SK501162014U1 - Spôsob spracovania cukrovej repy Beta vulgaris L. na potravinársky využiteľný cukorno-vlákninový produkt a cukorno-vlákninový produkt získaný týmto spôsobom - Google Patents

Abstract

Spôsob spracovania cukrovej repy Beta vulgaris L. na potravinársky využiteľný cukorno-vlákninový produkt, spočívajúci v tom, že surovina sa zmieša s 0,015 až 3,0 % hmotn. disiričitanu sodného (Na2S2C>5) a/alebo s iným potravinársky vhodným siričitanom v ekvivalentnom množstve pri prepočte na množstvo oxidu siričitého a zriedi sa s vodou v pomere sušina : voda od 1:1 do 1:10, následne sa dezodorizáciou upravujú senzorické vlastnosti zmesi pri tlaku 102 kPa až 150 kPa, zohriatím na teplotu 102 °C až 124 °C, pri ktorej sa udržiava počas 2 až 60 min, a po ukončení procesu sa zo zmesi odstráni voda za vzniku kašovitého alebo tuhého produktu. Je výhodné, ak sa zmes po pridaní siričitanu suší v sušiarňach vzduchom, pokiaľ vlhkosť neklesne na 1,0 % až 14,5 %. Takto upravený, vysušený materiál sa homogenizuje mletím na prášok s časticami s veľkosťou pod 3,0 mm. Získaný cukorno-vlákninový produkt obsahuje pektín a hemicelulózu a/alebo sacharózu, a/alebo glukózu a fruktózu v množstve minimálne 40 % hmotn. v sušine a obsah vlhkosti v je maximálne 45 % hmotnostných.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka spôsobu spracovania celej buľvy cukrovej repy Beta vulgaris L. na potravinárske výrobky, predstavujúce sladidlo so zvýšeným obsahom vlákniny a minerálnych látok.

Doterajší stav techniky

Cukrová repa je dnes dominantne využívanou a pestovanou plodinou na výrobu cukru, najmä pre jej vysoký obsah sacharózy. Cukrová repa sa priemyselným spôsobom spracováva v cukrovaroch, kde sa najskôr postupnosťou krokov z buliev repy vyplavuje teplou vodou sacharóza vo forme cukomých štiav, ktoré sa následne alkalizujú a purifikujú e oxidom vápenatým a oxidom uhličitým, prípadne modifikovaným spôsobom tak, ako to opisuje napríklad patent US 20110214669, kde autor riešil redukciu množstva potrebného oxidu vápenatého na zrážanie kalov, pri získaní vedľajšieho produktu bohatého na nutrienty. Následne, po zrážaní a separácií kalov, dochádza k zahusťovaniu získaných purifikovných a alkalizovaných štiav počas varenia pri atmosférickom alebo zníženom tlaku. Po dosiahnutí vysokého podielu cukrov vo varených šťavách, tzv. cukomých sirupoch alebo cukrovine, sa vplyvom odparovania vody začína kryštalizácia sacharózy, tzv. cukroviny. Skryštalizovaný podiel sa separuje na odstredivkách a na cyklónoch, pričom proces sa niekoľkokrát opakuje, až kým už nie je možné zo zvyškovej hmoty sacharózu touto metódou separovať. Táto zvyšková hmota sa ďalej označuje ako melasa.

Konečným produktom z výroby je nerafinovaný cukor, ktorý sa ešte rafinuje, pričom ide o odstránenie prímesí a dosiahnutie bieleho sfarbenia kryštálov sacharózy, teda repného cukru. Vedľajšími produktmi cukrovarníckeho technologického procesu spracovania cukrovej repy sú melasa, vysladené repné rezky a epuračné kaly (tento technologický proces je považovaný za klasický, je v mnohých publikáciách odbornej literatúry detailne opísaný a v odborných kruhoch známy). Okrem klasického cukrovarníckeho spracovania sa cukrová repa dnes používa na kŕmne účely a ako minoritná prísada do kŕmnych zmesí.

Vedľajšie produkty z cukrovarníckeho priemyslu, ako epuračné kaly, sa používajú ako vápenaté hnojivo do pôdy. Melasa je ďalší produkt využívaný rovnako v krmovinárstve, ale aj pri výrobe etanolu či octu ako živná pôda pre kvasinky a baktérie. Zaujímavým podielom z cukrovarníckej výroby sú vysladené rezky, ktoré predstavujú vlákninovú

• · · ♦

- 2 frakciu cukrovej repy, zbavenú väčšinového podielu sacharózy a rozpustných sacharidov.

