PL241325B1 - Sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego oraz zatężony sok brzozowy otrzymany tym sposobem - Google Patents
Sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego oraz zatężony sok brzozowy otrzymany tym sposobem Download PDFInfo
- Publication number
- PL241325B1 PL241325B1 PL430407A PL43040719A PL241325B1 PL 241325 B1 PL241325 B1 PL 241325B1 PL 430407 A PL430407 A PL 430407A PL 43040719 A PL43040719 A PL 43040719A PL 241325 B1 PL241325 B1 PL 241325B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- reverse osmosis
- product
- birch sap
- juice
- concentrate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 title claims abstract description 57
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 title claims abstract description 57
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims abstract description 35
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 41
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 claims description 4
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 3
- CHHHXKFHOYLYRE-UHFFFAOYSA-M 2,4-Hexadienoic acid, potassium salt (1:1), (2E,4E)- Chemical compound [K+].CC=CC=CC([O-])=O CHHHXKFHOYLYRE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 2
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 claims description 2
- 235000010241 potassium sorbate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004302 potassium sorbate Substances 0.000 claims description 2
- 229940069338 potassium sorbate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000004097 EU approved flavor enhancer Substances 0.000 claims 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 claims 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims 1
- 235000019264 food flavour enhancer Nutrition 0.000 claims 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 claims 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 claims 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims 1
- 235000008504 concentrate Nutrition 0.000 description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 12
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 7
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 4
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- 235000021579 juice concentrates Nutrition 0.000 description 2
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000009109 Betula pendula Nutrition 0.000 description 1
- 241000219430 Betula pendula Species 0.000 description 1
- 244000089654 Betula populifolia Species 0.000 description 1
- 241001520764 Betula pubescens Species 0.000 description 1
- 208000037271 Cystoid macular dystrophy Diseases 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 201000010206 cystoid macular edema Diseases 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 235000021580 ready-to-drink beverage Nutrition 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
- A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Preparation or treatment thereof
- A23L2/38—Other non-alcoholic beverages
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
- A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Preparation or treatment thereof
- A23L2/70—Clarifying or fining of non-alcoholic beverages; Removing unwanted matter
- A23L2/72—Clarifying or fining of non-alcoholic beverages; Removing unwanted matter by filtration
- A23L2/74—Clarifying or fining of non-alcoholic beverages; Removing unwanted matter by filtration using membranes, e.g. osmosis, ultrafiltration
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/105—Plant extracts, their artificial duplicates or their derivatives
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K36/00—Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
- A61K36/18—Magnoliophyta (angiosperms)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Natural Medicines & Medicinal Plants (AREA)
- Botany (AREA)
- Mycology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Alternative & Traditional Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Non-Alcoholic Beverages (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest sposób przedstawiony na schemacie otrzymywania zatężonego soku brzozowego o wysokiej trwałości i o szerokim spektrum zastosowań w przemyśle spożywczym jako napój gotowy do spożycia gdzie sucha masa, korespondująca ściśle z zawartością cukrów, wynosi od 2 do 6%. Surowcem wyjściowym jest sok z pnia brzozy, który poddaje się mechanicznej filtracji wstępnej, a następnie przeprowadza się osmozę odwróconą w celu zagęszczenia soku. Osmozę odwróconą prowadzi się w warunkach niskociśnieniowych w zakresie od 2 bar do 6 bar tak długo aby zawartość suchej masy w półprodukcie wynosiła od 2% do 6%. Następnie uzyskany półprodukt w postaci koncentratu poddaje się mikrofiltracji w warunkach jałowych stosując filtry o porach mniejszych niż 0,8 µm.
Description
PL 241 325 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego oraz zatężonym sok brzozowy otrzymany zgodnie z tym sposobem o wysokiej trwałości i o szerokim spektrum zastosowań w przemyśle spożywczym jako napój gotowy do spożycia.
