pektyny jabłkowe lub cytrusowe oraz niższe estry pektyn. Nieżelujące włókno stosowane w sposobie według wynalazku może w pewnym zakresie powodować wzrost lepkości, ale nie powoduje powstania żelu w warunkach w jakich stosuje się zwykłe środki żelatynizujące. Jest zrozumiałe, że podstawowym celem wynalazku jest dostarczenie produktu spożywczego wykazującego zasadniczo wygląd i smak cukru, wobec czego nadmierny wzrost lepkości, lub rzeczywiste żelowanie są nie do zaakceptowania.

Korzystnym włóknem rozpuszczalnym w wodziejest nieżelujące, rozpuszczalne w wodzie włókno z buraka cukrowego. Włókno może jednak pochodzić również z innych odmian gatunku Beta vulgaris, np. z buraka pastewnego, a także z innych roślin.

Włókno roślinne zawiera zwykle mieszaninę polisacharytów, takich jak celuloza, pektyny i hemicelulozy. Te właśnie polisacharydy stanowią podstawowe składniki włókien pokarmowych. Pewnych łatwo trawionych polisacharydów, np. skrobi, nie uważa się jednak za włókna pokarmowe.

Ilość włókna, którą zmienia się w związku z wynalazkiem, oznacza się metodą Englysta (która nie mierzy grup estrowych przyłączonych do polisacharydu).

Analiza metodą Englysta umożliwia rozróżnienie poszczególnych składników włókien pokarmowych. Określenie rozpuszczalne włókno pokarmowe odnosi się zazwyczaj do włókna rozpuszczalnego w jelitach. Takie rozpuszczalne włókno może być rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w wodzie. W sposobie według wynalazku stosuje się włókno, które łatwo rozpuszcza się zarówno w wodzie (może np. tworzyć roztwór wodny o stężeniu o 20-40% wagowych, lub nawet wyższym w temperaturze otoczenia, np. w około 20°C), jak i w jelitach. W opisie celuloza i lignina określana jest terminem włókno nierozpuszczalne, natomiast niecelulozowe polisacharydy określane są terminem włókno rozpuszczalne. Włókno może stanowić mieszaninę różnych typów włókien, np. stosować można mieszaninę różnych ekstraktów z buraka cukrowego.

Nieżelujące, rozpuszczalne w wodzie włókno z buraka cukrowego można wytwarzać sposobem obejmującym ekstrakcję włókna z wysłodków buraczanych za pomocą wody o temperaturze ponad 80°C, korzystnie od 95 do 100°C.

Nieżelujące, rozpuszczalne w wodzie włókno z buraka cukrowego można ekstrahować z dwóch źródeł, mianowicie z umytych i pokrojonych buraków cukrowych, albo, jeszcze częściej, z materiału roślinnego (wysłodków buraka cukrowego) stanowiącego pozostałość po ekstrakcji cukru. Jeśli jako surowiec stosuje się buraki cukrowe, konieczne może okazać się zblanszowanie materiału przed ekstrakcją rozpuszczalnego w wodzie włókna i cukru. Wyługowane wysłodki, uzyskane po zwykłej ekstrakcji cukru można wyżąć w celu uzyskania maksymalnej wydajności cukru, a następnie wysuszyć. Jako surowiec do ekstrakcji rozpuszczalnych w wodzie włókien można jednak zastosować zarówno dowolne wysłodki wilgotne przed wyżymaniem, lub wysłodki po wyżymaniu, jak i wysłodki wysuszone.

Surowiec ekstrahuje się za pomocą ośrodka wodnego, takiego jak woda o temperaturze ponad 80°C, jeszcze korzystniej o temperaturze ponad 90°C, a najkorzystniej o temperaturze w

167 156 zakresie 95-100°C. Powyżej temperatury 100°C konieczny jest układ ciśnieniowy pracujący zazwyczaj pod ciśnieniem 0,2-0,5 Pa. Jeśli stosuje się temperaturę ponad 100°C, to maksymalna temperatura wynosi około 135°C.

Całość lub część rozpuszczalnego włókna można wyekstrahować z buraków cukrowych lub wysłodków i przeprowadzić je w stan rozpuszczony w wodzie, stosując ośrodki ekstrakcyjne 0 pH w bardzo szerokim zakresie (od 1 do 12). Korzystne pH ośrodka ekstrakcyjnego wynosi od 4 do 9, a najkorzystniej od 5 do 7. Najkorzysniejszym ośrodkiem ekstakcyjnym jest woda o odczynie zbliżonym do obojętnego, bez dodatku kwasów lub zasad albo innych reagentów.

