Витаминизированная карамель
Владельцы патента RU 2442429:
Швецова Анна Владимировна (RU)
Тренихин Геннадий Аркадьевич (RU)
Гаврилов Андрей Станиславович (RU)
Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложенная карамель содержит изомальт, патоку, концентрат сока, лимонную кислоту, стевиозид, ароматизатор и витамины. В качестве витаминов используют смесь из ретинола пальмитата, тиамина хлорида, рибофлавина и аскорбиновой кислоты. Витаминизированная карамель обладает улучшенными потребительскими свойствами и стабильностью при хранении. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.
Настоящее изобретение относится к медицинской промышленности, а именно производству лекарственных форм, содержащих витамины (ретинола пальмитат, тиамина хлорид, рибофлавин, кислоту аскорбиновую), обладающих сладким вкусом, но без сахара и применяемых для удовлетворения суточной потребности организма человека в витаминах.
В настоящее время наиболее широко в медицинской практике используются таблетированные или дражированные формы поливитаминных препаратов. Несмотря на очевидные преимущества, они обладают существенным недостатком - отсутствие интереса у детей в их употреблении [1]. Кроме того, любые витамины имеют способность легко разрушаться от кислорода воздуха или постепенно реагировать между собой.
В последние годы приоритетным направлением фармации стала разработка карамельных лекарственных форм, отличающихся от привычных (жидкие или таблетированные) приятным вкусом и внешним видом, что важно в педиатрической практике. Дополнительным преимуществом карамели является стабильность качественных показателей при хранении. Показано, что молекулы лекарственных веществ, заключенные в массив инертной газонепроницаемой карамели почти не поддаются химическим изменениям. Даже самые неустойчивые - белки, гормоны, иммуноглобулины, интерфероны, вакцины, сохраняются в сахарном блоке годами при комнатной температуре [2]. Следует добавить, что карамельные лекарственные формы, отличаются от таблетированных полнотой всасывания действующих веществ и более медленным и однородным действием [3].
Известные лекарственные карамели содержат природные или синтетические лекарственные вещества (йод [4], экстракты растений, эфирные масла [3, 5], витамины [6]) и карамельную основу (сахар, патоку, лимонную кислоту, ароматическую эссенцию).
Известен состав витаминизированной леденцовой карамели, содержащей сахар-песок, патоку, кислоту лимонную, ароматизатор и дополнительную витаминную добавку в виде смеси витаминов С, В1, В2, В5, В6, В12, Вс, РР, Н, Е. При производстве карамели готовую карамельную массу уваривают, охлаждают, вводят ароматические и витаминные добавки, проминают, образуют карамельный батон, калибруют жгут, формуют карамель и охлаждают. Уваривание массы ведут до влажности 1,0-2,0% и охлаждают до 92-95°С, затем вводят витамины и формуют готовую карамель [6]. Недостатком данной карамели является применение в качестве основы - сахара, способствующего развитию кариеса и не разрешенного для применения диабетикам.
Ближайшим аналогом изобретения является драже «Ревит», содержащее кислоты аскорбиновой 0,035, тиамина хлорида 0,001, рибофлавина 0,001 и ретинола пальмитата 0,00086, вспомогательных веществ (сахарозы, патоки, ароматизатора, талька, крахмала, муки пшеничной, воска и масла подсолнечного) до массы одного драже 1,0 г /прототип/ [7].
Недостатком данного витаминизированного драже является сравнительно низкая стабильность качественных характеристик при хранении и присутствие в составе сахарозы, прием которой опасен для диабетиков и нежелателен детям в возрасте до 3 лет.
Целью настоящего изобретения является разработка витаминизированной карамели без сахара на основе изомальта, отличающегося улучшенными органолептическими свойствами, низкой калорийностью, пребиотическими свойствами и фармакологической безопасностью для диабетиков, растворяющейся в воде за 5 минут и стабильной при производстве и хранении в течение 12 месяцев (инактивация витаминов не более 15% и 10% соответственно).
