PL232067B1 - Sposób wytwarzania napoju z serwatki i napój z serwatki - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania napoju z serwatki i napój z serwatki nadający się do bezpośredniego spożycia. Sposób polegający na odtłuszczeniu, oddzieleniu zawiesin i pyłów, pasteryzacji, chłodzeniu, przeprowadzeniu ultrafiltracji oraz stosowaniu szczepów bakteryjnych w celu przeprowadzenia fermentacji i dodatku znanych komponentów smakowych, charakteryzuje się tym, że serwatkę po pasteryzacji schładza się do temperatury około 45°C i prowadzi ultrafiltrację, a otrzymany koncentrat biologicznie czynnych białek serwatkowych poddaje się jednemu ze znanych sposobów pasteryzacji w temperaturze 72 - 85°C przez minimum 15 sekund, a następnie szybko schładza do temperatury 37 - 45°C i prowadzi się proces fermentacji probiotycznymi szczepami bakteryjnymi o udokumentowanych właściwościach probiotycznych oraz enzymatyczny rozkład laktozy w tej samej temperaturze, po czym do napoju dodaje się znane komponenty smakowe jak: koncentraty, wsady owocowe, zioła, herbaty, a następnie całość miesza się, schładza i pakuje w znany sposób. Zgłoszenie obejmuje też napój z serwatki w 1000 ml jego formy płynnej, który zawiera: naturalnych białek serwatkowych w ilości od 3,00% do 14,00% wagowych, laktozę w ilości od 0,01% do 0,50 % wagowych, tłuszczu w ilości od 0,05% do 3,00% wagowych, wyselekcjonowane kultury bakterii probiotycznych w ilości od 0,005% do 0,06% wagowych, dodatki smakowe w ilości od 7,0% do 10% wagowych, pH napoju w zakresie 3,8 - 4,5.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania napoju z serwatki i napój z serwatki nadający się do bezpośredniego spożycia.

Produkt ten charakteryzuje się naturalnym składem, brakiem konserwantów i barwników oraz wysoką zawartością naturalnych białek serwatkowych. Serwatka jest wartościowym produktem ubocznym powstającym przy produkcji serów podpuszczkowych i tylko w niewielkim stopniu jest wykorzystywana w żywieniu człowieka.

Znane jest ze zgłoszenia patentowego nr P. 169383 zagospodarowanie serwatki po produkcji serów dojrzewających tzw. słodkiej serwatki o wartości pH około 6,2-6,5 do produkcji ukwaszonych napojów mleczno-serwatkowych tzw. rewitów lub też napojów śmietankowo-serwatkowych. W produkcji rewitów serwatkę słodką o wartości pH około 6,5 podgrzewa się do temperatury 70°C, a następnie filtruje, po czym miesza z mlekiem w stosunku 1:2. Do mieszanki wprowadza się około 0,9% soli kuchennej lub 4-65 cukru. Tak przygotowaną mieszankę pasteryzuje się, a po ochłodzeniu zaszczepia szczepionką bakterii jogurtowych i fermentuje do wartości pH 4,2-4,5, podobnie jak przy produkcji jogurtów.

W produkcji napojów mleczno-serwatkowych o smaku owocowym, słodką serwatkę o wartości pH 6,5 miesza się z mlekiem w dowolnych proporcjach, po czym mieszankę uzupełnia się sokami lub syropami owocowymi o wartości pH zbliżonej do pH mleka, następnie dodaje stabilizatory, pasteryzuje lub sterylizuje i po schłodzeniu pakuje w butelki lub plastikowe kubki czy też opakowania kartonowe.

Z opisu patentowego CN 102511565(A) znany jest sposób wytwarzania fermentowanego napoju serwatkowego zawierającego L-karnitynę. Sposób ten polega na tym, że do wody dodaje się: proszek serwatkowy, L-karnitynę, odtłuszczone mleko w proszku, chlorek potasowy, heksametafosforan sodowy, monostearynian gliceryny i po wymieszaniu całość pozostawia się w temperaturze 35-42°C przez 20-40 minut, po czym zaszczepia kulturą Lactobacillus w celu uzyskania fermentowanego napoju z serwatki.