Ekstrakcję można prowadzić przez 5-120 minut, korzystnie przez 15-60 minut, a najkorzystniej przez 20 - 30 minut.

Wodę, ewentualnie zawierającą różne środki chemiczne, dodaje się do surowca (buraków lub wysłodków) w takiej ilości, aby uzyskać ruchliwą zawiesinę. Stosunek wody do surowca może zazwyczaj wynosić od 1:1 do 10:1 wagowo, w przypadku buraków, oraz od 1:1 do 10:1 wagowo w przypadku wysłodkówOptymalny stosunek wagowy wynosi 5:1 w przypadku buraków, 5:1 w przypadku wysłodków odciętych oraz 2:1 w przypadku wysłodków mokrych. Stosować można świeżą wodę lub kondensat wodny z jakiegoś stadium procesu.

Zawiesinę miesza się przez cały czas w zbiorniku lub mieszalniku, w szeregu zbiorników reaktorowych z ciągłym mieszaniem, albo w ekstraktorze współprądowym lub przeciwprądowym.Po ekstrakcji rozpuszczone włókna rozpuszczalne w wodzie oddzielają się od nierozpuszczalnej pozostałości sposobami takimi jak dekantacja i odciskanie. Na tym etapie stałą pozostałość można przemyć w celu zwiększenia wydajności rozpuszczonych włókien.

W wyniku ekstrakcji uzyskać można szereg mieszanin cukru z włóknami rozpuszczalnymi w wodzie, w zależności od stosowanego surowca i warunków ekstracji. Skład włókien zależy od warunków ekstrakcji takich jak temperatura i pH, przy czym stosunek wagowy cukrów obojętnych do kwasów uranowych może wynosić od 1:10 do 10:1, zazwyczaj od 10:90 do 40:60. Po ekstrakcji uzyskuje się mieszaninę o składzie wagowym od 97:3 do 75:25 w przypadku buraków cukrowych, od 80:20 do 40:60 w przypadku wysłodków mokrych oraz od 50:50 do 2:98 w przypadku wysłodków odciśniętych.

Rozpuszczalne włókna są polidyspersyjne z maksimum masy cząsteczkowej w obszarze około 100 000 - 200 000. Kwas uranowy jest w postaci polikwasu D-galakturonowego, częściowo zestryfikowanego i zawierającego grupy metylowe w pozycji Có oraz grupy acetylowe w pozycjach C2 lub C3. Cukry obojętne zawierają zazwyczaj około 80% L-arabinozy, 15-19% D-galaktozy i 1-5% L-ramnozy /procenty odnoszą się do całkowitej ilości cukrów obojętnych/.

Rozcieńczony roztwór rozpuszczalnych w wodzie włókien i cukru sączy się lub wiruje w celu usunięcia odpadów wysłodkowych. Roztwór włókien można ewentualnie oczyszczać, np. w celu pozbawienia go w całości lub części smaku, zapachu i zabarwienia, przepuszczając go przez absorbenty takie jak węgle lub jonity. Jako jonit zastosować można jeden lub więcej z produktów sprzedawanych pod nazwą handlową Amberlite XAD przez Rohm and Haas. Smak i zapach bez przeprowadzenia tego etapu różni się znacznie od charakterystycznego nieprzyjemnego smaku buraka cukrowego. Roztwór zatęża się z wykorzystaniem zwykłych technik, takich jak odparowanie lub rozdzielanie membranowe.

Może okazać się konieczne zastosowanie w etapie zatężania ultrafiltracji w celu usunięcia jakiegokolwiek niepożądanego zapachu. Tak np. zatężanie można przeprowadzić stosując w pierwszym etapie ultrafiltrację, a następnie np. odparowanie. Jeśli roztwór nie został oczyszczony, włókna mają zazwyczaj dopuszczalny zapach karmelu. Po oczyszczaniu może natomiast pozostać niedopuszczalny zapach.

Na tym etapie można również oddzielić włókna rozpuszczalne w wodzie od cukru obecnego w roztworze poekstrakcyjnym. Oddzielanie można przeprowadzić na drodze pltrafiltracji lub przez wytrącanie włókien rozpuszczalnikiem organicznym takim jak np. alkohol izopropylowy. Włókna można stosować następnie jako hydrokoloid, podobnie jak araban, w sposób opisany w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym PCT/GB89/01452. Zastosowanie to obejmuje, ale nie ogranicza się do zastosowań opisanych w odniesieniu do arabanu.