V patente KR 100929209 je použitá vysladená pulpa z cukrovej repy ako prísada do receptúry chleba na zníženie glykemickej odozvy pekárskych výrobkov. Pulpa z cukrovej repy bola upravená organickými kyselinami a následne zapracovaná do receptúry. Rovnako v patente US 20080045464 je popisovaná výroba potravinárskeho materiálu, založeného na necukomých frakciách z cukrovej repy, redukujúceho glykemický index. Patent US 20040151815 opisuje využitie vysladenej cukrovej hmoty získanej pri cukrovarníckom spracovaní cukrovej repy (melasy, vysladených rezkov alebo cukomých štiav), na získanie aróm na obohacovanie senzorických vlastností sladkých produktov (potravín, nápojov alebo liečiv), ktoré neobsahujú sacharózu. Cukrová repa obsahuje okrem iných látok aj betaín, ktorého separácia je predmetom patentu číslo CA 2282831 z roku 1999. Na separáciu sa využíva chromatografícká separácia a východiskovou hmotou je melasa alebo podiel z cukrovej repy, zbavený cukrovarníckej sacharózy. V patente US 4009293 je cukorná šťava, získaná vysladením cukrovej repy e vodou, použitá ako surovina na získanie potravinárskej hmoty s deklarovaným účinkom na zníženie kazivosti zubov, ktorá je pripravená procesom deproteinácie a následným odparením vody. V ďalšom patente US 20090017146 je cukrová repa, špeciálne červená repa (teda cvikla), použitá na získavanie produktu znižujúceho hlavne obsah homocysteínu a cholesterolu v krvi. Patent RU 02235478 opisuje výrobu pektínového koncentrátu z vysladených rezkov, resp. materiálu z cukrovej repy po extrakcii sacharózy vodou. Proces úpravy zahŕňa zahriatie tohto materiálu na 125 °C až 130 °C počas 15-20 minút za účelom purifikácie a dezodorizácie, následne sa materiál hydrolyzuje s 2,0 % až 2,5 % roztokom peroxidu vodíka počas 15-20 minút za získania tuhej fázy. Extrakcia pektínu prebieha následne pri pH 5,5 - 6,0 pri teplote 70 -75 °C. Následnou ultrafiltráciou na filtroch s pórovitosťou 20 30 nm sa získajú dve frakcie pektínu, nízkomolekuláma a vysokomolekulárna. Patentový dokument RU 20030114366 obsahuje postup prípravy rastlinného alebo mikrobiálneho texturačného koncentrátu z cukrovej repy, ktorý sa získava dezodorizáciou s oxidom uhličitým upraveným na superkritický oxid uhličitý. V ďalšom procese sa získava šťava a tuhý podiel z koreňa repy. Tuhý podiel sa extrahuje kyselinou fluorovodíkovou. Extrakt a cukorná šťava sa miešajú za prídavku amoniaku a mikromycét, ďalej sa spracovávajú na želírovaciu hmotu pre cukrovinkársky priemysel. Rovnako aj patent RU 20030114238 je zameraný na spracovanie želírujúcej hmoty pre cukrovinkársky priemysel, pričom sa oproti predchádzajúcemu patentu líši v postupe hydrolýzy pomocou kyseliny « · · ·

- 3 chlorovodíkovej a použitými kmeňmi mikromycét pridaných s amoniakom pri extrakcii. V ďalšom dokumente US 2418558 bola cukrová repa spracovávaná hydrolyticky a následne pridávaná do zaváraného ovocia, ovocných džemov a do želé s kusovým ovocím. V patentovom dokumente JP 06303922 je opísaný postup dezodorizácie vysladenej hmoty z cukrovej repy v procese výroby cukru. Dezodorizáciou sa vysladené podiely z cukrovej repy zbavujú senzoricky nepríjemných pachov a chutí, ktoré natívna repa obsahuje a ktoré limitujú jej potravinárske použitie. Tento patent rieši dezodorizáciu použitím enzýmov extrahovaných z mikroorganizmov používaných v rámci potravinárskeho priemyslu, konkrétne obsahujúcich enzým alkoholdehydrogenázu. Týmto spôsobom je procesom dezodorizácie možné vyrobiť potravinársky produkt alebo potravinársku vlákninu, ktorá je zbavená nepríjemných pachov. Na spracovanie vysladených rezkov alebo hmoty z cukrovej repy zbavenej sacharózy, sa zameriava aj patent RU 2288954, v ktorom sa opisuje proces výroby potravinovej vlákniny pri spracovaní hmoty v oxidoredukčných podmienkach a pri pH 4,0 - 5,0. Extrakcia je realizovaná pri teplotách 20 °C - 25 °C a deodorizácia pri 60 °C - 65 °C pri následnej dehydratácií. Takto vzniknutá suchá vláknina sa mieša s inými prímesami ako steviol glykozidy a používa sa ako potravinová vláknina aj na dietetické účely. Podobne aj patent RU 2227678 sa zameriava na využitie vysladenej repnej hmoty za účelom získania potravinovej vlákniny. Proces je veľmi podobný, líši sa len procesnými podmienkami ako je pH a použitý elektrochemický potenciál pri extrakcií. V patentovom dokumente SK 500772012 je cukrová repa využitá na prípravu sladkých chrumiek, kedy sa rezaná cukrová repa vysmážala v oleji pri teplote 150 °C až 210 °C od 2 do 4 minút.

