CC BY
28
технология'
УдК 664.863
Порошкообразные смеси для инстантированных горячих напитков
Г. Л. Филонова, канд. техн. наук; О. А. Соболева; Т. А. Головина;
В. П. Осипова, канд. техн. наук; Б. А. Гришковский, канд. физ.-мат. наук
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности
Ключевые слова: дисперсные системы; инстантированные порошкообразные смеси; напитки; текстура напитка; технология. Keywords: a drink structure; disperse systems; drinks; instant powdery admixtures; technology.
Технология порошкообразных смесей (ПС) с использованием нативного сельскохозяйственного сырья разработана специалистами института. Инновационные решения в процессе проведения экспериментально-научных изысканий определили основные критерии, способствующие созданию ПС с дисперсной системой, не подверженной слеживаемости и агрегируемости, сохраняющей «текучесть», стабилизирующие, реологические и органолеп-тические свойства готового продукта в течение срока годности (12 мес).
Один из экономически важных показателей данной технологии — энергосберегающий фактор.
Результаты ранее проведенных исследований подтверждают возможность использования широкого ассортимента зернового, плодово-ягодного, овощного и пряного сырья без дополнительной его обработки с применением экстракции, концентрирования, агломерирования или распылительной сушки.
Создаваемые из нативного сырья ПС для инстантированных напитков содержат комплекс природных вкусовых и биологически активных веществ, биополимеры, которые способны проявлять в организме оздоровительные свойства. Руководствуясь принципом пищевой комбинаторики, для формирования каждой конкретной порошкообразной смеси проводили научно обоснованный подбор сельскохозяйственного сырья с аргументированным массовым соотношением каждого вида в ПС. Таким образом, составляющие потенциально способны гармонизировать вкусовую
и целевую биологические ценности в инстантированных горячих напитках из ПС.
Например, в ранее разработанных ПС для восстанавливаемых из них напитков «Хуторок», «Полюшко», «Силушка» использовали пшенную, гречневую и овсяную крупы, концентрат квасного сусла (сухой), сухую молочную сыворотку, корнеплоды моркови и свеклы, порошок яблока.
Природный комплекс используемого сырья, формируемый в каждой из ПС, содержит широкий набор вкусовых, биологически активных веществ, а также пищевые волокна. В технологии ПС производственный процесс осуществляют при температуре 25...30 °С. Минимальное температурное воздействие на составляющие ПС способствует сохранению в готовом продукте природного комплекса ну-триентов в активной форме.
При формировании готового продукта в состав ПС также вносят углеводы, органические кислоты, поваренную соль, натуральные стабилизаторы или загустители, анти-оксиданты, пряности в виде сухих экстрактов или в порошковой форме или ароматизаторы. В инстантиро-ванных горячих напитках образуются гидроколлоиды, способствующие формированию устойчивой высококонцентрированной гетерогенной системы.
Для формирования дисперсных систем со стабильными реологическими свойствами в ПС необходимо руководствоваться основными критериями, способствующими достижению целевых физических параметров в готовой ПС.
Определяющими критериями в данной технологии ПС служат размер частиц используемых измельченных сельскохозяйственных культур и других вкусовых ингредиентов, строгое соблюдение последовательности внесения в смеситель составляющих ПС. В вибросмеситель первоначально вносят порошкообразные составляющие, содержащие крахмалистые, слизистые и пектиновые вещества, картофельный крахмал. При использовании сахарной пудры (гигроскопичной составляющей) ее дозируют изначально и далее вносят вышеперечисленные ингредиенты. В получаемую ПС в вибрационном режиме вносят расчетные массы остальных составляющих с меньшей долей или вообще не содержащих вышеуказанные нутриенты. В смесителе происходит процесс, равномерно распределяющий нативные компоненты в дисперсной мучной зерновой среде и картофельном крахмале. Используемое измельченное сырье, вносимое в ПС, предпочтительно должно иметь аморфное состояние, а размер частичек измельченного сырья не должен превышать 0,25 мм.
Таким образом, важнейший технологический процесс формирования в ПС высокостойкой дисперсной системы — смешивание, предпочтительно в вибрационном режиме, при строгом соблюдении требований к подготовке нативного сырья для использования его в технологии ПС и соблюдение последовательности дозирования составляющих.
Процесс смешивания гармонизирует реологические свойства готового продукта, однородность ПС, гарантирующую целевое и вкусовое качество инстантированных горячих напитков из них. Технология защищена патентом № 2409294.
Разработанная технология способствует созданию порошкообразных смесей для нового поколения инстантированных горячих напитков из них с высококонцентрированной дисперсной системой, содержащей природные комплексы нутриентов растительного, в том числе сельскохозяйственного сырья, с потенциальной возможностью проявления целенаправленных свойств в организме человека.