167 156

Mieszaniny rozpuszczalnych w wodzie włókien i cukru można poddawać dalszej kilkuetapowej przeróbce uzyskując wyrób zawierający cukier i rozpuszczalne włókna w wymaganym stosunku.

Koncentrat cukru i rozpuszczalnych w wodzie włókien można wysuszyć stosując powszechnie znane techniki, takie jak np. suszenie rozpyłowe, suszenie na walcach oraz suszenie w bębnie. W procesach tych uzyskuje się wysuszone materiały w postaci kryształów, proszków lub błon.

Rozpuszczalne w wodzie włókno i cukier można łączyć razem stosując wodę, a następnie susząc produkt.

Pożądany stosunek rozpuszczalnego włókna do cukru uzyskać można również powlekając cukier koncentratem włókna rozpuszczalnego w wodzie, a następnie prowadząc suszenie.

Wysuszony ekstrakt włókien można przechowywać przed etapem powlekania, np. w postaci granulatu lub proszku. Jeśli przechowuje się go w postaci granulek, to przed wytworzeniem pożądanego powleczonego produktu cukrowego należy je rozdrobnić.

Korzystny sposób ekstrakcji włókien obejmuje zastosowanie jako surowca odciśniętych wysłodków z buraka cukrowego po wyekstrahowaniu cukru. Korzystny sposób obejmuje następujące etapy: 1) ewentualne przemycie wysłodków, 2) ekstrakcję włókien w jednym lub kilku zbiornikach z mieszadłami, w układzie przeciwprądowym lub współprądowym, w podwyższonej temperaturze (korzystnie wyżej od 95°C); 3) przesączone lub odwirowanie ośrodka ekstrakcji i ewentualne zawrócenie jego części: 4) zatężenie ośrodka ekstrakcji (np. w wyparce cienkowarstwowej); 5) suszenie rozpyłowe koncentratu; 6) wytworzenie produktu przez naniesienie wysuszonego materiału na wilgotny cukier.

Etap ekstrakcji 2) prowadzi się korzystnie pod ciśnieniem atmosferycznym. Również korzystnie w etapie ekstrakcji nie stosuje się żadnych środków chemicznych.

Etapy 5) i 6) można zastąpić pojedynczym etapem powlekania cukru koncentratem. Odpowiednim sposobem powlekania jest powlekanie rozpyłowe, przy którym zachodzi równocześnie powlekanie i suszenie.

Etap ekstrakcji prowadzi się korzystnie w układzie współprądowym z zastosowaniem szeregu zbiorników reakcyjnych z ciągłym mieszaniem. Tak np. można ustawić szereg zbiorników z ciągłym mieszaniem kolejno na coraz niższych poziomach. Wysłodki i wodę wprowadza się na szczyt górnego zbiornika, po czym spływają one do następnego zbiornika baterii.

Włókna są zazwyczaj połączone z niewielkimi ilościami (np. do 40% wagowych w stosunku do wysuszonego ekstraktu) cukru oraz innych substancji wyekstrahowanych z buraków wraz z włóknami.

W zasadzie produkt cukrowy może zawierać niewielkie w ilości innych materiałów, które nie dyskwalifikują przydatności produktu. Włókna powinny zazwyczaj łatwo rozpuszczać się z wytworzeniem np. roztworów zawierających 20-40% wagowych lub więcej włókien.

Włókno stanowi zazwyczaj 1-10% wagowych, korzystnie 1-7,5% wagowych produktu, przy czym resztę stanowi zasadniczo cukier.

Udział włókien w produkcie jest uzależniony, co najmniej częściowo, od przewidywanego jego zastosowania. Stwierdzono, że dodając włókna do sacharozy można w dwojaki sposób wpływać na właściwości cukru. Odnosi się to do 1) zmniejszenia odczuwanej słodyczy oraz 2) wpływu na zachowanie się sacharozy przy gotowaniu. Aby produkt był przydatny jako zamiennik cukru zasadniczo we wszystkich zwykłych zastosowaniach, jego rozpuszczalność, lepkość, właściwości żelatynizujące oraz zawartość włókien, powinny być takie, aby przy normalnym stosowaniu obserwowane właściwości cukru nie uległy zmianie.