Поставленная цель достигается тем, что разработана витаминизированная карамель массой от 1,0 до 2,0 г, содержащая изомальт, патоку, концентрат сока, лимонную кислоту, стевиозид, ароматизатор и витамины, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем количестве, мас.%:
| изомальт | 58,51-86,29 |
| патока | 9,59-29,26 |
| концентрат сока | 1,90-6,30 |
| лимонная кислота | 0,35-1,2 |
| ароматизатор | 0,10-0,40 |
| стевиозид | 0,05-0,2 |
| ретинола пальмитат | 0,06-0,16 |
| тиамина хлорид | 0,05-0,11 |
| рибофлавин | 0,05-0,11 |
Таким образом, сущностью изобретения является то, что в заявленном составе витаминизированной карамели, по сравнению с прототипом:
во-первых, изменена структура наполнителя (взамен рыхлого и пористого драже использована монолитная и газонепроницаемая карамель);
во-вторых, улучшены условия производства: взамен ручного труда на стадиях получения крупки, дражирования, окраски и глянцовки драже используются производственные линии, исключающие ручной труд и контакт персонала с готовой продукцией;
в-третьих, сахар заменен на изомальт.
Технический результат - получение витаминизированной карамели, обладающей улучшенными потребительскими свойствами, стабильностью при хранении, повышение производительности технологического процесса и, как следствие, снижение стоимости готовой продукции.
Заявленное изменение в составе (замена сахара на изомальт), обеспечивает фармакологическую безопасность для диабетиков, больных кариесом и людей с излишней массой тела.
Кроме того, заявленные изменения позволяют добиться стабильности качественных характеристик в течение срока годности - 12 месяцев, так как витамины заключены в оболочку газонепроницаемой карамели.
Проблема негативного взаимодействия витаминов друг с другом в одном драже решается современными технологическими приемами. Существует ряд технологий, когда витамины намазываются слоями: витаминный порошок перемежается со слоем патоки. Именно поэтому технологический процесс получения заявленного в прототипе драже включает послойное нанесение витаминов и патоки на сахарную крупку (дражирование). Данный технологический процесс позволяет изолировать витамины друг от друга, однако не решает проблемы взаимодействия витаминов с кислородом воздуха.
Другая технология предполагает применение твердых растворов витаминов в сахарной карамели. Суть данного способа такова: сначала сахар расплавляют и вносят в этот расплав тот или иной конкретный витамин. Когда полученная масса остывает и становится твердой и молекулы заключаются в основу, газонепроницаемую, как стекло. Данный способ увеличивает стабильность витаминов при хранении [8].
В заявленном составе используется карамельная основа в виде сплава изомальта и патоки. Применение изомальта позволяет рекомендовать карамель больным сахарным диабетом, профилактирует кариес и стимулирует рост полезной кишечной микрофлоры [9]. Полиолы негигроскопичны и не кристаллизуются, вследствие чего срок годности карамели, изготовленной с сахарозаменителем, существенно дольше, чем карамели с сахаром [10]. Применение патоки (мальтозный сироп) является необходимым условием для предотвращения кристаллизации карамели и достижения необходимого карамельного вкуса. В настоящем изобретении заявлена основа: изомальт - 58,51-86,29, патока - 9,59-29,26, концентрат сока - 1,90-6,30, лимонная кислота - 0,35-1,2, ароматизатор 0,10-0,40, стевиозид - 0,05-0,2. Данные пределы основаны на результатах эксперимента (пример 1), в которых установлено оптимальное соотношение, при котором гигроскопичность карамели находится на уровне прототипа (драже «Ревит»). Уменьшение или увеличение соотношения в сторону от заявленных пределов приводит или к снижению качества получаемой карамели или резкому увеличению гигроскопичности.
В заявленном составе в качестве пищевкусовой добавки применяется концентрированный сок фруктов или сочных ягод и ароматизатор в виде эфирных масел соответствующих растений. Данное предложение позволяет улучшить пищевую ценность карамели, придать соответствующий вкус и аромат.
В эксперименте было показано (пример 1, опыт 5), что кислоты, добавленные в процессе упаривания увеличивают гигроскопичность карамели, что определяется утратой внешнего вида в экстремальных условиях испытаний. Одновременно было установлено, что эфирные масла снижают гигроскопичность (пример 1, опыт 1 и 2). Поэтому в настоящем изобретении установлена концентрация лимонной кислоты 0,35-1,2% и ароматизатора (эфирные масла растений) 0,1-0,4%, а концентрированного сока 1,90-6,30%.