Všetky uvedené patenty ako aj publikácie v odbornej literatúre sa zaoberajú zhodnotením cukrovej repy alebo zhodnotením cukrovarských vedľajších produktov, prípadne cukrovarníckych postupov. V starších dokumentoch bola cukrová repa používaná priamo ako neupravená surovina do sladkých ovocných džemov a zaváraného ovocia za účelom zvýšenia ich cukornatosti. V aktuálnych aj citovaných prácach je zhodnocovanie cukrovej repy v surovom stave obmedzené na výrobu konečnej potraviny (napr. zavárané ovocie, chrumky, snack výrobky). Zhodnocovanie vedľajších produktov po vysladení (teda cukrovarských rezkov) sa v patentových dokumentoch viac krát zameriavalo na metódy získania potravinovej vlákniny a pektínov na ich ďalšie spracovanie do potravín. Tento smer spracovania vysladených rezkov a hmôt je atraktívny hlavne pre vysoký obsah pektínu a hemicelulóz v bezcukomej sušine cukrovej repy. V ostatných patentových

- 4 dokumentoch ako aj odbornej literatúre sú opisované spôsoby využitia buľvy cukrovej repy ako suroviny na výrobu cukru cukrovarníckym spôsobom, cukomých a pektínových štiav, či preparátov na výrobu betaínu, či separáciu minoritných zložiek ako funkčných preparátov na potravinárske alebo farmaceutické použitie.

Podstata technického riešenia

Predmetom technického riešenia je spôsob spracovania cukrovej repy na potravinársky využiteľný cukomo-vlákninový produkt ako aj cukomo-vlákninový produkt získaný týmto spôsobom. Podstata spôsobu spočíva v spracovaní celej buľvy cukrovej repy Beta vulgaris L., ktorá po vyoraní a odskrojkovaní (odskrojkovanie znamená zbavenie buľvy jej nadzemnej časti a listov, rovnako ako pri klasickom cukrovarníckom spracovaní), prechádza na pranie a čistenie, kde sa odstránia anorganické prímesi.

Čistá buľva cukrovej repy sa krája alebo strúha na tenké plátky, kocky alebo rezky tak, aby vznikol čo najväčší povrch s čo najmenším porušením buniek pletív. Ihneď po narezaní resp. nastrúhaní buliev sa takto dezintegrovaná masa mieša s 0,015 až 3,0 % hmotn. tuhého disiričitanu sodného (NaiSzOs) a/alebo akýmkoľvek iným potravinársky vhodným siričitanom v ekvivalentnom množstve pri prepočte na množstvo SO2 (oxid siričitý) podľa stechiometrických pomerov podľa rozkladnej reakcie Na2S20s s vodou. Pre stanovenie prídavku celkových siričitanov v tejto fáze procesu je podstatný vždy ekvivalent zlúčeniny siričitanu, alebo zmesi pridaných siričitanov, prepočítaný na obsah SO2 pridaný k dezintegrovanej mase, bez ohľadu na typ siričitanovej zlúčeniny alebo zlúčenín z ktorej, alebo ktorých sa ekvivalentné množstvo oxidu siričitého uvoľňuje.

Nasledujúca dezodorizácia môže byť vykonaná ako celková alebo ako vylepšená, v závislosti od požadovaných výsledných parametrov produktov a ich potravinárskeho uplatnenia. Dezodorizáciou sa upravujú senzorické vlastnosti hmoty cukrovej repy tak, aby pri konzumácií produktov boli ich organoleptické vlastnosti bez nepríjemných chutí a nepríjemných pachov. Proces celkovej dezodorizácie prebieha tak, že zmes po pridaní siričitanu alebo siričitanov sa mieša s vodou v pomere 1:1 až 1:10 (sušina : voda), najlepšie však v pomere 1:2 až 1:5. K takejto zmesi sa môže, ale aj nemusí, pridať organická kyselina alebo anorganická kyselina, ktorou sa upraví pH na hodnotu 3,5 až 6,0, najlepšie však na hodnotu pH 4,4 ± 0,4. Upravením pH prostredia na uvedené hodnoty sa proces dezodorizácie výrazne vylepšuje. Následne sa pripravená zmes pri tlaku 102 kPa až 150 • « · ·

- 5 kPa, najlepšie však v rozmedzí 110 kPa až 135 kPa, zohreje na teplotu 102 °C až 124 °C, ktorá sa udržiava počas 2 až 60 min. Po ukončení procesu sa výsledná zmes ochladí a odčerpá na sušenie vo fluidnej alebo sprejovej, prípadne inej sušiarni, využívajúcej ako sušiace médium vzduch alebo priamy sálavý, či kontaktný ohrev, pri tom vzniká produkt v tuhej forme. Alternatívne je možné použiť zahustenie varom pri atmosférickom tlaku, alebo za podtlaku (individuálne alebo v kombinácií s iným spôsobom sušenia) na odparenie prebytočnej vody, čím sa získa kašovitý produkt, ktorý je vhodný priamo na použitie ako zložka potravín alebo na ďalšie sušenie tam, kde je energeticky výhodnejšie takéto alternatívne predsušenie aplikovať. Sušenie produktu po dezodorizácií prebieha pri teplote 50 °C až 180 °C, pričom vznikajú produkty s rôznou intenzitou zafarbenia (v závislosti od teploty sušenia) s majoritným podielom mono- a di-sacharidov a s výrazným podielom pektínov, hemicelulózy a celulózy. Obsah jednotlivých zložiek vo výslednom produkte je závislý od ich zastúpenia v surovine, teda v spracovávanej cukrovej repe a od spôsobu spracovania podľa uvádzanej technológie. Všeobecne je buľva cukrovej repy tvorená asi z 70 % až 75 % vody a 25 % až 30 % sušiny. Pri tom obsah sacharózy v buľvách cukrovej repy je najčastejšie v rozsahu od 11 % do 17 % hmotnostných.