Łączne wykorzystanie dwóch technik przetwórczych do otrzymywania napojów na bazie soków drzewnych, w danej kolejności, tzn. mikrofiltracji i osmozy odwróconej, jest rozwiązaniem znanym i stosowanym do przetwórstwa soków, w tym brzozowego. Przykładem pracy opisującej to zastosowanie może być raport „Micro-, ultra- and nanofiltration - RO and membrane distillation - Functions and applications” przedstawiony przez Knuda Christensena i współpracowników z Uniwersytet Południowej Danii Nordic Filtration Symposium, 2008 (Concentration of birch sap using MF, RO and DCMD; https://tiny.pl/ttk37). W koncepcji tej postawiony został jednak odmienny cel niż w przedmiotowym wynalazku, tzn. uzyskiwany był syrop o wysokiej zawartości suchej masy osiągający wartości co najmniej 60%, stanowiący wyłącznie dodatek smakowy, nie zaś napój gotowy do spożycia. Opisana w tej publikacji metoda nie pozwala więc otrzymać soku gotowego do spożycia o wysokich walorach smakowych i prozdrowotnych. Produktem wyjściowym był w opisywanej metodzie sok uzyskany w wyniku nawiercania pnia drzewa, które poprzedzało pozyskiwanie surowca do przetwórstwa. Etapy procesu opisanego w powyższej pracy to:
a) usunięcie z soku dużych obiektów przez odfiltrowanie na sitach;
b) mikrofiltracja prowadzona w celu usunięcia mikroorganizmów;
c) osmoza odwrócona pozwalająca na usunięcie wody, w tym etapie uzyskiwany jest półprodukt o stężeniu około 16-17° Brix;
d) bezpośrednia kontaktowa destylacja membranowa, uzyskanie finalnego produktu o zawartości co najmniej 60% suchej masy.
Cechy charakterystyczne koncepcji metody opisanej w powyższej publikacji to:
- na etapie zagęszczania soku w procesie osmozy odwróconej zastosowane zostało duże ciśnienie robocze, dochodzące do 35 barów;
- stężenie półproduktu uzyskiwanego z osmozy odwróconej jest wysokie (16-17° Brix), przez co powstaje produkt bardzo słodki, nie nadający się do bezpośredniego spożycia;
- stężenie produktu końcowego jest bardzo wysokie (min. 60% suchej masy);
- zastosowany jest dodatkowy energochłonny proces - bezpośrednia kontaktowa destylacja membranowa, stosowana w celu dalszego zatężenia półproduktu pochodzącego z odwróconej osmozy.
W publikacji US 2014/0010930 opisano sposób otrzymywania koncentratu soku drzewnego w procesie dopuszczającym zastosowanie pasteryzacji w podwyższonej temperaturze, co wpływa na obniżenie wartości żywieniowych wyjściowego surowca poprzez unieczynnienie wielu substancji bioaktywnych.
Syrop roślinny np. brzozowy można rozcieńczyć, dodając wodę do konsystencji koncentratu lub soku, jednakże skład takiego napoju będzie się różnił od bezpośrednio otrzymanego soku lub koncentratu. W syropie występują barwne substancje, będące technologicznym skutkiem uzyskiwania syropu brzozowego.
Celem zatem wynalazku jest opracowanie metodyki uzyskiwania gotowego do spożycia zatężonego soku brzozowego, gdzie sucha masa wynosi od 2 do 6%, która byłaby całkowicie obojętna dla składu chemicznego i nie wiązała się z pojawieniem się jakichkolwiek nowych związków wynikających z przyjętej technologii.
Według wynalazku zatężony sok brzozowy stanowi napój gotowy do spożycia, gdzie sucha masa, korespondująca ściśle z zawartością cukrów, wynosi od 2 do 6%. Właściwości produktu uzyskano poprzez dobór metodyki według wynalazku.
Wynalazek dotyczy metodyki otrzymywania gotowego do spożycia zatężonego soku brzozowego, integrującej w jednym procesie technologicznym dwie metody membranowe, tj. odwróconą osmozę oraz mikrofiltrację. Nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie w metodyce według wynalazku najpierw osmozy odwróconej o danych parametrach, a następnie mikrofiltracji o danych parametrach, pozwala na uzyskanie cennego produktu, mającego szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym.
