Способ производства экструдированного лактовегетарианского продукта
Владельцы патента RU 2564837:
Общество с ограниченной ответственностью "Фьючер Фуд" (RU)
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению готового к употреблению экструдированного лактовегетарианского продукта. Способ предусматривает экструдирование исходного продукта, включающего следующие компоненты, мас.%: крупа рисовая - 15-20; крупа пшено - 15-20; мука кукурузная - 15-20; мука пшеничная обойная - 10-20; крупа гречневая - 5-10; чечевица - 5-10; порошок тыквы сублимационной сушки - 5-10; молоко сухое цельное - 4-8; соль поваренная или морская - 0,1-2. Полученный продукт является сбалансированным и полноценным по пищевой ценности с уровнем белка не менее 12%, низким содержанием жира и низким уровнем чистого добавленного сахара не более 10%, а также высокими органолептическими показателями. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.
Настоящее изобретение относится к пищевой промышленности, а именно получению готового к употреблению экструдированного лактовегетарианского продукта, характеризующегося высокой пищевой ценностью, сбалансированным составом по основным пищевым веществам с высоким содержанием белка, с хрустящей пористой структурой и широким спектром вкусо-ароматических характеристик. Получаемый продукт употребляется как готовый к употреблению снэк, как самостоятельное блюдо или в качестве перекуса в структуре дневного рациона или в комбинации с другими блюдами и напитками.
Разработка данного продукта призвана разрешить существующую дилемму выбора между здоровым питанием и сохранением здоровья с одной стороны и получением удовольствия от вкусной, здоровой и привлекательной пищи, удобной для употребления.
Готовые к употреблению и удобные в применении пищевые продукты - снэки часто характеризуются невысокой пищевой ценностью, так как они содержат большое количество жира и сахара, но низкое содержание белка и пищевых волокон, а также микронутриентов (витаминов и минеральных веществ). Снижение содержания сахара и жира при увеличении содержания белка и пищевых волокон в продуктах, готовых к употреблению, сопровождается изменением их вкусовых качеств, снижением полноты вкуса, нарушает систему вкусовых взаимосвязей.
Известным является вспученный зерновой продукт с высоким содержанием пищевых волокон, в состав которого входит восковой крахмал, зерновая смесь, включающая источник пищевого волокна, зерновую муку и воду [патент РФ 2459425 «Вспученные экструдированные зерновые продукты с богатым источником пищевого волокна»]. При этом источником пищевого волокна могут являться кукурузное волокно, овсяное волокно, пшеничные отруби, овсяные отруби, кукурузные отруби, цельнозерновая овсяная мука и их смеси. Данный продукт нельзя назвать сбалансированным по биологической ценности ввиду, прежде всего, незначительного содержания белка в его зерновых компонентах, бедных к тому же некоторыми аминокислотами, преимущественно лизином.
Схожая проблема касается известного продукта, получаемого согласно патенту GB 2428958 «Snackfood product». Исходная рецептура продукта содержит 5-30% фруктов или овощей с влажностью менее 10% в порошкообразном виде, муку в количестве 50-81%, подсластитель в количестве 10-14%. Смесь экструдируется при температуре 100-150°С с получением продукта влажностью 4-10%. Муку при этом используют пшеничную, рисовую или кукурузную. Фруктовым компонентом могут выступать цитрусовые, ананас, груша, яблоко, ягоды, томат, манго, дыня и/или нектарин. Овощным компонентом может быть брокколи, цветная капуста, сельдерей, пастернак, брюква, репа, бобовые и/или свекла. Данный продукт за счет входящих в него компонентов имеет высокое содержание углеводов, пищевых волокон и микронутриентов. Недостатком продукта также является низкое содержание белка.
Известен также способ производства экструдированных продуктов [Патент РФ №2335999], в соответствии с которым исходный продукт для экструдирования содержит молочные компоненты (сухое или концентрированное молоко) в количестве 15 мас. %, а также тыквенное пюре (15 мас.%) и крупу нутовую (70 мас. %). Высокое содержание нутовой крупы не позволяет достигнуть большой вариативности готового продукта, в том числе по органолептическим свойствам.
Еще один подход к формированию рецептурного состава экструдированного продукта предлагается в патенте US 6830768 «Snack product», взятом в качестве прототипа. В состав данного продукта входит 50-80% крахмалсодержащего материала, 5,5-27,5% обезжиренных сухих веществ молока, 2,5-12,5% жиров молочного или растительного происхождения, до 12% сахара, и вода в количестве, необходимом для поддержания влажности всей смеси на уровне 11-19%. Данный подбор ингредиентов рецептуры обеспечивает высокое содержание в продукте всех макронутриентов, однако содержание пищевых волокон и микронутриентов будет находиться на низком уровне ввиду отсутствия в рецептурной смеси содержащих их ингредиентов-носителей.