Je výhodné ak sa zmes po pridaní siričitanu suší v sušiarňach vzduchom pri teplotách vzduchu od 40 °C do 170 °C až do doby, pokiaľ vlhkosť neklesne na 1,0 % až 14,5 %. Sušenie sa môže uskutočniť tiež pri postupne klesajúcej teplote od 170 °C do 30 °C. Pri sušení je možné použiť kombináciu sušenia vzduchom a extrúziou materiálu alebo len extrúziu materiálu tak, že sa nastrúhaný materiál predsuší na obsah vlhkosti 10 % až 40 % a následne sa extruduje pri teplotách do 175 °C, pričom extrúziou klesne obsah vlhkosti na 1,0 % až 10,5 %. Takto upravený, vysušený materiál sa následne homogenizuje mletím na prášok s časticami o veľkosti pod 3,0 mm.

Extrúziou sa myslí proces, pri ktorom sa materiál vplyvom adiabatickej expanzie pri prechode z prostredia so spravidla vyšším tlakom a teplotou, dostáva prechodom cez rozhranie do prostredia s nižším tlakom a teplotou, pričom dochádza k prudkému uvoľňovaniu vody a k znižovaniu priemernej molekulovej hmotnosti materiálu a spravidla aj k iným štrukturálnym zmenám.

Pri vylepšenej dezodorizácií sa zmes pred dezodorizáciou podrobí najskôr extrakcii jedným z organických rozpúšťadiel zo skupiny zahrnujúcej etanol, acetón s potravinárskou <4

• · ·

- 6 kvalitou, metanol, propanol a metyletyléter. Etanol sa používa s koncentráciou 50 % až 96 % obj. Proces extrakcie prebieha pri atmosférických podmienkach alebo pri zvýšenom tlaku, pri teplotách od 10 °C do 79 °C v závislosti od použitého rozpúšťadla, počas 1 až 65 minút. Po extrakcii sa zmes privedie na separáciu, pri ktorej sa separuje kvapalná fáza (rozpúšťadlo s vyextrahovaným podielom) od tuhého podielu (tuhý podiel je tvorený majoritne sacharózou, pektínom, arabinoxylanmi, celulózou, glukózou, fruktózou a inými minoritnými zložkami z cukrovej repy, nerozpustnými v použitom rozpúšťadle). Táto separačná operácia sa zvyčajne uskutočňuje na odstredivkách, ale môže sa na tento účel použiť aj iná separačná metóda. Po separácií tuhého a kvapalného podielu sa kvapalný podiel odvedie na regeneráciu rozpúšťadla odparením pri atmosférickom tlaku alebo výhodnejšie odparením vo vákuovej odparke pri podtlaku od 0,1 kPa až do 99 kPa, najlepšie do 9,9 kPa. Destilačný zvyšok po odparení rozpúšťadla tvorí zelená kvapalina ktorá sa ďalej v technológií nespracováva. Rozpúšťadlo sa kondenzuje a vracia na ďalšie použitie do výroby na ďalšiu extrakciu. Tuhý podiel po separácii na odstredivke, resp. po separácii pomocou inej separačnej metódy vhodnej na oddelenie tuhého podielu od kvapalného a prchavého podielu, sa dosušuje. Následne takto vysušený, extrahovaný tuhý podiel prechádza na ďalšie spracovanie postupom ako pri celkovej dezodorizácií.

Predmetné technické riešenie predstavuje technológiu a nový spracovateľský smer využívajúci cukrovú repu ako surovinu, nakoľko je spracovaná celá buľva cukrovej repy na potravinárske cukomo-vlákninové produkty, ktoré sú sladidlom s vysokým obsahom vlákniny a s obsahom minerálnych látok. Riešenie nevyužíva vedľajšie produkty z cukrovarníckeho priemyslu, ale jedná sa o komplexný prístup k spracovaniu cukrovej repy ako poľnohospodárskej suroviny, nielen na jej parciálne využitie pri produkcii jedného potravinárskeho výrobku (ako chrumky alebo konzervársky produkt), ale na jej spracovanie na výrobok so širokým uplatnením v mnohých odvetviach potravinárskej výroby, ako aj samostatného produktu pre malospotrebiteľský trh. Uvedené riešenie tak predstavuje plnohodnotnú alternatívu k existujúcemu cukrovarníckemu spracovaniu cukrovej repy.