Из серии разрабатываемых порошкообразных смесей по рассматриваемой технологии научно-практический интерес представля-
Г*
ПИВО и НАПИТКИ
2011
Технология
ет НИР по созданию ПС с использованием сельскохозяйственных культур, не содержащих глютен и глюкозу.
Анализ информационных источников по данной проблеме подтверждает актуальность необходимости ее решения.
Глютен (клейковина) — белок, содержащийся в злаках, образуется в процессе соложения. К таким злакам относятся ячмень, рожь, овес, пшеница. Не содержат глютен рис, кукуруза, гречиха и просо. При нарушении обмена веществ, а именно при невозможности усваивать глю-тен, развивается хроническое заболевание — целиакия, характеризующееся повреждением слизистой оболочки тонкой кишки растительным белком глютеном (точнее, его составной частью — глиадином) — клейковиной, которая содержится в злаковых. Данные нарушения исчезают при полном исключении из пищи глютена.
Во многих странах (в том числе и США) принят закон, обязывающий производителя указывать, есть ли глютен в данном продукте.
Поскольку диагностика этого заболевания в нашей стране затруднена, то количество людей, страдающих данным недугом, подсчитать крайне затруднительно. Однако, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 1 % людей в мире больны целиакией.
Не менее актуальная проблема — создание продуктов, в том числе ПС для напитков, не содержащих лактозу.
Лактоза — молочный сахар, который усваивается организмом благодаря пищеварительному ферменту лактазе. Этот фермент вырабатывается, как правило, детским организмом, но в дальнейшем развитии человека часто утрачивается. В результате возникает нарушение обмена веществ. В качестве продукта, не содержащего лактозу, но содержащего достаточное количество белка, используют семена сои, из которых производится широкий ассортимент пищевых продуктов. В сое содержится до 39 % белка, до 30 % углеводов, а также витамины А, В, С, Е. Белок сои хорошо усваивается организмом, аминокислотный состав близок к мясному белку, а по содержанию незаменимых аминокислот он превосходит все остальные бобовые. Одна
из промышленно освоенных технологий переработки семян сои — получение соевого молока. Достоинства этого продукта: высокие питательные свойства и содержание в нем витаминов А, D, Е. Таким образом, соевое молоко служит альтернативным коровьему. В качестве пищевого продукта, содержащего сою, востребованного на потребительском рынке, выделяют соевые напитки. Известно, что соя гармонично сочетается с овощными и плодовыми вкусовыми компонентами. С учетом вышеизложенного основной составляющей ПС для инстантированного горячего безлактозного напитка была определена соя.
Руководствуясь принципом пищевой комбинаторики, провели научно обоснованный подбор сельскохозяйственного сырья с аргументированным массовым соотношением каждого вида в ПС. В состав смесей вошли составляющие, потенциально способные гармонизировать вкусовую и целевую биологическую ценности в инстантированных горячих напитках из ПС.
Для ПС, не содержащей глютена, были определены кукурузная мука, порошки сухой моркови и яблока. В качестве ароматизирующего компонента был выбран молотый мускатный орех.
Пиродный комплекс нутриентов моркови способен активизировать внутриклеточные окислительно-восстановительные процессы, регулировать углеводный обмен, повышать иммунные функции организма, улучшать настроение, а комплекс нутриентов яблока способен снижать уровень «вредного» холестерина в крови. В составе комплекса экстрактивных веществ моркови и яблока присутствуют каротин, лико-пин, витамины В1, В2, пантотеновая и аскорбиновая кислоты, флавоноиды, калий, кальций, пищевые волокна и другие полезные для организма вещества.
Издревле известны тонизирующие, стимулирующие и противовоспалительные свойства мускатного ореха, который облагораживает мягким ароматом ПС, в инстантированном горячем напитке формирует приятный, деликатный, но стойкий аромат в течение 1-2 ч.
Для ПС, не содержащей лактозы, была определена соя в форме соевой муки и порошок тыквы.
По содержанию целебных веществ тыква превосходит многие овощи. В ней содержатся сахара, каротин, витамины С, В , В , В , В , Е, РР и
' 1' 2' 5' 6' '
редкий витамин Т, способствующий ускорению обменных процессов в организме, витамин К, необходимый для свертываемости крови, жиры, белки, целлюлоза, пектиновые вещества, минералы, в том числе калий, кальций и железо.
В качестве ароматизирующих компонентов в порошкообразных безлак-тозных смесях были взяты приправа для глинтвейна (молотый сахар с нанесенными на него экстрактами пряных составляющих глинтвейна) и молотая корица.
Пряности — вещества, прибавляемые к пище для вкуса и усиления пищеварения, что объясняется наличием в них алкалоидов и эфирных масел.
Один из ярких представителей пряностей — корица. Полезные свойства корицы могут помочь предотвратить диабет, а американские ученые считают, что корица улучшает способность организма реагировать на инсулин и нормализовать уровень сахара в крови. Также она улучшает кровообращение.