W przypadku sacharozy połączonej z włóknami buraczanymi zawartość włókien powyżej około 10% wagowych powoduje, że cukru nie można wykorzystać w wielu zwykłych zastosowaniach. Przy tak dużych zawartościach włókien sacharozę można zastosować wyłącznie jako środek słodzący, np. w napojach, choć przy zawartości włókien wynoszącej 10% wagowych sacharoza jest na granicy przydatności jako słodzący dodatek do napojów. Jeśli o wiele więcej włókien połączy się z sacharozą, zmniejszy się odczuwalna słodycz, w wpływ włókien na smak i wygląd napojów będzie zazwyczaj niemożliwy do zaakceptowania.

167 156

Stwierdzono, że produkt zawierający 10% wagowych włókien nie nadaje się do zastosowania do pieczenia, gdyż wyroby nie rosną. Stwierdzono, że produkt zawierający 7,5% wagowych włókien może być zastosowany jako środek słodzący, ale raczej nie nadaje się do stosowania przy pieczeniu. Przy 5% wagowych włókien stwierdzono, że produkt może być stosowany do pieczenia, choć uzyskuje się wówczas nieco inne wyroby. Produkt zawierający 2,5% wagowych włókien ma takie same właściwości jak czysta sacharoza.

Jest oczywiste, że w miarę zmniejszania się zawartości włókien znaczenie produktu jako źródła włókien maleje. Z tego względu zawartość włókien w ilości poniżej 1% wagowo nie ma raczej zastosowania. W praktyce zawartość włókien wynosi korzystnie od 2,5 lub 3 do 5 lub 6%, a zwłaszcza 3-4%, np. 3,5%. Stwierdzono, że przy zawartości włókien 3% następuje spadek odczuwalnej słodyczy o 20%.

Z tego względu zawartość włókien wynosi od 1 do 1^%o wagowych, korzystnie 1-7,5% wagowych, korzystnie 1-5% wagowych, jeszcze korzystniej 2,5-6% wagowych, szczególnie korzystnie 3-5% wagowych, a najkorzystniej około 3% wagowych.

Produkt cukrowy otrzymany sposobem według wynalazku jest korzystnie rozdrobniony i sypki. Przypomina on cukier granulowany (to znaczy cukier krystaliczny suszony w granulatorze) o normalnym rozdrobnieniu (o średniej wielkości cząstek około 350 (tm), cukier miałki (o średniej wielkości cząstek poniżej około 400 [tm) lub cukier lodowaty (o średniej wielkości cząstek poniżej około 100 (im). Naturalne produkty mają atrakcyjne złote yabajwinnie i mogą byte sprzedawane również jako krystalic kne nami astki kawy. Odpowiednie produkty z właściwą zawartością włókna mogą być sprzedawane w handlu detalicznym lub dostarczane do przemysłu spożywczego jako zamienniki sacharozy zastępujące cukier we wszystkich zastosowaniach. Rozdrobniony produkt cukrowy zawiera korzystnie cząstki o wielkości ponad 100 pm.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, produkt cukrowy można przekształcać np. w płatki śniadaniowe, dodając go jako składnik do wytłaczającej maszynki kuchennej. Nowe włókna według wynalazku stosować można w podobny sposób.

Jakkolwiek produkt wytworzony sposobem według wynalazku zawiera zasadniczo cukier i włókna rozpuszczane w wodzie, może on zawierać również niewielkie iiości innych substancji, które nie wywierają znacznego niekorzystnego wpływu. W szczególności włókno jest często połączone z innymi składnikami z rośliny, z której zostało ono wyestrahowαnd. Tak np. włókno wnestrαhywαnd z buraków cukrowych zawiera niewielkie ilości innych składników buraka (w tym cukier) wndstrahowaknch z włóknem. Składniki te mogą nadawać włóknom (a więc i produktowi zawierającemu cukier i włókno) niewielki zapach. Zapach może również pochodzić od samych włókien. W razie potrzeby sposób wytwarzania można modyfikować, jak to opisano wyżej, w celu regulowania zapachu.

Skład ekstraktu z buraka cukrowego zależy od stosowanego surowca oraz od warunków ekstrakcji (np. od czasu). W zasadzie zgodnie z korzystnym rozwiązaniem zawartość włókien w wysuszonym ekstrakcie włókien z buraka cukrowego, oznaczana metodą Englysta, wynosi 60-80% wagowych, np. 65-75% wagowych; z reguły zawartość sacharozy w ekstrakcie włókien wynosi 10-30% wagowych, zazwyczaj 15-25%, np. około 20%. Resztę ekstraktu stanowią inne cukry, takie jak glikoza i fruktoza, popiół oraz ewentualnie inne składniki w niewielkich ilościach.