Výsledným produktom je cukomo-vlákninový preparát z cukrovej repy, ktorý je alternatívou k cukrovarníckemu cukru, avšak svojím zložením poskytuje zvýšený príjem vlákniny a minerálov, ako aj technologické a ekonomické benefity pri jeho zapracovaní do cereálnych, ale aj konzervárskych, ovocných, niektorých nápojárskych a iných výrobkov, » 0

- Ί ako aj produkčných odvetví potravinárskeho priemyslu.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Čisté buľvy cukrovej repy s hmotnosťou 100 kg sa nastrúhali na ploché stružliny. Cukornatosť bola stanovená na 13,5 % sacharózy. Počas strúhania sa pridalo 0,015 % hmotn. kryštalického Na2S20s (disiričitan sodný) tak, aby sa po strúhaní vytvorila čo naj homogénnej š ia zmes strúhanej repy a disiričitanu sodného. Takto pripravená zmes sa ďalej zmiešala s pitnou vodou v pomere 1:1a dezodorizovala sa pri teplote 112 °C ± 4 °C, tlaku 130 kPa ± 25 kPa počas 15 min, pričom, bol zabezpečený únik vznikajúcich pár, tak, aby nekondenzovali späť do zmesi. Po dezodorizácii sa zmes zahustila vo vákuovej odparke pri 60 kPa na hodnotu sušiny 55 % hmotn,. Takto získaný produkt obsahoval spolu minimálne 40 % hmotn. sacharidov a použil sa na prípravu chleba a pečiva, ako aj na prípravu pekárskych ovocných plniek a tiež sušienok. Úroveň nepríjemných pachov a chute typických po cukrovej repe sa znížila na senzoricky akceptovateľnú hranicu. Produkt je vhodný ako náhrada cukrov alebo vláknina do výrobkov, čo zvyšuje aj ich technologickú výťažnosť.

Príklad 2

Zhodne ako v príklade 1 bola pripravená zmes strúhanej cukrovej repy, ale obsahom 2,5 % hmotn. disiričitanu sodného. Ďalší postup bol rovnaký ako v príklade 1. Výsledkom bol rovnaký produkt, avšak svetlejšej farby, senzorické vlastnosti boli porovnateľné s produktom získaným v príklade 1.

Príklad 3

Rovnako ako v príklade 1 bola pripravená zmes strúhanej cukrovej repy s obsahom 0,06 % hmotn. disiričitanu draselného, ďalší postup bol rovnaký ako v príklade 1. Avšak pred dezodorizáciou sa pH upravilo na hodnotu 4,5 ± 0,2 kyselinou citrónovou a kyselinou octovou. Výsledkom bol rovnaký produkt, avšak jeho senzorické vlastnosti boli výrazne lepšie, chuť a vôňa typická po cukrovej repe mala výrazne nižšiu intenzitu. Tiež obsah sacharózy vo výslednom produkte klesol vplyvom zníženia pH v prospech vzniku invertného cukru, čo po prepočte na obsah fruktózy a glukózy v produkte zodpovedalo úbytku sacharózy.

r> β « 4

- 8 ti · · ······ « ·

Príklad 4

Nastrúhaná cukrová repa, rovnako ako v príklade 1, sa zmiešala s 0,06 % hmotn. disiričitanu sodného a 0,03 % hmotn. hydrogénsiričitanu sodného. Táto zmes sa následne sušila pri teplote 150 °C až kým sa nedosiahla hodnota vlhkosti zmesi 10,5 %. Následne sa predsušená zmes upravovala metódou adiabatickej expanzie na extrudéroch, pri teplote extrúzie 110 °C ± 15 °C. Výsledná vlhkosť zmesi po sušení bola 3,5 % ± 1,5 %. Takto upravená zmes sa dezodorizovala tak, že sa zmiešala v pomere 1:10 s vodou (sušina : voda) a pri teplote 105 °C ± 2 °C počas 60 minút prebiehal proces bez úpravy pH, pričom sa zabezpečil semi-kontinuálny odťah vznikajúcich vodných pár každých 15 min. Po ukončení procesu dezodorizácie bol produkt prečerpaný do vákuovej odparky a bola odparená voda až na hodnotu vlhkosti v zmesi 30 %. Následne bola zmes prečerpaná do zásobníka a sušená na fluidnej sušiarni pri teplote vzduchu 145 °C. Vysušením sa získal tuhý produkt, svetlej až svetlozelenkastej farby s obsahom 54 % ± 5% sacharózy a asi do 3,5 % hmôt. zmesi glukózy a fruktózy. Zvyšok hmotnosti tvorili hlavne pektín, hemicelulóza, celulóza a iné zložky vlákniny. Minoritne boli prítomné minerálne látky, hlavne vápnik, horčík a draslík. Senzorické vlastnosti produktu boli lepšie ako v príkladoch 1 a 2, porovnateľné s príkladom 3.