ПС для инстантированного горячего безглютенового напитка «Агро-диво-1» и ПС для инстантирован-ных горячих безлактозных напитков «Агродиво-2» и «Агродиво-3» готовят по технологии, руководствуясь основными критериями, способствующими формированию высокостойкой дисперсной системы в ПС.
Последовательность внесения компонентов определена их физическими свойствами и биохимическим составом.
Процесс смешивания ведется в двух вибросмесителях.
В смеситетель большей вместимости дозируют расчетные массы сахарной пудры, картофельного крахмала, кукурузной или соевой муки, плодовых и овощных составляющих ПС. В вибрационном режиме смешивание продолжают 20-30 мин. Затем приблизительно 1 / 3 полученной смеси направляют в смеситель меньшей вместительности и в вибрационном режиме смешивания в смесь дозируют в соответствии с рецептурой мускатный орех, корицу, приправы глинтвейна, соль поваренную и диги-дрокверцитин.
Лимонную кислоту вносят после дозирования всех рецептурных ком-
2011 ПИВО и НАПИТКИ 13
технология'
понентов. Время перемешивания — 20-30 мин. Полученную смесь из смесителя малой вместимости направляют в смеситель большей вместимости для смешивания их в вибрационном режиме. Процесс смешивания ПС продолжается 30 мин.
Однородность готовой смеси подтверждают показателем титруемой кислотности в образцах смеси, отобранных на разных уровнях смесителя. Из каждого образца отобранной смеси готовят напиток, в котором определяют титруемую кислотность.
При полной сходимости результатов всех отобранных образцов перемешивание прекращают и, при необходимости, приступают к подсушиванию ПС до достижения показателя влажности не более 4 %. Подсушивают ПС в вибросмесителе при комнатной температуре. После достижения в ПС рецептурных показателей готовый продукт из вибросмесителя направляют к расфасовочному автомату.
В табл. 1 приведены данные содержания сухих веществ составляющих в 100 г порошкообразной смеси.
Приготовление порошкообразной смеси проводят при температуре 18.20 °С, влажности не более 75%.
В пробах готовой ПС определяли: микробиологические показатели по ГОСТ 10444.12-94, ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ 30712-2001, ГОСТ Р 50474-93, ГОСТ Р 5048093; массовую долю влаги по ГОСТ 15113.4-77; гранулометрический состав порошкообразной смеси по ГОСТ 15113.1-88.
15-
Таблица 1
Составляющие Масса сухих веществ, г
порошкообразной смеси «Агродиво-1» «Агродиво-2» «Агродиво-3»
Сахарная пудра 35,6 35,6 36,1
Лимонная кислота 1,8 1,8 1,8
Поваренная соль 0,3 0,3 0,3
Кукурузная мука 25,5 — —
Соевая мука — 28,1 28,4
Порошок из яблок 13,6 — —
Порошок из тыквы — 16,2 19,2
Картофельный крахмал 8,0 8,0 8,0
Сушеная морковь 9,5 — —
Молотый мускатный орех 1,9 — —
Молотая корица — 4,6 —
Приправа для глинтвейна — — 2,0
Дигидрокверцетин ДГ 0,04 0,04 0,04
Итого 96,3 98,5 96,00
В напитке, приготовленном из порошкообразной смеси, определяли: органолептические показатели по ГОСТ 6687.4-86; титруемую кислотность в пересчете на лимонную кислоту по ГОСТ 6687.4-86; вязкость на вискозиметре ^-20 с падающим шариком; процентное содержание твердой фазы путем центрифугирования.
В инстантированных горячих напитках из ПС стабильность реологических свойств служит одним из качественных показателей их текстуры. Градиент вязкости устанавливается экспериментально для каждой ПС в процессе определения масс основных ее составляющих, формирующих концентрированную дисперсную систему в инстантиро-ванных напитках: мучной зерновой, загустителя или стабилизатора,
г
30
Содержание муки соевой, %
~Г 35
И 40
Рис. 1. Динамика изменения вязкости в зависимости от массовой доли соевой муки в инстантированном напитке из порошкообразной смеси. Порошкообразная смесь «Агродиво-3» (безлактозная). Состав: сахарная пудра; лимонная кислота; картофельный крахмал; поваренная соль; тыква (порошок); соя (мука); приправа для глинтвейна
твердой фазы в напитке. Вектор измерения вязкости зависит от реологических свойств дисперсной фазы, в том числе величины составляющих частиц. Концентрированные коллоидно-дисперсные системы должны содержать оптимальную массу дисперсной фазы, регламентируемой динамичной вязкостью, способной обеспечивать устойчивость в ней.
В инстантированном горячем напитке должно не быть или быть незначительным проявление седимен-тационного процесса дисперсной фазы.