Całkowita zawartość glikozy i fruktozy wynosi zazwyczaj poniżej 0,1% wagowych, ale może wynosić nawet 6-7% wagi ekstraktu, albo od poniżej 0,1 do 9 -10% wagi włókien, zależnie od surowca i warunków ekstrakcji.

Zawartość popiołu stanowi od 15%, zazwyczaj 5-15%, a jeszcze częściej 12-13% wagi ekstraktu, albo do 25%, korzystnie 12,5-25%, a najczęściej 15-20% wagi włókien, zależnie od stosowanego surowca i warunków ekstrakcji. Często występują również białka i inne składniki o mniejszym znaczeniu, w nieistotnych ilościach, z tym że zawartość białka może dochodzić do 3% wagi ekstraktu (4-5% wagi włókien). Popiół zawiera potencjalnie korzystne mineralne składniki odżywcze. Typowe składy włókien z buraka cukrowego uzyskanych w wyniku ekstrakcji różnego typu surowców zostaną dokładniej przedstawione później. Wskazują one na możliwości zmian składu ekstraktu w szerokim zakresie.

ló”? 156

Jeśli w opisie podawane są ilości lub proporcje dotyczące włókien, odnoszą się one do ilości samego włókna z wyłączeniem połączonych z nim substancji.

Wynalazek przedstawiony jest szczegółowo w poniższych przykładach.

Przykład I. Wysłodki stosowane w tym przykładzie stanowiła krajanka buraczana, którą przepuszczono przez dyfuzor w celu wyekstrahowania cukru, a następnie odciśnięto w prasie śrubowej. Określana będzie ona poniżej jako wysłodki.

500 dm³ o temperaturze 60°C wlano do ogrzewanego parą mieszalnika ze stali nierdzewnej ze spiralnym mieszadłem o działaniu przerywanym. Wodę ogrzano do temperatury 90°C, po czym do mieszalnika dodano 100 kg wysłodków o zawartości suchej substancji 23% wagowych. Zawartość mieszalnika ogrzano do temperatury 95-98°C i utrzymywano w tych warunkach przez 1 godzinę z częstym mieszaniem.

Zawartość mieszalnika przeniesiono następnie do nylonowych worków siatkowych, które odciśnięto w prasie hydraulicznej. Wyekstrahowany sok w ilości 450 dm3, o pH 6,1 i zawartości suchej substancji załamującej światło (RDS) 1,3% przeniesiono do zbiornika ze stali nierdzewnej. 133 kg odciśniętej wyestrahowanej masy wysłodkowej o zawartości suchej substancji 14,6% wagowych odrzucono.

Wyekstrahowany sok przepuszczono przez błotniarkę. Rozcieńczony sok o zawartości RDS 1,3-1,4% zatężono do zawartości części stałych 40% przez odparowanie pod zmniejszonym ciśnieniem. Dodano cukier w celu zwiększenia zawartości części stałych w soku do 60% wagowych. Na tym stadium konieczne było podgrzewanie soku. 344g tego syropu o zawartości części stałych 60% dodano w dwóch porcjach po 172g do 1293g sacharozy, z suszeniem w granulatorze między dodawaniem poszczególnych porcji. Jako produkt końcowy uzyskano 1,5 kg substancji stałej zawierającej 1293g granulowanego cukru i 344g syropu, który z kolei zawierał 113g rozpuszczalnych włókien (7,5% wagowych składników stałych) oraz 93g sacharozy (w tym 60g sacharozy dodanej).

Przykład II. Ekstrakcję przeprowadzono w baterii czterech zbiorników ze stali nierdzewnej, z mieszadłami, każdy o pojemności około 60 dm3, ustawionych tak, że odciek z jednego zbiornika spływał do następnego zbiornika baterii. Zawartość zbiorników ogrzano do temperatury 95°C wpuszczając do nich parę wodną. Do górnego zbiornika baterii wprowadzano odciśnięte wysłodki o zawartości suchej substancji 23%, z szybkością 144 kg/godzinę, za pomocą przenośnika ślimakowego o zmiennej szybkości. Do górnego zbiornika dodawano również wodę lub sok, łącznie w ilości 720 kg/godzinę, tak że stosunek wody do wysłodków wynosił 5:1. Sok przyrządzono zazwyczaj dodając 145 kg/godzinę wody demineralizowanej do 575 kg/godzinę soku obiegowego.