Príklad 5

Postupom ako v príklade 4 sa pripravil vysušený produkt z cukrovej repy, avšak sušenie prebiehalo bez procesu extrúzie. Nastrúhaná zmes z cukrovej repy sa sušila v sušiarni vzduchom s teplotou najskôr 169 °C až do zníženia vlhkosti o 10 %, potom sa teplota sušenia znížila na 140 °C až do zníženia vlhkosti na 30 %, následne sa teplota znížila na 85 °C až do zníženia vlhkosti na 10 % a v konečnej fáze sušenia sa teplota znížila na 50 °C až do zníženia vlhkosti na 5 % ± 2 %. Odchýlky teplôt boli v rozmedzí ± 10 °C. Takto vysušená strúhaná cukrová repa sa zomlela na šrotovníku na homogénnu zmes častíc s veľkosťou do 3,0 mm, zriedila s vodou v pomere 1:3 a dezodorizovala pri teplote 118 °C ± 4 °C a tlaku 135 kPa ± 15 kPa počas 30 min. Hodnota pH sa neupravovala. Výsledný produkt po dezodorizácií bol minimálne skaramelizovaný, obsah sacharózy v sušine bol 54 % ± 5% hmotn. Takýto produkt sa ďalej sušil na sprejovej sušiarni pri teplote vzduchu na dýze 180 °C za získania produktu sivozelenkastej farby, s minimálnymi stopami po negatívnych pachoch a chuti cukrovej repy.

Príklad 6

Postupom ako v príklade 5 sa pripravil vysušený, zošrotovaný produkt z cukrovej repy, ktorý sa dezodorizoval zriedením s vodou, v pomere 1:3 a pH bolo upravené na hodnotu pH 3,65 ± 0,3 kyselinou citrónovou. Následne sa dezodorizácia uskutočnila pri teplote 108 °C ± 2,0 °C a príslušnom tlaku počas 5 min. Výsledný produkt po dezodorizácií bol výrazne menej senzoricky zaťažený pachom a chuťou cukrovej repy. Po ochladení na teplotu 80 °C sa produkt sušil pri 130 °C na sprejovej sušiarni. Výsledná farba po vysušení bola sivobiela, mierne zelenkavá, pričom chuť bola sladká, príjemne mierne kyslastá (po kyseline citrónovej) bez rušivých senzorických vnemov po cukrovej repe. Obsah sacharózy v sušine klesol na asi 16 % hmotn., v prospech invertných cukrov.

Príklad 7

Rovnako ako v príklade 6 sa spracovala sušená a následne šrotovaním upravená hmota z cukrovej repy. Rozdiel bol v postupe dezodorizácie, kde sa pH upravilo na hodnotu 4,5 ± 0,2 kyselinou mliečnou a kyselinou vínnou. Následne sa proces odohrával pri teplote 115 °C ± 2 °C počas 30 min. Po vysušení v sprejovej sušiarni pri teplote 140 °C sa produkt odlišoval senzoricky, bol výrazne sladký s obsahom sacharózy 48 % ± 5% hmotn. v sušine a obsahom glukózy a fruktózy v zmesi do 14,5 % hmotn. v sušine, bez kyslej chuti a bol o odtieň tmavší ako produkt v príklade 6. Stopy po senzorických vnemoch z cukrovej repy boli len minimálne. Výsledný obsah a pomer sacharózy a príslušných invertných cukrov (glukózy a fruktózy) bol vo všetkých príkladoch závislý od cukornatosti použitej cukrovej repyPríklad 8

Cukrová repa sa spracovala spôsobom podľa príkladu 7 s tým rozdielom, že pri dezodorizácií sa upravilo pH na hodnotu 5,2 ± 0,3 za použitia kyseliny citrónovej. Produkt bol ďalej spracovaný rovnako. Senzoricky mal sladkú chuť bez stopy po kyslej chuti, stopy po pachu a chuti cukrovej repy boli postrehnuteľné len minimálne.

Príklad 9

Postupovalo sa ako v príkladoch 4 až 8 s tým rozdielom, že v každom postupe bol použitý pred celkovou dezodorizáciou ešte extrakčný krok, teda vylepšená dezodorizácia.

Extrakcia sa uskutočnila etanolom s koncentráciou 96 % obj., v troch individuálnych pokusoch pri teplotách 15 °C ± 5°C, 50 °C ± 5°C a 75 °C ± 5°C, vždy počas 2 min., 10

• · ·

- 10 min. 65 min. za stáleho miešania. Pomer etanolu k vysušenej hmote po šrotovaní sa v jednotlivých postupoch menil od 1:1 až do 1:5. Výsledný etanolový extrakt sa oddelil na filtračnej odstredivke a tuhý podiel po extrakcii sa ďalej spracoval postupmi celkovej dezodorizácie podľa jednotlivých príkladov 4 až 8. Rozpúšťadlo sa regenerovalo vo vákuovej odparke pri 9,9 kPa pre ďalšie použitie. Výsledné produkty po vysušení boli výrazne svetlejšie, mali výrazne lepšie senzorické vlastnosti, senzorické vnemy po repných pachoch a repnej chuti boli v porovnaní s postupmi dezodorizácie z príkladov 1 až 8 rádovo nižšie až žiadne. Obsah mono- a di-sacharidov bol rovnaký alebo o asi 1 % až 2 % hmotn. vyšší v porovnaní s obsahom v produktoch z príkladov 4 až 8.