Istotą sposobu otrzymywania zatężonego soku brzozowego według wynalazku jest to, że jako surowiec wyjściowy stosuje się sok z pnia brzozy, który poddaje się mechanicznej filtracji wstępnej, a następnie przeprowadza się osmozę odwróconą w celu zagęszczenia soku. Osmozę odwróconą prowadzi się w warunkach niskociśnieniowych w zakresie od 2 bar do 6 bar tak długo, aby zawartość suchej masy
PL 241 325 B1 w półprodukcie wynosiła od 2% do 6%, a następnie uzyskany półprodukt w postaci koncentratu poddaje się mikrofiltracji w warunkach jałowych, stosując filtry o porach mniejszych niż 0,8 μm.
Wynalazek dotyczy również zatężonego soku brzozowego otrzymanego zgodnie ze sposobem opisanym powyżej. Sok charakteryzuje się tym, że sucha masa korespondująca ściśle z zawartością cukrów wynosi od 2 do 6%. Zatężony sok uzyskuje się w ten sposób, że jako surowiec wyjściowy stosuje się sok z pnia brzozy, a następnie sok poddaje się mechanicznej filtracji wstępnej, po czym przeprowadza się osmozę odwróconą w celu zagęszczenia soku. Osmozę odwróconą prowadzi się w warunkach niskociśnieniowych w zakresie od 2 bar do 6 bar tak długo, aby zawartość suchej masy w półprodukcie wynosiła od 2% do 6%, a następnie uzyskany półprodukt w postaci koncentratu poddaje się mikrofiltracji w warunkach jałowych, stosując filtry o porach mniejszych niż 0,8 μm.
Zatężony sok uzyskuje się według wynalazku zatem jako produkt dwóch membranowych procesów technologicznych, tj. procesu odwróconej osmozy, polegającego na usunięciu wody z przetwarzanego surowca w warunkach temperatury pokojowej i poprawieniu w ten sposób właściwości smakowych i prozdrowotnych wyjściowego surowca, oraz procesu mikrofiltracji, który w warunkach aseptycznych zapewnia co najmniej roczną trwałość produktu. Surowcem poddanym przetwarzaniu jest sok z brzóz z gatunków Betula pendula oraz Betula pubescens, pozyskany na przełomie zimy i wiosny.
Sok pobrany jest na przełomie zimy i wiosny z pnia brzozy o dowolnych parametrach, zbierany w sposób dowolny i o dowolnej zawartości suchej masy, najczęściej w przedziale od około 0,5% do około 1%.
Według wynalazku sposób otrzymywania koncentratu soku brzozowego wymagał dobrania parametrów procesu, które ustalono doświadczalnie w wyniku prac laboratoryjnych twórców wynalazku i przeprowadzenia prac badawczych. Dobrano ciśnienie robocze prowadzania osmozy odwróconej od 2 barów. Ustalono najlepsze warunki, tj. warunki niskociśnieniowe w zakresie od 2 bar do 6 bar. Średnice porów membrany mikrofiltracyjnej muszą być mniejsze od 0,8 μm.
Według wynalazku ściśle dobrane muszą być parametry drugiego etapu procesu tj. mikrofiltracji, zapewniającej bardzo wysoką trwałość uzyskanego zatężonego soku brzozowego. Zgodnie z badaniami w przypadku soku brzozowego skuteczną sterylizację można przeprowadzić filtrami o porach 0,8 μm. Tymczasem przeprowadzona w skali laboratoryjnej optymalizacja procesu mikrofiltracji zatężonego soku brzozowego wskazała, że trzeba zastosować membrany o porach mniejszych np. 0,45 μm lub 0,22 μm.
Według wynalazku ważna jest kolejność etapów. W pierwszej kolejności sok poddaje się filtracji (obróbce) wstępnej, potem następuje zagęszczenie soku osmozą odwróconą, by ostatecznie uzyskany półprodukt poddać mikrofiltracji sterylizującej. Przeprowadzenie mikrofiltracji w warunkach jałowych po procesie osmozy odwróconej jest wymogiem kluczowym dla uzyskania produktu trwałego. Przeprowadzenie mikrofiltracji zagęszczonego soku jako jednego z ostatnich etapów, wyklucza ryzyko pojawienia się szkodliwych mikroorganizmów w produkcie finalnym, gwarantuje trwałość, a zatem i bezpieczeństwo zdrowotne konsumentów. Półproduktem poddawanym mikrofiltracji jest koncentrat o zawartości około od 2% do około 6% suchej masy, przy czym najkorzystniejsza ze smakowego punktu widzenia jest wartość około 3%.