Mieszaninę wysłodków i soku wypompowywano z otwartego zbiornika, po czym większość wysłodków oddzielano przepuszczając mieszaninę przez worek wykonany z plastikowej siatki. Wysłodki odciskano w półtechnicznej prasie śrubowej i suszono w półtechnicznej suszarce obrotowej. Sok rozdzielano na dwa strumienie, z których jeden zawracano tak, jak to opisano powyżej. Sok z prasy również zawracano. Sok odprowadzany zawierał 2,5% części stałych. Sok kierowano do urządzenia Westphalia Separator (rodzaj ciągłej wirówki), z której usuwano resztę wysłodków w postaci szlamu o zawartości suchej substancji 10%, z szybkością

1,5 kg/godzinę.

Sok zatężono następnie z 2,5 do 35% składników stałych w wyparce próżniowej wykonanej z elementów ze szkła Corning QVF. Do wyparki pracującej pod zmniejszonym ciśnieniem o temperaturze 60-80°C wprowadzano porcje po 75 dm3.

Zatężony sok suszono w wyparce rozpyłowej (Niro Production Minor) przy temperaturze wlotowej 200°C oraz temperaturze wylotowej 90°C. Suszono sok z szybkością 10,4 kg/godzinę uzyskując 4 kg/godzinę proszku o zawartości suchej substancji 92%.

Przykład III. Dodawanie włókien suszonych rozpyłowo do cukru granulowanego na mokro (dodatek 5% włókien).

167 156

Przepis ogólny:

1. Granulowany cukier zwilżono za pomocą silnie rozpylonego syropu włókien (20 RDS, 2,5% dodanej wody), z zastosowaniem odpowiedniego mieszalnika, np. mieszalnika wstęgowego lub łopatkowego.

2. Dodano odpowiednią ilość proszku włókien suszonego rozpyłowo przy ciągłych obrotach mieszalnika.

3. Wilgotną mieszaninę włókien i cukru wysuszono w suszarce fluidyzacyjnej lub granulatorze.

Przykład konkretny (dla partii 2 kg zawierającej 5% włókien; syrop z włóknami - 58% włókien, 13% cukru, 20 rDs)

1. Granulowany cukier w ilości 1877g odważono w mieszalniku.

2. 59g syropu z włókien o 20 RDS rozpylono w celu zwilżenia granulowanego cukru.

3. Dodano 160g proszku z włókien suszonych rozpyłowo, do uzyskania ostatecznej zawartości włókien 5%.

4. Produkt wysuszono w granulatorze,

Przykład IV. Powlekanie granulowanego cukru syropem zawierającym włókna w złożu fluidalnym.

Przepis ogólny:

1. Suszarkę fluidyzacyjną stożkową napełniono granulowanym cukrem.

2. Złoże cukru ogrzano do temperatury 80°C.

3. Podgrzane złoże cukru spryskiwano syropem zawierającym włókna (20 RDS). Szybkość natrysku była początkowo niewielka, ale została podwojona po 15 minutach.

Całkowity czas cyklu wynosił 30 minut.

Przykład konkretny (dla partii 10 kg, zawartość włókien 5%).

1. Syrop o zawartości 58% włókien, 20 RDS, 13% cukru.

Do stożkowej suszarki fluidyzacyjnej dodano 9,05 kg granulowanego cukru.

2. Syrop zawierający włókna dodawano z szybkością 80 ml/minutę przez 15 minut. Łącznie dodano 3,45 kg syropu zawierającego włókna.

3. Temperatura na wlocie wynosiła 80°C, a na wylocie 45°C.

Przykład V. Produkt cukrowy wytworzony sposobem według wynalazku, zawierający rozpuszczalne włókno zastosowano jako bezpośredni zamiennik cukru w recepturach o dużej zawartości cukru. Produkt cukrowy stosowany w recepturach zawierał cukier oraz około 3% wagowych rozpuszczalnych w wodzie włókien pokarmowych z buraka cukrowego.

Ciasto czekoladowe:

ml soku cytrynowego

200 ml mleka

125 mg margaryny

250 mg kompozycji cukrowej

150 g jajek

225 g mąki pełnej ml proszku do pieczenia g proszku kakaowego wynik dobry - ciasto lekkie i wilgotne

Ciasteczka owsiane:

175 g mąki samorosnącej ml proszku do pieczenia

175 g produktu cukrowego

175 g margaryny g płatków owsianych g syropu wynik dobry - kruche, dobry smak

16*7156

Płatki czekoladowe:

g margaryny

175 g produktu cukrowego g jajek kropli esencji waniliowej g pokruszonych orzechów włoskich