Boli zistené nasledovné závislosti: So zvyšujúcim sa pomerom rozpúšťadla k sušine cukrovej repy sa účinnosť extrakcie a dezodorizácie zvyšovala. Rovnako sa účinnosť dezodorizácie a odfarbenia produktov do sivobielej farby sa zlepšovali s dĺžkou extrakcie, ako aj s nárastom teploty extrakcie a to až po teplotu extrakcie 79 °C. Senzorická kvalita takto vyrobených konečných produktov po vysušení bola výrazne lepšia.

Príklad 10

Rovnako ako v príklade 9 bol použitý rovnaký postup z príkladov 4 až 8, s tým rozdielom, že namiesto etanolu v extrakčnom kroku vylepšenej dezodorizácie bol použitý acetón potravinárskej kvality, pri čom extrakcia sa uskutočnila pri teplotách 35 °C a 50 °C.

Ostatné kroky a postupy boli rovnaké. Výsledkom boli produkty, ktorých senzorická kvalita bola vyhodnotená ako kvalita nedosahujúca kvalitatívne parametre ako v príklade 9, avšak lepšia ako v príkladoch 4 až 8. Záver: extrakčný krok s acetónom predstavoval vylepšenie, ale nie do takej miery ako pri extrakcii s etanolom.

Príklad 11

Obdobne ako v príklade tO boli použité ďalšie organické rozpúšťadlá, ako metanol, propanol, metyletyléter. Zistilo sa, že senzorické parametre produktov v kontraste s ekonomickou efektivitou výroby pri použití etanolu, prípadne acetónu, boli najlepšie práve pri výrobe s etanolom a acetónom, ktorých použitie v potravinárstve je spomedzi ostatných rozpúšťadiel najmenej problémové. Obsah cukrov (sacharóza, glukóza, fruktóza) sa výraznejšie nemenil, nakoľko tieto sú rozpustné až v polámejších rozpúšťadlách.

• •99 ·

- 11 Príklad 12

Rovnako ako v príklade 9 boli zopakované celé postupy výroby produktov podľa príkladov 4 až 8, avšak s tým rozdielom, že koncentrácia etanolu v extrakčnom kroku bola 50 % obj. Výsledkom v konečnom produkte bolo celkové zníženie obsahu jednoduchých cukrov (mono- a di-sacharidov), ktorých strata sa prejavila na náraste destilačného zvyšku pri regenerácií rozpúšťadla. Kvalita výsledných produktov bola čo do obsahu cukrov nižšia, senzorická kvalita v súvislosti s negatívnym repným pachom a repnou chuťou bola veľmi dobrá, bez stôp po negatívnych vnemoch, porovnateľná s kvalitou v príklade 9. Farba produktov bola tmavšia, viac do sivozelenkavej farby v porovnaní s príkladom 9, kde bol použitý etanol s koncentráciou 96 % obj.

Príklad 13

Rovnako ako v príklade 9 bol použitý rovnaký postup dezodorizácie, s tým rozdielom, že po celkovej dezodorizácií sa produkt nesušil, ale vo forme zmesi s vodou sa odviedol pri teplote zmesi nad 80 °C na separáciu na filtračnej odstredivke, pri čom sa separovala kvapalná fáza od tuhej. Tuhá fáza sa po odstredení (centrifugácií) v ďalšom kroku sušila na fluidnej sušiarni pri teplotách vzduchu od 180°C do 40°C až kým obsah vlhkosti neklesol na 5 % ± 2%. Tekutá fáza sa po centrifugácií rozdelila na dve rovnaké polovice podľa hmotnosti, pri čom prvá polovica sa odviedla na vákuovú sušiareň kde sa zahustila na hodnotu sušiny nad 60 % hmotn. a dosušila sa na bubnovej sušiarni do tuhej formy. Druhá polovica tekutej fázy sa zmiešala s kyselinou citrónovou tak, aby výsledné pH zmesi bolo pod 4,2 ± 0,3 a následne sa vysušila rovnakým spôsobom ako prvá polovica tekutej fázy. Takýmto spôsobom sa získali tri rozdielne produkty. Produkt získaný z tuhej fázy po centrifugácií bol tvorený hlavne pektínom, hemicelulózou a celulózou, kým obsah sacharózy, fruktózy a glukózy bol minimálny, pod 3 % hmotn. Produkt získaný po centrifugácií z prvej polovice kvapalnej fázy po vysušení obsahoval nad 90 % hmotn. v sušine sacharózy, glukózy a fruktózy. Produkt získaný po centrifugácií z druhej polovice kvapalnej fázy po vysušení obsahoval nad 90 % hmotn. v sušine glukózy a fruktózy.

Všetky produkty boli senzoricky bez stôp po negatívnych vnemoch po cukrovej repe.