Metoda według wynalazku jest prowadzona w niskich zakresach ciśnień tzn. od ok. 2 barów i nawet przy niskich natężeniach przepływu, mniejszych niż 50 litrów na godzinę. Tym samym jest idealnie dopasowana do produkcji o niskiej skali podaży surowca. Według wynalazku osmoza odwrócona prowadzona jest tak, by uzyskać zatężony sok będący praktycznie gotowym napojem o stężeniu, które pozwala na bezpośrednią konsumpcję produktu bez konieczności jego rozcieńczenia, ani też stosowania dodatków słodzących. Uzyskany roztwór nie ma konsystencji gęstszej aniżeli sok brzozowy, cechuje się jednak poprawionymi właściwościami prozdrowotnymi i smakowymi. Przeprowadzona osmoza odwrócona, dzięki odpowiednio dobranym parametrom procesu, pozwala rozwiązać kilka zasadniczych problemów, które związane są zarówno z przetwórstwem, jak i konsumpcją soku brzozowego. Po pierwsze, następuje znaczna intensyfikacja cech organoleptycznych w stosunku do nieprzetworzonego soku brzozowego, którego smak oceniany jest przez konsumentów jako mdły. Następuje również zwiększenie zawartości składników mineralnych w zatężonym soku, dzięki cze mu jest on znacznie bardziej wartościowy z żywieniowego punktu widzenia, aniżeli sok brzozowy. Dzięki tym wymienionym cechom uzyskiwany produkt - zatężony sok brzozowy staje się bardziej atrakcyjny dla odbiorcy niż wyjściowy surowiec - sok brzozowy. Po drugie, ograniczone zostają koszty surowcowe w przeliczeniu na jednostkę uzyskanego produktu w porównaniu do syropu, który byłby bardzo drogi z powodu konieczności zagęszczenia dużej objętości soku surowego. Dzięki usunięciu optymalnej z punktu widzenia smaku uzyski
PL 241 325 B1 wanego produktu ilości wody z soku surowego (około 70-80%), konfekcjonowanie gotowego produktu będzie wygodniejsze, a objętości komercyjnie oferowanych opakowań planowanego środka spożywczego zawierających analogiczną ilość substancji rozpuszczonych jak w soku surowym będą mniejsze. Przekłada się to też na niższe koszty transportu partii produkcyjnych.
Wynalazek pozwala otrzymać sok brzozowy zatężony, gdzie sucha masa, korespondująca ściśle z zawartością cukrów, wynosi od 2 do 6%, przy czym za najkorzystniejsze z punktu widzenia smakowego należy uznać stężenie 3%, co jest cechą pożądaną.
Opracowana metodyka uzyskiwania koncentratu soku jest mniej energochłonna - zastosowano niższe ciśnienie robocze tj. od około 2 barów, a zatem znacznie mniej niż ma to miejsce w znanych rozwiązaniach. Zminimalizowane jest też zagrożenie mikrobiologiczne uzyskiwanego produktu przez zastosowanie mikrofiltracji po osmozie odwróconej. Nie dało się tego uzyskać w przypadku przeprowadzenie mikrofiltracji przed osmozą odwróconą, jak przedstawiono w znanych rozwiązaniach. Wytwarzany według wynalazku produkt jest zatem odmienny do produktów otrzymywanych w odmienny sposób.
Uzyskanie produktu finalnego: trwałego zatężonego soku brzozowego, charakteryzującego się znacznie korzystniejszymi cechami w porównaniu do wyjściowego surowca, czyli soku brzozowego, możliwe jest wyłącznie poprzez połączenie dwóch metod membranowych: odwróconej osmozy i mikrofiltracji. Dzięki procesowi odwróconej osmozy osiągnięte zostaje zagęszczenie soku brzozowego poprzez usunięcie wody, przy czym nie dochodzi do jakiejkolwiek termicznej ingerencji w wyjściowy skład soku brzozowego, jak miałoby to miejsce w czasie odparowywania. Z kolei proces mikrofiltracji pozwala skutecznie utrwalić zatężony sok brzozowy, także bez potrzeby stosowania podwyższonej temperatury, jak np. w powszechnie stosowanej w takich okolicznościach pasteryzacji oraz bez dodatku chemicznych konserwantów. Zgodnie z przeprowadzonymi badaniami laboratoryjnymi wykazano, że trwałości koncentratu soku brzozowego nie wydłuża zarówno zastosowanie skutecznej wobec soku brzozowego kompozycji kwasu cytrynowego (0,5%) z sorbinianem potasu (0,03%), jak również ultradźwięków, promieniowania ultrafioletowego i dodatek etanolu w stężeniu 5%. Ze skutecznością mikrofiltracji porównany może być jedynie dodatek etanolu w stężeniu 10 i 15%, zmienia on jednak zarówno smak, jak i możliwe przeznaczenie otrzymywanego produktu.