Z polskiego opisu patentowego PL 170 216 znany jest sposób wytwarzania napojów owocowych z serwatki polegający na odtłuszczeniu, oddzieleniu zawiesin i pyłów, pasteryzacji, schłodzeniu oraz dodatku: cukrów, koncentratów owocowych, barwników spożywczych, aromatów i całą serwatkę z wszelkimi dodatkami smakowo-aromatycznymi doprowadza się do wartości pH 3,91-4,15, najkorzystniej do wartości pH 4,00 przy pomocy kwasów dopuszczonych do żywności i przy tej wartości pH całość podgrzewa się do temperatury 65-95°C, najkorzystniej 85°C, a następnie pakuje na gorąco, po czym schładza się.

Znany jest również sposób wytwarzania tzw. szampana serwatkowego polegający na zmieszaniu serwatki po produkcji twarogu o wartości pH około 4,6 z wodą w stosunku 1:1, następnie dodaniu cukru w ilości około 9,0%, pasteryzacji mieszaniny, dodatku karmelu, schłodzeniu do temperatury 18-20°C i dodatku zaczynu drożdżowego, a następnie fermentacji przez 3-4 godziny. Po czym produkt schładza się do temperatury 10°C, nalewa do butelek i przechowuje w niskiej temperaturze. Trwałość jego wynosi kilka dni. Metoda ta przewiduje dodatek esencji smakowych po fermentacji i schłodzeniu mieszanki. Napój ten występuje również pod nazwą „serwowit” zgodnie z polskim opisem patentowym nr 142 648.

Opatentowano również za nr PL 170 546 sposób wytwarzania napojów z serwatki polegający na spasteryzowaniu i chłodzeniu serwatki oraz dodatku szczepu drożdży Kluyveromyces lactis i Kluyveromyces fragilis i prowadzeniu fermentacji w temperaturze 25°C przez 24 godziny. Po fermentacji do serwatki dodaje się śmietankę w ilości 1-10% o zawartości 9-30% tłuszczu i kwasowości 15-32°SH z dodatkiem 0,01-1% preparatu lipolitycznego i całość przetrzymuje się w temperaturze 18-20°C przez 24 godziny. Następnie dodaje się komponenty smakowo-zapachowe i barwiące, całość homogenizuje się, pasteryzuje i dozuje do hermetycznie zamykanych opakowań.

W innych sposobach serwatkę o wartości pH około 6,5 przed jej wykorzystaniem do produkcji napojów owocowych lub innych poddaje się procesowi ultrafiltracji, nanofiltracji lub obu tych procesów łącznie w celu oddzielenia białka i soli mineralnych, a następnie klarowny filtrat zaprawia się koncentratami owocowymi lub esencjami, dodaje cukier, pasteryzuje, schładza i pakuje aseptycznie.

Znane i stosowane metody pozwalają jedynie na uzyskiwanie koncentratów, izolatów, hydrolizatów w postaci wysokoprzetworzonych suszonych białek serwatkowych, które składają się głównie z laktozy, a ich konsystencja to drobno zmielony suchy proszek. Natomiast odpowiedni napój uzyskuje się przez rozpuszczenie w wodzie tych izolatów, hydrolizatów i koncentratów białka serwatkowego. W trakcie tego wieloetapowego procesu dochodzi do zmiany funkcji biologicznych białek, przez co tracą one

PL 232 067 B1 wiele właściwości jakie posiadają naturalne białka w pierwotnej postaci. Literatura branżowa z zakresu żywienia człowieka, biotechnologii, przetwórstwa mleka jednoznacznie wskazuje, że pod wpływem obróbki termicznej dochodzi do następujących przemian w białku:

- zmian dostępności aminokwasów,

- inaktywacji enzymów,

- reakcji Maillarda.