175 g mąki samorosnącej

2,5 ml wodorowdolanu sodowego g pastylek czekoladowych wynik umiarkowany - nieznacznie gumowate

Amerykańskie ciasteczka czekoladowe:

g czekolady pełnej

125 g margaryny

175 g produktu cukrowego

100 g jajek

100 g mąki samorosnącej g pokruszonych orzechów wynik dobry

Paluszki karmelowe:

Kruche ciasto:

125 g margaryny g produktu cukrowego

175 g mąki Polewa karmelowa:

200 g mleka skondensowanego

125 g margaryny

125 g kompozycji cukrowej g syropu

Wykonanie rdzenia: umieszczono wszystkie składniki w mieszarce Kenwood i miksowano do momentu, aż z mieszaniny utworzyła się kulka. Rozwałkowano i ułożono w płytkiej brytfance. Pieczono w temperaturze 180°C przez 15-20 minut, na złoto-brązowy kolor.

Polewa: umieszczono wszystkie składniki na patelni. Ogrzewano łagodnie do rozpuszczenia produktu cukrowego według wynalazku. Powoli doprowadzono mieszaninę do wrzenia z ciągłym mieszaniem. Gotowano przez 7 minut. Rozprowadzono na rdzeniu i pozostawiono do ostygnięcia i zestalenia się. Można polać warstwą czekolady.

Wynik dobry.

Przykład VI. Przeprowadzono doświadczenia w celu zbadania zdolności produktu cukrowego wytworzonego sposobem według wynalazku, w którym cukier jest powleczony rozpuszczalnym włóknem do obniżania poziomu cholesterolu we krwi.

Sposób badania włókien w celu sprawdzenia, czy są one potencjalnymi środkami obniżającymi poziom cholesterolu znormalizowany. Zastosowano szereg technik obejmujących badania na zwierzętach i próby kliniczne.

Badania w celu sprawdzenia zdolności włókien z buraka cukrowego do obniżania poziomu cholesterolu we krwi przeprowadzono we współpracy z Institute of Food Research (Instytutem Badania Żywności), Norwich, w którym zastosowano badania na szczurach w celu dokonania oceny szeregu różnych materiałów włóknistych. Przyjęty model badań na zwierzętach z powodzeniem wykazał zdolność włókien do obniżania poziomu cholesterolu w przypadku tych włókien, odnośnie których wiadomo, że obniżają poziom cholesterolu u ludzi.

W niepublikowanej pracy wykazano, że włókna z buraka cukrowego (Beta Fibrę) wytwarzane przez British Sugar pic. obniżają poziom cholesterolu we krwi zarówno u zwierząt doświadczalnych przy zastosowaniu wyżej wspomnianej metodyki (Johnson i inni, British Journal of Nutrition, w druku), jak i w próbach klinicznych prowadzonych na zdrowych pacjentach (Morgan i inni, 1989), oraz osobach chorych na cukrzycę (Travia i inni, w druku).

166 156

Przeprowadzono następujące eksperymenty w celu wykazania skuteczności działania włókien stosowanych w produkcie cukrowym otrzymanym sposobem według wynalazku.

Metodyka

W przypadku każdej z opisanych diet zastosowano grupy zwierząt, samców szczurów Wistar o żywej wadze około 100 g. Eksperyment rozpoczęto podając wszystkim grupom zwierząt przez 2 tygodnie przedtestowy półsyntetyczny pokarm. Przez pierwsze 4 dni pokarm podawano w ilości ad libitum, a przez następne 10 dni w ilości stanowiącej 80% poprzednio zjedzonego pokarmu, aby uzyskać dawkę, która będzie regularnie zjadana w czasie prób.

Po okresie przedtestowym jedną grupę zwierząt, grupę 0, zabito jako ujemną grupę kontrolną, kontynuując badania pozostałych grup zgodnie z przyjętą metodyką.

Wybrano następujące grupy eksperymentalne:

grupa 1 - podstawowa kontrola (pokarm półsyntetyczny + celuloza) grupa 2 - traktowanie A (pokarm półsyntetyczny + rozpuszczalne włókno z buraka cukrowego) grupa 9 - Kontrolna C (pokarm półsyntetyczny wysokocholesterolowy + celuloza) grupa 10- traktowanie CA (pokarm półsyntetyczny wysokocholesterolowy + rozpuszczalne włókno z buraka cukrowego)

Po okresie przedtestowym zwierzęta w sposób przypadkowy przydzielono do każdej z grup. W razie potrzeby dokonywano powtórnego przypadkowego wyboru tak, aby wyrównać wagi ciała.