Metoda według wynalazku może być już prowadzona dla niższych przepływów materiałowych, znacznie poniżej 50 litrów/godzinę. Co więcej, dzięki prowadzeniu procesu w warunkach niskociśnieniowych - ciśnienie znamionowe elementów może być mniejsze niż 6 bar, tj. od 2 barów, a dzięki temu można zastosować tańszą aparaturę, a energochłonność prowadzonego procesu jest niższa. Wpływa to również na jakość produktu. Ponadto możliwe jest przeprowadzenie procesu nawet w bardzo malej skali produkcji, co w połączeniu z niskimi kosztami stworzenia linii technologicznej umożliwia upowszechnienie przedmiotowego wynalazku w grupie małych firm branży spożywczej, najbardziej otwartych na wdrażanie innowacji procesowych i produktowych. Według wynalazku proces mikrofiltracji przeprowadza się w warunkach aseptycznych. Prace eksperymentalne wskazały, że dzięki temu możliwe jest wytworzenie trwałego przez co najmniej jeden rok produktu.
Produkt końcowy według wynalazku ze względu na stosunkowo niską zawartość substancji rozpuszczonych nie stanowi typowego syropu. Zatężony sok brzozowy otrzymany sposobem według wynalazku można jednak przechowywać w temperaturze pokojowej, dzięki utrwaleniu go metodą mikrofiltracji. Jest to jednak nadal produkt naturalny, bez dodatku substancji konserwujących. Może być on spożywany bezpośrednio, być bazą do sporządzania napojów lub być dalej przetwarzany poprzez fermentację.
Produkt według wynalazku zachowuje w pełni wyjściową wartość żywieniową i prozdrowotną wyjściowego surowca, nie będąc przetwarzanym termicznie i nie zawierając substancji dodatkowych.
Wynalazek opisano bliżej w przykładach wykonania. Schemat układu periodycznego wytwarzania zatężonego soku brzozowego przedstawiono na fig. 1.
P r z y k ł a d
A) Technologia wytwarzania zatężonego soku brzozowego w sposób periodyczny
Schemat układu periodycznego przedstawiony jest na fig. 1. W procesie prowadzonym w sposób periodyczny (czyli prowadzonym w sposób okresowy - partia surowca jest przetwarzana tak długo, aż uzyska się gotowy produkt, w procesie ciągłym surowiec jest dostarczany w sposób ciągły oraz w sposób ciągły jest odbierany produkt) koncentrat zawracany jest do strumienia nadawy i krąży w układzie zamkniętym. Po uzyskaniu produktu o planowanym stężeniu, proces zostaje zakończony.
Etapy prowadzenia procesu, schematy układów oraz przykładowe parametry prowadzenia procesu oraz ich zakresy podane są poniżej.
PL 241 325 B1
a) Filtracja wstępna soku
Celem etapu jest usunięcie wszystkich obiektów, które mogłyby doprowadzić do uszkodzenia membrany osmotycznej, stosowanej w kolejnym etapie lub obniżenia jej sprawności lub jej innych cech. Proces ten prowadzi się, np. wykonując klasyczną filtrację mechaniczną. Aby przeprowadzić filtrację w skali laboratoryjnej, surowiec w postaci surowego, zebranego z pnia drzewa soku brzozowego, przepuszcza się przez filtry klasyczne bibułowe, a następnie zebrany przesącz kieruje do procesu odwróconej osmozy.