W wyniku ogrzewania produktów zawierających w swoim składzie białka i cukry redukujące, dochodzi do obniżenia wartości odżywczej białek, co przypisuje się głównie reakcjom Maillarda. W wyniku reakcji pomiędzy wolnymi grupami aminokwasowymi białek a grupami aldehydowymi cukrów wytwarzają się połączenia odporne na działanie enzymów proteolitycznych. Są to zjawiska niekorzystne związane z powstawaniem kompleksów białkowo-laktozowych utrwalonych za pomocą wiązań krzyżowych. Stosowanie bardzo wysokich temperatur dochodzących do 150°C w trakcie suszenia w wieżach rozpyłowych wpływa na wyżej wymienione niekorzystne zmiany. Szczególnie dotyczą one ograniczeń w dostępności dla organizmu ludzkiego, a zawartych w białkach serwatkowych aminokwasów takich jak: lizyna (aminokwas wzrostowy), metionina, a także kwas glutaminowy i kwas asparginowy.

Dodatkowo zniszczeniu ulegają w dużej ilości witaminy, które zawarte są w serwatce przed procesami związanymi z produkcją: koncentratów, izolatów i hydrolizatów białek serwatki. W trakcie uzyskiwania hydrolizatów przełamaniu ulegają łańcuchy aminokwasów, przez co białko może mieć gorzki smak w zależności od liczby procesów hydrolizy. Natomiast uzyskiwanie izolatów białka serwatkowego powoduje utratę części ich pożytecznych funkcji. W rezultacie napoje przygotowane na bazie izolatów, koncentratów i hydrolizatów białek serwatki w formie suszonej tracą wiele właściwości, które posiada serwatka w swojej pierwotnej postaci.

Według wynalazku sposób wytwarzania napoju z serwatki polegający na odtłuszczeniu, oddzieleniu zawiesin i pyłów, pasteryzacji, chłodzeniu, przeprowadzeniu ultrafiltracji oraz stosowaniu szczepów bakteryjnych w celu przeprowadzenia fermentacji i dodatku znanych komponentów smakowych, charakteryzuje się tym, że serwatkę po pasteryzacji schładza się do temperatury około 45°C i prowadzi ultrafiltrację, a otrzymany koncentrat biologicznie czynnych białek serwatkowych poddaje się jednemu ze znanych sposobów pasteryzacji w temperaturze 72-85°C przez minimum 15 sekund, a następnie szybko schładza do temperatury 37-45°C i prowadzi się proces fermentacji probiotycznymi szczepami bakteryjnymi o udokumentowanych właściwościach probiotycznych oraz enzymatyczny rozkład laktozy przez kilka do kilkunastu godzin w tej samej temperaturze, po czym do napoju dodaje się znane komponenty smakowe jak: koncentraty, wsady owocowe, zioła, herbaty, a następnie całość miesza się, schładza i pakuje w znany sposób.

Jako probiotyczne szczepy bakteryjne stosuje się szczepy: ABT-1 (Chr.Hansen), Lactobacillus ramnosus, Bifidobacterium animalis ssp. lactis (BB12), YC-X16 (Ch Hansen), jogurtowe Delvo, a enzymatyczny rozkład laktozy prowadzi się za pomocą enzymu laktazy.

Napój z serwatki według wynalazku w 1000 ml jego formy płynnej zawiera: naturalnych białek serwatkowych w ilości od 3,00% do 14,00% wagowych, laktozę w ilości od 0,01% do 0,50% wagowych, tłuszczu w ilości od 0,05% do 3,00% wagowych, wyselekcjonowane kultury bakterii probiotycznych w ilości od 0,005% do 0,06% wagowych, dodatki smakowe w ilości 7% do 10% wagowych, pH w zakresie 3,8-4,5.

Napój z serwatki zawierający w swoim składzie od 8,00% do 14,00% wagowych naturalnych białek serwatkowych nosi cechy napoju probiotycznego wysokobiałkowego, a zawierający w swoim składzie od 3,00% do 5,00% wagowych naturalnych białek serwatkowych jest napojem probiotycznym niskobiałkowym.