Концентрационный предел подсластителя выбран по результатам дегустации образцов карамели группой добровольцев. Было установлено, что изменение заявленного предела стевиозида менее 0,05 и более 0,2% ухудшает сладкий вкус карамели. Выбор стевиозида среди известных интенсивных подсластителей предпочтителен по причине его природного происхождения и фармакологической безопасности для детей, хотя возможно применение сукралозы, аспартама, ацесульфама калия и их смесей.
В настоящем изобретении заявлены концентрационные пределы витаминов A, B1, B2 и С, полностью соответствующие нижнему и верхнему значению количества витаминов в одном драже по действующей фармакопейной статье «Драже «Ревит». Проведен перерасчет данного показателя путем деления максимального и минимального значения на массу карамели 1,0 и 2,0 г (табл.1, опыты 2 и 4). Интервал массы карамели (1,0 и 2,0 г) установлен по паспорту стандартной оснастки пресс инструмента карамельной линии. Оптимальной признана масса карамели 1,8 г (табл.1, опыт 3).
Предлагаемое соотношение действующих и вспомогательных веществ является оптимальным и позволяет получать карамель, растворяющуюся в воде не более чем за 5 минут (пример 1), обладающую гигроскопичностью, соответствующую прототипу (не менее трех суток при 90% влажности и температуре 45°С), имеющую отличные органолептические показатели (пример 1), степень инактивации витаминов не более 10% от исходного значения концентрации при их введении в состав карамельной массы (пример 2), устойчивую при производстве (пример 3) и стабильную в течение 12 месяцев при хранении в естественных условиях (пример 4).
Увеличение или уменьшение концентрации действующих или вспомогательных веществ более заявленных пределов нецелесообразно, т.к. приводит к ухудшению вкуса карамели (пример 1, опыт 1), или распадаемости, гигроскопичности (пример 1, опыт 5).
Как видно из вышеизложенного, только предложенные интервалы соотношений ингредиентов являются оптимальными и позволяют получить витаминизированную карамель, соответствующую требованиям научно-технической документации по всем показателям и стабильную при производстве и хранении.
Пример 1
В таблице 1 представлены данные расчета состава карамели. Карамель в опытах 1-2 и 4-5 массой 0,7-1,0 и 2,0-2,5 г содержит витамины на верхнем и нижнем пределе (соответственно), установленном в фармакопейной статье «Драже «Ревит»». Количество витаминов в одной карамели массой 1,8 г в опыте 3 равно среднему значению содержания витаминов в одном драже «Ревит». Карамели опытов 1-5 изготовлены при различном соотношении изомальт/патока.
2,0 мл воды, расчетные количества патоки, изомальта загружали в выпарительную чашку. Чашку устанавливали на песчаную баню при температуре 150-160°С. Карамельную массу уваривали при температуре в массе 150°С 25-30 минут, вводили расчетные навески концентрированного сока и проводили упаривание до влажности менее 4,0%. Карамельную массу переносили на пластину из фторопласта, охлаждали до 80-90°С и тщательно перемешивали со смесью витаминов, лимонной кислоты, ароматизатора и стевиозида. Затем карамельную массу взвешивали, формовали карамельный жгут, делили его на равные части соответствующей массы.