b) Osmoza odwrócona
W etapie tym, prowadzonym przez około 4 godziny w temperaturze pokojowej, następuje usunięcie od 70 do 80% wody znajdującej się w soku naturalnym. W procesie utrzymywane będzie ciśnienie od około 2 barów. Natężenie przepływu cieczy, z której jest odzyskiwana woda, i ciśnienie robocze zostaną dobrane w sposób niezbędny do utrzymania przepływu perme atu w granicach zapobiegających uszkodzeniu membrany zgodnie z wytycznymi podanymi przez producenta membrany. Wodę usuwa się osmozą odwrócona tak długo, aby zawartość suchej masy w produkcie wynosiła od około 2% do około 6%, przy stężeniu optymalnym 3%. Proces może być prowadzony już przy niewielkim przepływie, mniejszym nawet niż 50 litrów na godzinę np. przepływ nadawy 45 litrów na godzinę i przepływ permeatu 3 litry na godzinę. W tym etapie mogą być użyte nawet niewielkie membrany osmotyczne o przepływach 50 lub 100 GPD (Galion Per Day) lub zbliżone. Możliwe jest jednak zastosowanie membran osmotycznych o zdecydowanie większych przepływach lub odpowiednio dobrane zestawy baterii membran osmotycznych (połączonych szeregowo, równolegle bądź szeregowo-równolegle).
c) Mikrofiltracja w warunkach jałowych
Ostatnim głównym etapem procesu jest przefiltrowanie (mikrofiltracja) uzyskanego zatężonego soku brzozowego przez filtr pozwalający usunąć mikroorganizmy, których obecność mogłaby zmniejszyć trwałość produktu. Proces ten będzie prowadzony przy użyciu filtrów o porach o wielkości poniżej 0,8 μm, np. 0,45 μm lub 0,22 μm w warunkach jałowych. Zastosowanie mikrofiltracji po procesie osmozy zmniejszy niebezpieczeństwo mikrobiologicznego zanieczyszczenia produktu i wydatnie zwiększy jego trwałość. Uzyskany produkt będzie można przechowywać w temperaturze pokojowej, zbędne jest zatem dodawanie jakichkolwiek substancji chemicznych zwiększających trwałość, jak również substancji poprawiających smak. Przeprowadzenie sterylizacji mechanicznej pozwoli zwiększyć trwałość produktu. Pozwala również zachować naturalny charakter uzyskanego koncentratu i eliminuje konieczność stosowania chemicznych środków konserwujących lub pasteryzacji w podwyższonej temperaturze. Pominięcie tego etapu doprowadzi do rozwoju życia biologicznego w produkcie, jego zmętnienia i w konsekwencji utraty trwałości i zdatności do spożycia.
B) Technologia wytwarzania zatężonego soku brzozowego w sposób ciągły
Prowadzenie procesu otrzymywania zatężonego soku drzewnego w sposób ciągły jest szczególnym przypadkiem procesu periodycznego. Wystarczy, że są spełnione trzy warunki:
- powrót koncentratu niefiltrowanego jest zerowy (lub niewielki)
- natężenie przepływu soku surowego jest wystarczająco duże (parametr ten jest zależy od skali produkcji i zastosowanych rozwiązań szczegółowych)
- odzysk permeatu uzyskanego w etapie osmozy odwróconej jest tak dobrany, aby uzyskać produkt o żądanym finalnym stężeniu np. 3%.
W ten sposób można w sposób ciągły podawać do procesu sok surowy i w sposób ciągły odbierać gotowy produkt - sok zatężony.