Sposób według wynalazku pozwala wyprodukować napoje z naturalnej nieprzetworzonej serwatki w jednym ciągu technologicznym, eliminując z rynku produkcję napojów z zastosowaniem serwatki w proszku lub wykorzystując suszone białka serwatkowe, które głównie składają się z laktozy, a jej konsystencja to drobno zmielony higroskopijny, suchy proszek. Zastosowany według wynalazku proces fermentacji oraz enzymatyczny rozkład laktozy po ultrafiltracji, pozwoli uzyskać pożądane walory smakowe w pełni zachowując wartości odżywcze białka, jak również obniżyć wskaźnik laktozy w produkcie, a nawet całkowicie go wyeliminować. Naturalny kwas spożywczy wytwarzany w produkcie w wyniku przeprowadzanej fermentacji pozwala na to, aby produkt uzyskał odpowiednie pH w zakresie 3,8-4,5, co ma wpływ na jego trwałość oraz smak orzeźwiający.

PL 232 067 B1

Dzięki temu możliwe jest wyprodukowanie napojów wyróżniających się bardzo dobrymi właściwościami. Są to produkty całkowicie naturalne, bezlaktozowe lub o niskim poziomie laktozy, które przyczynią się do wyeliminowania sztucznych dodatków, konserwantów i barwników. Napój uzyskany sposobem według wynalazku ma doskonały skład chemiczny, ponieważ białka zawarte w serwatce, które są frakcjonowane metodą ultrafiItracji prowadzonej na zimno w niskiej temperaturze do 45°C, zachowują wszystkie biologiczne funkcje, nie niszczą struktury białek serwatkowych. Ponadto produkt ten może być wykorzystywany jako baza w produkcji innych artykułów spożywczych, co wpłynie na zapewnienie jego wysokich wartości odżywczych.

Uzyskany napój z serwatki jest napojem wysokobiałkowym, fermentowanym, niskolaktozowym lub pozbawionym w całości laktozy, z udziałem bakterii probiotycznych i z dodatkiem naturalnych smaków.

Prozdrowotny napój probiotyczny uzyskiwany jest z aktywnego mikrobiologicznie koncentratu białek serwatkowych oraz wyselekcjonowanych kultur bakterii probiotycznych. Badania potwierdziły, że produkt wykazuje korzystne dla zdrowia działanie w przewodzie pokarmowym poprzez immunomodulację oraz zachowywanie prawidłowej flory fizjologicznej.

Produkt dostarczy organizmowi najlepiej przyswajalne występujące w przyrodzie białka serwatkowe. Aktywna mikrobiologicznie flora bakteryjna o potwierdzonych cechach probiotycznych pozwoli na uzyskanie właściwości prozdrowotnych produktu. Zdolność do zachowania właściwej pracy układu pokarmowego wzrośnie. Z uwagi na minimalną zawartość laktozy oraz przyswajalne białko serwatkowe w naturalnej postaci, napój może być stosowany przez alergików i może mieć również specjalne zastosowanie medyczne. Produkt w formie płynnej ułatwi wykorzystywanie zdrowotnych funkcji białek serwatkowych.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w następujących przykładach.

P r z y k ł a d 1

Naturalną nie przetworzoną słodką serwatkę otrzymaną przy produkcji serów podpuszczkowych przekazuje się do magazynowania przez kilka godzin w temperaturze chłodzenia 8°C. Następnie serwatkę poddaje się wirowaniu w temperaturze około 45°C w celu pozbawienia tłuszczu mlecznego i pyłu kazeinowego, co jest konieczne dla uzyskania produktu beztłuszczowego zawierającego tylko białka serwatkowe.

Po odwirowaniu prowadzi się pasteryzację w temperaturze 70-75°C przez minimum 15 sekund, co odbywa się za pomocą sekcji wirująco-pasteryzującej, tak aby wyeliminować ryzyko denaturacji białek. Po pasteryzacji serwatkę schładza się do temperatury 45°C i przekazuje do zbiornika buforowego, a następnie do instalacji membranowej w celu wykonania ultrafiltracji, którą prowadzi się w temperaturze do 45°C pozwalającej na wykorzystanie białek serwatkowych do produkcji napojów, co zminimalizuje ilość procesów przetwarzania żywności i umożliwi pełne zachowanie składników odżywczych.