Bezpośrednio po przypadkowym doborze, ale przed rozpoczęciem prób zwierzęta głodzono pobierając w stanie przegłodzonym próbki krwi na początku próby. Kolejne próbki pobierano po 28 dniach diety, gdy zwierzęta były również w stanie przegłodzonym, po czym zwierzęta zabijano.

Wyliczono, że wymagana ilość pokarmu wynosiła 15,4 g/dzień, co umożliwiło podawanie wszystkim zwierzętom 1,26 g wielocukru nieskrobiowego, w postaci celulozy /włókien kontrolnych, odnośnie których wiadomo, że obniżają poziom cholesterolu/ lub włókien z buraka cukrowego /traktowanie A i CA/.

Codziennie przez cały okres badań śledzono spożycie pokarmu. Na początku i końcu każdego okresu prób oznaczano wagę, po czym pobierano krew.

Pobierano próbki krwi po około 1 ml, po czym natychmiast odwirowywano je. Oddzielano surowicę i przechowywano ją w temperaturze -20°C aż do wykonania analizy na zawartość cholesterolu za pomocą dostępnego w handlu zestawu do analiz CHOD-PAP, C-system Boehringer, Wielka Brytania.

Wyniki analizowano z wykorzystaniem analizy wariancyjnej z modelami regresji wielokrotnej, wyliczając najmniejsze istotne różnice /LSD/ z wykorzystaniem niewyjaśnionej wariancji.

Współczynniki C1, C2, C9 i C10 stanowią średnie wielkości zmiany poziomu cholesterolu w surowicy dla grup, którym podawano różne pożywienie, będące niewyjaśnioną wariancją wykorzystywaną do wyliczania LSD. Wyniki eksperymentu przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Zmiana poziomu cholesterolu w surowicy prsegłodzonych szczurów, którym podawano pokarm kontrolny, oraz pokarm zawierający rozpuszczalne włókna z buraka cukrowego

	Pokarm	Zmiana w poziomie cholesterolu /dzień 28-1/	LSD
Grupa 1	Kontrolna	C1	-0,1464^b	0,4203
2	Traktowanie A	C2	-0,4729^ab
9	Kontrolna C	C9	0,6860b	0,4203
10	Traktowanie CA	C10	0,0773“

167 156

Wielkości Średnie z różnymi literami jako indeksami są w sposób znaczący różne /P> 0,05/.

Na podstawie powyższych wyników można stwierdzić, że poziom cholesterolu jest znacznie niższy w obydwu grupach poddanych traktowaniu A i CA w porównaniu z odpowiednimi grupami kontrolnymi. W przypadku grupy kontrolnej C różnica ta była statystycznie istotna na poziomie 5%. W przypadku podstawowej grupy kontrolnej różnica była taka, że nie osiągnęła istotności statystycznej.

Doświadczenie to wykazało, że rozpuszczalne włókna wytworzone sposobem przedstawionym w opisie po wprowadzeniu do karmy dla szczurów w umiarkowanej ilości /około 8%/, podobnie jak same pełne włókna z buraka cukrowego, w znacznym stopniu obniżają poziom cholesterolu w surowicy.

Model doświadczeń na zwierzętach zastosowany w badaniach jest zbliżony do modelu opisanego przez Johnsona i innych, 1990, w ich pracy nad włóknami Beta Fibre. Z tego względu można oczekiwać, że jeśli rozpuszczalne włókna z buraka cukrowego zastosuje się w badaniach klinicznych, to z pewnością doprowadzi to do znacznego obniżenia poziomu cholesterolu w surowicy.

Zrozumiałe jest, że wynalazek został opisany powyżej jedynie przykładowo oraz że można dokonać modyfikacji w szczegółach, w zakresie objętym wynalazkiem.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania produktu spożywpoego znamiznny tym, że cukier pokeywa siy nieżelującym, rozpuszczalnym w wodzie włóknem pokarmowym, zwłaszcza włóknem pokarmowym z buraka cukrowego, korzystnie z wysłodków buraczanych, otrzymanym przez wyestrahowanie tego włókna wodą w temperaturze powyżej 80°C, stosując 90-99% wagowych cukru i 1-10% wagowych nieżelującego rozpuszczalnego w wodzie włókna pokarmowego, po czym otrzymany produkt cukrowy ewentualnie nanosi się na inne składniki lub łączy się z innymi składnikami.

2.Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się około 3% wagowych włókna pokarmowego.