C) Charakterystyka produktu finalnego
Zastosowanie opracowanego sposobu otrzymywania zatężonego soku brzozowego prowadzi do uzyskania produktu cennego szczególnie z punktu widzenia przemysłu spożywczego. Zatężony sok brzozowy uzyskuje się poprzez pobranie soku drzewnego brzozowego z pnia brzozy w dowolny sposób, następnie poddanie procesowi odwróconej osmozy przy ciśnieniu od ok. 2 barów, przy przepływach już poniżej 50 litrów na godzinę np. 45 litrów na godzinę, w temperaturze pokojowej i przez okres około 4 godzin, a następnie przemikrofiltrowanie koncentratu przez filtry o średnicy porów mniejszej niż 0,8 μm w warunkach aseptycznych. Uzyskany produkt zawiera od około 2 do około 6% suchej masy, przy czym optymalne z punktu widzenia smakowego jest stężenie 3,0%. Przewodnictwo elektryczne koncentratu
Claims (2)
- PL 241 325 B1 wynosi od około 1300 do około 2000 uS/cm w zależności od właściwości wyjściowych pozyskanego surowca. Sumaryczna zawartość soli mineralnych wynosi od około 700 do około 1000 mg/litr. Uzyskany produkt jest lekko kwaśny, pH znajduje się w przedziale 4-7 jednostek. Jego trwałość wynosi co najmniej rok.Bardzo wysoka trwałość, którą odznacza się uzyskany produkt, utrzymuje się także w temperaturze pokojowej i zostaje osiągnięta bez wprowadzenia jakichkolwiek dodatków konserwujących, a wyłącznie na skutek zintegrowania w opisywanym rozwiązaniu techniki mikrofiltracji. W temperaturze około 21°C podstawowe parametry fizyczne koncentratu soku brzozowego pozostają niezmienne przez okres co najmniej roku. Parametr tzw. „gęstości optycznej”, wskazujący na rozwój drobnoustrojów i zarazem utratę trwałości środka spożywczego, zachowuje wartość 0 MFU (McFarland Unit, jednostki mętności McFarlanda) w ciągu co najmniej dwunastu miesięcy.Uzyskiwany metodą osmozy odwróconej koncentrat cechuje się wyraźnym, atrakcyjnym dla konsumenta smakiem, bez wprowadzenia środków słodzących i substancji poprawiających smak, takich np. jak kwas cytrynowy, kwas mlekowy, czy sorbinian potasu. Opracowany sposób uzyskiwania zatężonego soku brzozowego z jednej strony zachowuje wyjściowy skład soku brzozowego, z drugiej jednak strony pozwala na otrzymanie produktu o znacznie korzystniejszych cechach wobec wyjściowego surowca, tak pod względem smaku, jak i trwałości. Z tego też powodu spektrum potencjalnych zastosowań koncentratu w przemyśle spożywczym jest bardzo szerokie, poczynając od możliwości sprzedaży zatężonego soku brzozowego jako gotowego już napoju. Koncentrat może również stanowić podstawę do sporządzania napojów, po wprowadzeniu dodatków funkcjonalnych, jak również stać się podstawą do prowadzenia procesu fermentacji.W kontekście najnowszych trendów przemysłu spożywczego należy zatem podkreślić, że uzyskany produkt - zatężony sok brzozowy, spełnia cechy żywności wysokiej jakości, żywności clean label, smacznej, trwałej, niskoprzetworzonej i pozbawionej substancji dodatkowych, a zarazem, żywności superfoods, cechującej się naturalnie bardzo wysoką zawartością s ubstancji prozdrowotnych, w tym wypadku składników mineralnych. Możliwe jest to dzięki zintegrowaniu opisanych powyżej dwóch procesów, tj. odwróconej osmozy do wytworzenia koncentratu soku brzozowego oraz mikrofiltracji do jego wyjałowienia. Wyłącznie połączenie tych dwóch procesów w zaproponowanej w niniejszym zgłoszeniu kolejności pozwala uzyskać napój o korzystnych walorach smako wych bez zastosowania dodatków smakowych, o poprawionych walorach żywieniowych i zdrowotnych, a zarazem o wydłużonej trwałości bez wprowadzenia substancji dodatkowych, jak i stosowanej powszechnie pasteryzacji.Przedstawiony sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego jest dostosowany do przetwórstwa surowca o niskiej zawartości suchej masy (od około 0,5% do około 1%), o dowolnych parametrach, który został w dowolny sposób pobrany. Dzięki mikrofiltracji prowadzonej w sposób jałowy (ostatni etap otrzymywania zatężonego soku brzozowego) następuje sterylizacja produktu. Nie jest więc konieczne prowadzenie rygorystycznej kontroli sterylności w trakcie poboru surowca oraz jego transportu, jak również przed i w trakcie etapu odwróconej osmozy. Etap ten zapewnia wysoką stabilność mikrobiologiczną produktu. Wśród zalet zaprezentowanego przez nas rozwiązania technologicznego wymienić należy również możliwość prowadzenia procesu bez konieczności pasteryzacji, dzięki czemu unika się degradacji produktu spowodowanej działaniem podwyższonej temperatury.Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego, znamienny tym, że jako surowiec wyjściowy stosuje się sok z pnia brzozy, który poddaje się mechanicznej filtracji wstępnej, a następnie przeprowadza się osmozę odwróconą w celu zagęszczenia soku, przy czym osmozę odwróconą prowadzi się w warunkach niskociśnieniowych w zakresie od 2 bar do 6 bar tak długo, aby zawartość suchej masy w półprodukcie wynosiła od 2% do 6%, a następnie uzyskany półprodukt w postaci koncentratu poddaje się mikrofiltracji w warunkach jałowych stosując filtry o porach mniejszych niż 0,8 μm.