W wyniku ultrafiltracji następuje zagęszczanie serwatki i uzyskuje się dwie frakcje:

- koncentrat biologicznie czynnych białek serwatkowych (retentat), który posłuży do produkcji napojów probiotycznych wysokobiałkowych i niskobiałkowych,

- serwatkę odbiałczoną (permeat) o niskiej zawartości białka poniżej 0,30%, która jest bogata w makro i mikroelementy, sole mineralne, witaminy z grupy B, kwas pantotenowy, która posłuży do produkcji napoju izotonicznego.

Po ultrafiltracji koncentrat biologicznie czynnych białek serwatkowych poddaje się łagodnemu procesowi pasteryzacji w zbiorniku procesowym wyposażonym w mieszadło ramowe i wymiennik płytowy ciepła. W tym celu konieczne jest bardzo szybkie podniesienie temperatury do 72-75°C i pasteryzacji przez minimum 15 sekund oraz szybkie schładzanie do temperatury około 40°C, tak aby wszystkie właściwości produktu zostały zachowane.

Po pasteryzacji prowadzi się proces fermentacji probiotycznymi szczepami bateryjnymi dodając szczepy: YC-X16 (Ch Hansen) w ilości 0,1 g, ABT-1 (Chr. Hansen) w ilości 0,05 g, Lactobacillus ramnosus w ilości 0,05 g lub innych wyselekcjonowanych kultur bakterii probiotycznych o udokumentowanych właściwościach probiotycznych oraz enzymatyczny rozkład laktozy za pomocą enzymu laktaza. Fermentację i enzymatyczny rozkład laktozy prowadzi się przez około 10 godzin w temperaturze 37°C. Dzięki zastosowaniu rozkładu enzymatycznego laktozy i fermentacji możliwe jest uzyskanie produkt u o pH 3,8-4,5, co wpływa na atrakcyjny dla konsumenta smak, jak również o niskiej zawartości laktozy max do zawartości 0,5% wagowych, a nawet produktu całkowicie bezlaktozowego o właściwościach probiotycznych.

PL 232 067 B1

Po przeprowadzeniu procesu fermentacji do napoju dodaje się znane komponenty smakowe jak: koncentraty, wsady owocowe, zioła, herbaty itp., po czym całość miesza się i schładza do temperatury 6°C w zbiorniku procesowym, a następnie dozuje do hermetycznie zamykanych opakowań. Napój przechowuje się w pomieszczeniu o temperaturze <6°C przez 35 dni.

P r z y k ł a d 2

Probiotyczny wysokobiałkowy napój z serwatki w 1000 ml jego formy płynnej zawiera: naturalne białka serwatkowe w ilości 12% wagowych:

laktozę w ilości 0,01% wagowych tłuszcz w ilości 0,05% wagowych szczepy bakterii z rodzaju ABT-1 (Chr.Hansen) w ilości 0,005% wagowych, Lactobacillus ramnosus w ilości 0,005% wagowych, jogurtowe Delvo w ilości 0,01% wagowych, dodatek smakowy egzotyczny w ilości 8,0 % wagowych, pH napoju 4,30.

Produkt według wynalazku zawiera jedynie naturalne białka serwatkowe, które są łatwo trawione i przenoszone z żołądka do jelita, gdzie są szybko absorbowane i wykorzystywane przez organizm do budowy białek ustrojowych. Białka serwatkowe według FAO/WHO są jednymi z białek o najwyższej wartości biologicznej (BV). Laktoza w małych ilościach jest wskazana, gdyż sprzyja powstawaniu w jelitach ochronnej mikroflory, która fermentując laktozę do kwasu mlekowego, tworzy w nich właściwe środowisko. Dodatkowo cukier ten przyśpiesza absorpcję wapnia pożywienia, co wpływa ochronnie na kości i stan uzębienia.