Гигроскопичность полученных образцов анализировали путем взвешивания образцов, которые сохранялись в эксикаторе над насыщенным раствором сульфата аммония при температуре 60°С; распадаемость по методике ГФ X1, вып.2, стр.154, органолептические свойства оценивала группа дегустаторов (25 человек) по пятибалльной шкале. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Состав карамели | ||||||||||
| Опыт № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||
| Наименование ингредиента | Масса, г | % | Масса, г | % | Масса, г | % | Масса, г | % | Масса, г | % |
| Изомальт | 0,2869 | 40,99 | 0,585133 | 58,51 | 1,2732 | 70,73 | 1,72584 | 86,29 | 2,216133 | 88,65 |
| Патока крахмальная с.в. | 0,2869 | 40,99 | 0,292567 | 29,26 | 0,4244 | 23,58 | 0,19176 | 9,59 | 0,201467 | 8,06 |
| Лимонная кислота | 0,015 | 2,14 | 0,012 | 1,20 | 0,01 | 0,56 | 0,007 | 0,35 | 0,007 | 0,28 |
| Стевиозид | 0,003 | 0,43 | 0,002 | 0,20 | 0,001 | 0,06 | 0,001 | 0,05 | 0,001 | 0,04 |
| Ретинола пальмитат | 0,0016 | 0,23 | 0,0016 | 0,16 | 0,0014 | 0,08 | 0,0011 | 0,06 | 0,0011 | 0,04 |
| Тиамина хлорид | 0,0011 | 0,16 | 0,0011 | 0,11 | 0,001 | 0,06 | 0,0009 | 0,05 | 0,0009 | 0,04 |
| Рибофлавин | 0,0011 | 0,16 | 0,0011 | 0,11 | 0,001 | 0,06 | 0,0009 | 0,05 | 0,0009 | 0,04 |
| Аскорбиновая кислота | 0,0374 | 5,34 | 0,0375 | 3,75 | 0,035 | 1,94 | 0,0315 | 1,58 | 0,0315 | 1,26 |
| Концентрат сока, с.в. | 0,063 | 9,00 | 0,063 | 6,30 | 0,05 | 2,78 | 0,038 | 1,90 | 0,038 | 1,52 |
| Ароматизатор | 0,004 | 0,57 | 0,004 | 0,40 | 0,003 | 0,17 | 0,002 | 0,10 | 0,002 | 0,08 |
| Масса общая | 0,7 | 100 | 1,000 | 100 | 1,800 | 100 | 2,000 | 100 | 2,500 | 100 |
| Таблица 2 | ||||||
| Результат испытания качественных показателей карамели | ||||||
| Опыт № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Прототип* |
| Распадаемость, минут | 2,5 | 3,0 | 4,5 | 5,0 | 7,3 | 5,0 |
| Гигроскопичность,** суток | 5 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 |
| Вкус, баллов | 3,3 | 4,5 | 4,7 | 4,5 | 4,4 | 2,0 |
| Цвет, баллов | 2 | 4,5 | 4,7 | 4,9 | 5 | 5 |
| Примечание к таблице: * - драже «Ревит»; ** - экспозиция над насыщенным раствором сульфата аммония, в течение которой образцы утратили форму. |
Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют о том, что карамель массой 1,0-2,0 г, содержащая, % масс.: изомальт - 58,51-86,29, патока - 9,59-29,26, концентрат сока - 1,90-6,30, лимонная кислота - 0,35-1,2, ароматизатор 0,10-0,40, стевиозид - 0,05-0,2, ретинола пальмитат - 0,06-0,16, тиамина хлорид - 0,05-0,11, рибофлавин - 0,05-0,11, имеет распадаемость 5 минут, гигроскопичность 3 суток, отличный вкус (более 4,5 баллов по пятибалльной шкале) и цвет 4,5-4,9. Эти показатели находятся на уровне прототипа.
Изменение концентраций ингредиентов за заявленные пределы ухудшает гигроскопичность и распадаемость (опыт №5), органолептические характеристики (опыт №1).
Пример 2
Для определения степени инактивации витаминов при введении в состав карамели к 40,0 г расплавленной карамельной массы (табл.1, оп. 3) при температуре 90±5°С добавляли навески 0,0792 г ретинола пальмитата, 0,088 г тиамина хлорида, 0,088 г рибофлавина и 3,08 г аскорбиновой кислоты по приведенной выше технологии. Контролем в опыте служила модельная смесь порошка измельченного карамельного плацебо (40,0 г) с указанными выше навесками витаминов. Одинаковые навески карамели и модельной смеси (1,000 г/100 мл ПФ) анализировали на содержание витаминов B1, B2 методом ВЭЖХ ("Phenomenex Luna 250×4,6 мм С18(2)-5 мкм, объем пробы 10 мкл) при 260 и 290 нм (в табл.5 выделено скобками) [11]. Из таблицы 3 видно, что введение витаминов в состав карамельной массы не приводит к существенному (в пределах погрешности 5%) изменению времени выхода пиков. Инактивация витаминов на стадии смешивания с карамельной массой при 90±5°С в течение 1-2 минут составляет 5,5-6,7% (B2 - 6,7%,B1 - 5,5%).