Для подтверждения вышеизложенного готовили модельные образцы ПС с меньшим и большим содержанием соевой муки и кукурузной муки соответственно по отношению к экспериментально установленной рецептуре.
При этом в инстантированных напитках из модельных образцов ПС отмечали нестабильность реологических свойств и разбалансирован-ный вкус.
На рис. 1, 2 и 3 показано влияние массы зерновой составляющей в ПС на градиент вязкости в инстантиро-ванных напитках.
Из рис. 1, 2 и 3 видно, что показатель вязкости при обработанном варианте во всех случаях имел оптимальное значение, причем в образцах с порошкообразной пряной составляющей (мускатным орехом и корицей) показатель вязкости был максимальным, а с приправой для глинтвейна, представляющей растворимое в воде вещество, данный показатель был минимален.
0
20
Г
ПИВО и НАПИТКИ
4 • 2011
Содержание муки соевой, %
Рис. 2. Динамика изменения вязкости в зависимости от массовой доли соевой муки в инстантированном напитке из порошкообразной смеси. Порошкообразная смесь «Агродиво-2» (безлактозная). Состав смеси: сахарная пудра; лимонная кислота; картофельный крахмал; поваренная соль; тыква (порошок); соя (мука); порошковая корица
Содержание муки соевой, %
Рис. 3. Динамика вязкости в зависимости от массовой доли муки кукурузной
в инстантированном напитке из порошкообразной смеси. Порошкообразная смесь «Агродиво-1» (безглютеновая). Состав смеси: сахарная пудра; лимонная кислота; картофельный крахмал; поваренная соль; кукурузная мука; яблоко (порошковое); мускатный орех (порошок)
Таблица 2
Дата проведения анализа Исследуемый образец Количественное содержание сахаров, г/100 г или г/дм3 инстантированного напитка Фруктоза Глюкоза Сахароза Лактоза
08.07.2010 «Агродиво-3» 2,5 3,5 43,7 Не обнаружено
08.07.2010 «Агродиво-2» 1,9 2,5 39,2 То же
08.07.2010 «Агродиво-1» 2,3 2,0 42,1 »
Это объясняется наличием в смеси нерастворимых до конца частиц пряностей, повышающих вязкость напитка. Проведенный эксперимент подтвердил необходимость строгого соблюдения оптимального варианта.
В разработанных ПС с использованием безлактозного сырья определен состав углеводов.
Содержание и состав углеводов определяли на жидкостном хроматографе «Agilent Technologies 1200
Series» с рефрактометрическим детектором (США). Колонка ZORBAX Carbohydrate 4,6 х 50 mm, 5 micron. Объем вводимой пробы 20 мкл. Результаты анализа представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, лактоза в ПС не обнаружена, однако наличие в смесях такого сочетания сахаров указывает на хороший углеводный состав разработанных продуктов.
Результаты анализа подтверждают отсутствие лактозы и в безглю-
1 технология
теновой ПС. Как указано выше, в качестве зерновой культуры в данной ПС использовали кукурузную муку. Отсутствие в кукурузной муке глютена подтверждено данными информационно-справочного материала.
Для определения биологической ценности разработанных продуктов определяли аминокислотный состав, общие фенольные соединения, катионы, витамин С (табл. 3, 4).
Данные табл. 3 и 4 показывают наличие в разработанных порошкообразных смесях биологически активных веществ, способных оказывать в организме оздоровительный и профилактический эффект.
Порошкообразные смеси для инстантированных горячих напитков с высококонцентрированной дисперсной системой, получаемые из нативного сырья по энергосберегающей технологии, — принципиально новое решение в создании полезных напитков. В инстантиро-ванных горячих напитках «Агроди-во» формируется текстура, гармонизующая стабильные реологические свойства с биологической, пищевой и органолептической ценностью. Безглютеновые и безлактозные инстантированные напитки имеют консистенцию кисельного типа или дисперсную систему, имитирующую ощущение пития «сока с мякотью», приятны на вкус.
Вкусовые тона в напитках индивидуальны, пикантны, вкусовую гамму дополняет мягкий пряный букет. Анализируя результаты выполненной НИР и руководствуясь ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения», разработанные ПС для инстантированных горячих напитков можно отнести к категории функциональных напитков для использования в рационе питания любых возрастных потребительских групп отечественного потребительского рынка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Филонова, Г. Л. Технологии порошкообразных смесей для инстантированных функциональных напитков/Г. Л. Филонова // Пиво и напитки. — 2008. — № 4.
2. Молчанова, Л. В. Композиция растительных ингредиентов, обладающая геропротектив-ными свойствами (варианты)/Л. В. Молчанова, С. В. Казначеев, А. Г. Гладкая. Пат.
4 • 2011
ПИВО и НАПИТКИ