Obecność mikroflory probiotycznej wspomaga leczenie różnych chorób i schorzeń m.in.: zapobiega zaparciom, pobudza perystaltykę jelit, są skuteczne w profilaktyce i leczeniu biegunki, służą jako pomoc w leczeniu zakażenia Helicobacter pylori.

P r z y k ł a d 3

Probiotyczny napój niskobiałkowy jest napojem fermentowanym bezlaktozowym ze zwiększonym udziałem wyselekcjonowanych kultur bakterii probiotycznych i dodatku naturalnych smaków owocowych, który w 1000 ml jego formy płynnej zawiera:

naturalne białka serwatkowe w ilości 4% wagowych, laktozę w ilości 0,01 % wagowych, tłuszcz w ilości 3,0% wagowych, szczepy bakterii z rodzaju: Bifidobacterium animalis ssp. lactis (BB12) w ilości 0,01% wagowych, Lactobacillus ramnosus w ilości 0,005% wagowych, jogurtowe Delvo w ilości 0,01%wagowych, dodatek smakowy wiśniowy, egzotyczny, czarna porzeczka w ilości 7% do 9% wagowych, pH napoju 4,18.

Zwiększona koncentracja bakterii z rodzaju Bifidobacterium są jednymi z najważniejszych drobnoustrojów zasiedlających przewód pokarmowy człowieka i zwierząt. Jak wykazały badania są również jednym z pierwszych mikroorganizmów zasiedlających jałowy przewód pokarmowy noworodka. Bifidobakterie obniżając pH treści jelita przyczyniają się do zmniejszenia poziomu licznych szkodliwych substancji.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania napoju z serwatki, polegający na odtłuszczeniu, oddzieleniu zawiesin i pyłów, pasteryzacji, chłodzeniu, przeprowadzeniu ultrafiltracji oraz stosowaniu szczepów bakteryjnych w celu przeprowadzenia fermentacji i dodatku znanych komponentów smakowych, znamienny tym, że serwatkę po pasteryzacji schładza się do temperatury około 45°C i prowadzi ultrafiltrację, a otrzymany koncentrat biologicznie czynnych białek serwatkowych poddaje się jednemu ze znanych sposobów pasteryzacji w temperaturze 72-85°C przez minimum 15 sekund, a następnie szybko schładza do temperatury 37-45°C i prowadzi się proces fermentacji probiotycznymi szczepami bakteryjnymi o udokumentowanych właściwościach probiotycznych oraz enzymatyczny rozkład laktozy w tej samej temperaturze, po czym do napoju dodaje się znane komponenty smakowe jak: koncentraty, wsady owocowe, zioła, herbaty, a następnie całość miesza się, schładza i pakuje w znany sposób.

PL 232 067 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces fermentacji probiotycznymi szczepami bakteryjnymi i enzymatyczny rozkład laktozy prowadzi się przez kilka do kilkunastu godzin.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako probiotyczne szczepy bakteryjne stosuje się szczepy YC-X16 (Ch Hansen).

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako probiotyczne szczepy bakteryjne stosuje się szczepy ABT-1 (Chr.Hansen).

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako probiotyczne szczepy bakteryjne stosuje się szczepy Lactobacillus ramnosus.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako probiotyczne szczepy bakteryjne stosuje się szczepy Bifidobacterium animalis ssp. lactis (BB12).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako probiotyczne szczepy bakteryjne stosuje się szczepy jogurtowe Delvo.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że enzymatyczny rozkład laktozy prowadzi się za pomocą enzymu laktazy.

9. Napój z serwatki, otrzymany sposobem określonym w zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że w 1000 ml jego formy płynnej zawiera: naturalnych białek serwatkowych w ilości od 3,00% do 14,00% wagowych, laktozę w ilości od 0,01% do 0,50% wagowych, tłuszczu w ilości od 0,05% do 3,00% wagowych, wyselekcjonowane kultury bakterii probiotycznych w ilości od 0,005% do 0,06% wagowych, dodatki smakowe w ilości od 7,0% do 10% wagowych, pH napoju w zakresie 3,8-4,5.