| Таблица 3 | ||||
| Характеристика хроматограмм | ||||
| Наименование витамина | Контроль | Опыт | ||
| Время выхода, мин | Площадь[mAU*s] | Время выхода | Площадь [mAU*s] | |
| Рибофлавин | 7,36 (290) | 544,07 | 7,06 | 506,38 |
| Тиамин хлорид | 17,60(260) | 722,31 | 16,96 | 680,15 |
В связи с тем, что аскорбиновая кислота имеет время выхода на хроматограмме, равное изомальту, ее содержание определяли методом - йодометрии по ГФ X, стр.44. Объем раствора, пошедшего на титрование равных навесок (1,00 г) в опыте составил 95% от контроля. Это свидетельствует о том, что при введении витамина С в состав карамели разрушается 5% аскорбиновой кислоты.
Задачей следующего раздела работы было определить степень инактивации витаминов при хранении. 2,0 мл воды, 8,0 г патоки, 42,0 г изомальта загружали в выпарительную чашку. Чашку устанавливали на песчаную баню при температуре 150-160°С. Карамельную массу уваривали при температуре в массе 135-140°С 25-30 минут. 49,72 г уваренной карамельной массы переносили на пластину из фторопласта и тщательно перемешивали со смесью 0,063 г тиамина хлорида, 0,061 г рибофлавина, 2,108 г кислоты аскорбиновой. Затем карамельную массу делили по массе на две части. Первую помещали в термостат при температуре 60°С в течение 13 суток; вторую при температуре 12-15°С. В качестве контроля служили варианты смеси порошков изомальта 96,014 г витамины, 0,061 г тиамина хлорида, 0,062 г рибофлавина, 2,210 г кислоты аскорбиновой.
Результаты измерения площадей пиков представлены в таблице 4. В связи с тем, что время выхода изомальта совпадает с временем выхода кислоты аскорбиновой ее определение вели по ГФ X, стр.44.
| Таблица 4 | ||||
| Результаты эксперимента | ||||
| Наименование образца и режим хранения | Карамель | Порошок | ||
| 12-15°С | 60°С | 12-15°С | 60°С | |
| Площадь пика* витамина B2, [mAU*s] | 771,85 | 752,35 | 252,27 | 166,50 |
| Площадь пика* витамина B1, [mAU*s] | 347,93 | 320,79 | 239,84 | 153,50 |
| Объем, 0,1 н. раствора KIO3* | 0,96 | 0,86 | 0,49 | 0,21 |
| Примечание: * - в пересчете на навеску пробы 1,000 г. |
Представленные в таблице 4 данные показывают, что инактивация витаминов С, B1 и В2 при 60°С в течение 13 суток в карамели и порошке составили 2%, 5%, 3% и 42%, 37%, 36% соответственно. Таким образом, включение витаминов в состав карамели благоприятно сказывается на их стабильности при хранении. Потери витаминов за один год хранения составили 5-10%.
Пример 3
Оптимальные значения параметров многократно проверяли сначала в лабораторных условиях, а затем в условиях промышленного производства ООО «Слада» г.Ишим.
33,2 кг изомальта загружали в карамелеварочный котел, содержащий 4,0 кг воды и 6,85 кг патоки. Нагревали глухим паром до температуры 150-155°С, в течение 7 минут. Затем в котел загружали 3,2 кг концентрированного сока апельсина и проводили дальнейшее упаривание в течение 30-40 минут при температуре 135°С до положительного результата органолептических испытаний.
Готовую карамельную массу выгружали в смеситель, после чего в массу добавляли смесь 970,0 г аскорбиновой кислоты, 29,0 г стевиозида, 28,0 г тиамина хлорида, 28,0 г рибофлавина, 38,0 г ретинола пальмитата, 215,0 г лимонной кислоты, 72,0 г ароматизатора «эфирное масло апельсина». Массу перемешивали при охлаждении. Температура массы во время введения премиксов 80-95°С. Продолжительность 10 минут.