Príklad 14

Rovnako ako v príklade 9 bol použitý rovnaký postup vylepšenej dezodorizácie, ale s tým rozdielom, že získaný produkt sa sušil na fluidnej prúdovej sušiarni pri teplote do 165°C, pri čom sa zmes sušiny zároveň delila podľa hmotnosti častíc na dve frakcie v závislosti od « · · · * · » · ♦ • · · · • ·

- 12 rýchlosti prúdenia vzduchu. Prvá frakcia bola tvorená krémovo bielou kryštalickou hmotou zloženou z viac ako 90 % hmotn. v sušine zo sacharózy, glukózy a fruktózy v zmesi.

Druhá frakcia bola zložená majoritne zmesou rôznych sacharidov, natívne sa vyskytujúcich v cukrovej repe. Senzorická kvalita oboch frakcií bola bez negatívnych vnemov po cukrovej repe.

Priemyselná využiteľnosť

Technológia ako aj produkty sú využiteľné na produkciu sladkých potravinárskych cukomo-vlákninových hmôt a produktov, ktoré môžu byť použité vo všetkých odvetviach potravinárskeho priemyslu ako sladidlo s obsahom sacharózy, glukózy a fruktózy v rôznych pomeroch, s obsahom vlákniny, hlavne pektínu, hemicelulóz a celulózy, ako aj minerálnych prvkov. Predstavovaná technológia ako aj navrhovaný spôsob využitia cukrovej repy predstavuje nový spracovateľský smer pri spracovaní cukrovej repy na potravinársky produkt - sladidlo - s podielom vlákniny, nižšou celkovou glykemickou odozvou v ľudskom organizme a vyšším obsahom minerálnych látok v porovnaní s klasicky vyrábaným repným či trstinovým cukrom.

Claims (12)

1. Spôsob spracovania cukrovej repy Beta vulgaris L. na potravinársky využiteľný cukomo-vlákninový produkt, z pokrájanej alebo postrúhanej čistej buľvy cukrovej repy, vyznačujúci sa tým, že takto pripravená surovina sa zmieša s 0,015 až 3,0 % hmotn. disiričitanu sodného (Na2S2Os) a/alebo s iným potravinársky vhodným siričitanom v ekvivalentnom množstve pri prepočte na množstvo oxidu siričitého a zriedi sa s vodou v pomere sušina : voda od 1:1 do 1:10, následne sa dezodorizáciou upravujú senzorické vlastnosti zmesi pri tlaku 102 kPa až 150 kPa, zohriatím na teplotu 102 °C až 124 °C, pri ktorej sa udržiava počas 2 až 60 min a po ukončení procesu sa zo zmesi odstráni voda za vzniku kašovitého alebo tuhého produktu.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že po dezodorizácií sa voda zo zmesi odstráni sušením pri teplote 50 °C až 180 °C alebo zahustením varom pri atmosférickom tlaku alebo za podtlaku.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že po pridaní siričitanov sa zmes vysuší pri teplote 40 °C až 170 °C na obsah vlhkosti 1,0 % až 14,5 % a vysušená zmes sa zomelie na prášok s časticami o veľkosti pod 3,0 mm.

4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že po pridaní siričitanov sa zmes vysuší pri postupne klesajúcej teplote od 170 °C do 30 °C na obsah vlhkosti 1,0 % až 14,5 % a vysušená zmes sa zomelie na prášok s časticami o veľkosti pod 3,0 mm.

5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 2 až 4, vyznačujúci sa tým, že sušenie sa vykonáva priamym sálavým, kontaktným ohrevom, vzduchom a/alebo extrúziou.

6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov l až 5, vyznačujúci sa tým, že dezodorizácia sa uskutočňuje pri tlaku 110 kPa až 135 kPa.

7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že pred dezodorizáciou sa pH zmesi upraví na hodnotu 3,0 až 6,0.

««* ····

1 ·

- 14

8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že zmes sa pred dezodorizáciou extrahuje jedným z organických rozpúšťadiel zo skupiny zahrnujúcej etanol, acetón s potravinárskou kvalitou, metanol, propanol a metyletyléter, následne sa rozpúšťadlo s rozpustným podielom odseparuje od tuhého nerozpustného podielu, regeneruje sa a použije pri ďalšej extrakcii.

9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že zmes sa extrahuje etanolom s koncentráciou 50 % až 96 % obj. pri teplote od 10 °C do 79 °C počas 1 až 65 min.

10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že po dezodorizácií sa vzniknutá zmes separuje na kvapalnú fázu a tuhú fázu, ktoré sa ďalej upravujú separátne sušením pri teplotách od 40 °C do 180 °C.

11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že po separácií kvapalnej a tuhej fázy sa pH kvapalnej fázy upraví na hodnotu 2,8 až 4,5.

12. Cukomo-vlákninový produkt získaný spôsobom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúci sa tým, že obsahuje pektín a hemicelulózu a/alebo sacharózu a/alebo glukózu a fruktózu v množstve minimálne 40 % hmotn. v sušine a obsah vlhkosti v je maximálne 45 % hmotnostných.