- 2. Zatężony sok brzozowy otrzymany jest zgodnie ze sposobem opisanym w zastrz. 1, znamienny tym, że sucha masa korespondująca ściśle z zawartością cukrów wynosi od 2 do 6%, zaś zatężony sok uzyskuje się w ten sposób, że jako surowiec wyjściowy stosuje się sok z pnia brzozy, a następnie sok poddaje się mechanicznej filtracji wstępnej, po czym przeprowadza się osmozę odwróconą w celu zagęszczenia soku, przy czym osmozę odwróconą prowadzi
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430407A PL241325B1 (pl) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | Sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego oraz zatężony sok brzozowy otrzymany tym sposobem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430407A PL241325B1 (pl) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | Sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego oraz zatężony sok brzozowy otrzymany tym sposobem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL430407A1 PL430407A1 (pl) | 2020-12-28 |
| PL241325B1 true PL241325B1 (pl) | 2022-09-12 |
Family
ID=83724188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL430407A PL241325B1 (pl) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | Sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego oraz zatężony sok brzozowy otrzymany tym sposobem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL241325B1 (pl) |
-
2019
- 2019-06-27 PL PL430407A patent/PL241325B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL430407A1 (pl) | 2020-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lipnizki | Cross‐flow membrane applications in the food industry | |
| Sagu et al. | Ultrafiltration of banana (Musa acuminata) juice using hollow fibers for enhanced shelf life | |
| Addar et al. | Ultrafiltration of Moroccan Valencia orange juice: juice quality, optimization by custom designs and membranefouling | |
| WO2019091556A1 (de) | Herstellung von aromakonzentraten durch osmose | |
| Cherevko et al. | Application of membrane technologies in modern conditions of juice production | |
| US12465066B2 (en) | System and method for filtering beverages | |
| PL241325B1 (pl) | Sposób otrzymywania zatężonego soku brzozowego oraz zatężony sok brzozowy otrzymany tym sposobem | |
| US6723367B2 (en) | Process for preparing ready-to-drink shelf stable sugarcane juice beverage | |
| Deynichenko et al. | Prospects of using equipment for membrane separation of food liquids | |
| Razi et al. | Clarification of tomato juice by cross-flow microfiltration | |
| Abdullah et al. | Membrane processing in the food industry | |
| US20050100635A1 (en) | Process for enzymatic treatment and filtration of a plant and products obtainable thereby | |
| Malik et al. | Commercial utilization of membranes in food industry | |
| Nain et al. | Recovery of valuable compounds from food industry waste using ultrafiltration | |
| Malik et al. | Membrane separation technology in food and allied industry. | |
| Pourmoradian et al. | Effect of kiwifruit variety on the efficiency of ultrafiltration pretreatment during its juice membrane concentration with nanofiltration | |
| KR101476009B1 (ko) | 아황산나트륨을 활용한 고로쇠 수액의 보관방법 | |
| Lipnizki | Examples of the usage of cross-flow membrane filtration in the food industry | |
| JP6438736B2 (ja) | 梅干し成分浸出液濃縮物及び梅干しエキス | |
| Kumar et al. | Studies on Processing and Storage of Tender Coconut Water | |
| Anil Kumar | Studies on Processing and Storage of Tender Coconut Water | |
| AISWARYA et al. | EVALUATION OF MICROFILTRATION OF TENDER COCONUT WATER | |
| Trägrdh | New developments in membrane processing | |
| Nain et al. | 2 Recovery Compounds of Valuable from Food Industry Waste Using Ultrafiltration | |
| Rektor | THESIS OF THE PHD DISSERTATION |