Охлажденную массу снимали со стола и переводили в цех фасовки карамели.
Формование карамели проводили с помощью каландра. Затем получали карамельный жгут путем экструзии карамельного батона через формующие ролики. Жгут разрезали на карамель с помощью формующего штампа.
Готовую карамель заворачивали в полимерную обложку на машине заверточной.
Потери на стадии изготовления карамели составили 2,1%.
Пример 4
Полученную в примере 3 карамель расфасовывали в пакеты из полимерных материалов, герметично запаивали и исследовали стабильность качественных и количественных свойств при хранении. Представленные в таблице 5 данные свидетельствуют о том, что разработанная витаминизированная карамель стабильна при хранении в течение одного года.
| Таблица 5 | |||||
| Стабильность свойств витаминизированной карамели при хранении | |||||
| Показатели качества | Описание | Средняя масса одной карамели, г | Отклонение от средней массы карамели, % | Растворимость, не более, мин | Витамины, % |
| Норма | * | 1,6-1,9 | ±10 | 10,0 | Ретинола пальмитат 0,06-0,10 Тиамина хлорид 0,05-0,08 Рибофлавин 0,05-0,08 Аскорбиновая кислота 1,8-2,1 |
| Срок хранения, месяцев | |||||
| 0 | Соотв. | 1,81 | 8,2 | 4,5 | 0,094/0,077/0,074/2,02 |
| 6 | Соотв. | 1,77 | 9,9 | 4,3 | 0,092/0,074/0,074/2,00 |
| 12 | Соотв. | 1,64 | 9,7 | 4,5 | 0,084/0,06/0,05/1,84 |
| Примечание к таблице: (*) - карамель кисло-сладкого вкуса с ароматом лимона, оранжево-желтого цвета, с однородной поверхностью и ровными кромками. |
Литература
1. Тазлов П. Российский рынок витаминов сквозь призму розничных продаж / Фармацевтический вестник. - 2001. - №3. - С.12.
2. Loid V. Alien Troches and lozenges. // Secundum Artem. - vol.4. - №2. - 2003.
3. Ферова О.А. Заявка на патент РФ №2003122261 Иммуностимулирующее средство. 27.01.2005.
4. Талановский В.Ф., Собко М.Г., Иванов О.А. Патент РФ №2168906. Леденцы йодированные.
5. Собко М.Г., Иванов О.А., Ежова И.Н. Заявка на изобретение 96105803. Леденцы лакричные и способ их производства.
6. Азаров Н.Н., Мирошникова P.M., Федорова Н.И., Рекорд И.Г. Состав и способ получения витаминизированной леденцовой карамели. №2140161, 27.10.1999.
7. ФС 42-1676-89 Драже «Ревит».
8. Денисеня Г. Витамин и минерал в одной таблетке / Г.Денисеня // Фармацевтический вестник. - 2001. - №3. - С.10.
9. V. Rivier. Confectionery product containing functional ingredients. U.S Patent Application №20030059501. March 27, 2003.
10. Маюрникова Л.А., Куракин М.С. Пищевые и биологически активные добавки / Учебное пособие для студентов вузов. Кемерово, 2006.
11. ФСП 42-0336-6654-05 «Драже «Ревит».
1. Витаминизированная карамель, содержащая изомальт, патоку, концентрат сока, лимонную кислоту, стевиозид, ароматизатор и витамины, отличающаяся тем, что содержит компоненты в следующем количестве, мас.%:
| изомальт | 58,51-86,29 |
| патока | 9,59-29,26 |
| концентрат сока | 1,90-6,30 |
| лимонная кислота | 0,35-1,2 |
| ароматизатор | 0,1-0,40 |
| стевиозид | 0,05-0,20 |
| ретинола пальмитат | 0,06-0,16 |
| тиамина хлорид | 0,05-0,11 |
| рибофлавин | 0,05-0,11, |
| аскорбиновая кислота | 1,58-3,75 |
2. Витаминизированная карамель по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой карамель массой от 1,0 до 2,0 г.