Описанные экструдированные продукты не решают комплексную техническую задачу изобретения - создание здорового, сбалансированного, полноценного по пищевой ценности продукта, готового к употреблению и обладающего высокими органолептическими показателями. Используемый в настоящем изобретении термин «сбалансированный, сбалансированный по пищевой ценности», когда применяется к описываемым пищевым продуктам, означает, что количество пищевого продукта, обеспечивающего суточную норму потребления энергии человека, обеспечивает желательный (при данной калорийности) уровень потребления белка и незаменимых аминокислот, пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ при невысоком уровне энергии за счет низкого содержания жира и сахара.
Решением поставленной технической задачи изобретения - получения экструдированного лактовегетарианского продукта, сбалансированного по пищевой ценности, является формирование его рецептурного состава из нескольких пищевых компонентов, представляющих основные группы продуктов, за исключением мясопродуктов, с учетом актуального (ощутимого) вклада отдельных представителей групп пищевых продуктов в структуру энергетической и пищевой ценности продукта.
Параллельно решается задача расширения ассортимента экструдированных продуктов.
Основными компонентами рецептуры являются продукты переработки зерновых культур - крупы и мука, как источники крахмала, несущего при экструзионной обработке технологическую функцию структурообразователя продукта, придающего всему продукту необходимые реологические свойства - твердость, пористость, хрусткость, а также являющегося источником энергии. Основными крахмалосодержащими компонентами продукта являются крупа рисовая в количестве 15-20%, крупа пшено в количестве 15-20%, мука кукурузная в количестве 15-20%, мука пшеничная обойная в количестве 10-20%, крупа гречневая в количестве 5-10%. При этом крупа гречневая и мука пшеничная обойная являются значительными источниками пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ.
Зерновые продукты содержат определенное количество белка, однако, при расчете доли белка в общей энергетической ценности исключительно зерновых продуктов, содержание белка не выходит на уровни, удовлетворяющие принципам здорового питания - 12-14% белка по калорийности.
Недостаточное для здорового питания содержание белка в этих компонентах делает необходимым включение в рецептуру дополнительных источников белка - сухого молока и чечевицы. Кроме массовой доли и квоты по калорийности белка в продукте, важной характеристикой продуктов здорового питания является аминокислотный состав белка. Интегральным показателем полноценности белкового компонента продукта является аминокислотный скор, показывающий соотношение уровня аминокислоты в белке продукта с уровнем аминокислоты в стандартном («идеальном») белке. Исключительно зерновые продукты характеризуются недостаточным уровнем лизина, т.е. первой лимитирующей аминокислотой белка зерновых является лизин. Использование мультикомпонентной зерновой смеси для получения продукта частично решает проблему повышения биологической ценности белка, так как отдельные злаковые продукты (гречневая, пшенная крупа) характеризуются более высоким содержанием лизина, чем, к примеру, пшеничная мука, рис или кукурузная крупа. Использование мультизлаковой смеси решает задачу аминокислотного взаимообогащения зерновых компонентов.
Включение в состав заявленного продукта сухого цельного молока (4-8 мас. %) и чечевицы (5-10 мас. %) решает задачу обогащения продукта общим белком, доводя его содержание (в процентах от общей калорийности продукта) до 12-13,5%, что характеризует продукт, как продукт сбалансированный, удовлетворяющий принципам здорового питания. Кроме того, высокое содержание лизина в белках коровьего молока и чечевице решает задачу взаимообогащения смеси по незаменимым аминокислотам, приближая аминокислотный скор продукта по лизину к 78%.
Обогащение продукта белком только за счет чечевицы имеет недостаток в том, что при ее добавлении более 10% от массы продукта сопровождается появлением характерного привкуса. Вместе с тем, внесение в состав продукта сухого молока в количестве более 8% отрицательно сказывается на консистенции продукта, его текстурных свойствах, присущих экструдированным продуктам, таких как высокая пористость с равномерным распределением пор, хрусткость. Кроме того, выяснилось, что в процессе экструзии сухое молоко выступает как агент, снижающий трение материала в камере экструдера. Внесение сухого молока в рецептуру в количествах, превышающих заявленные, может вызывать снижение давления в экструдере, нарушение стабильного режима экструдирования, что негативно отразится на текстурных свойствах продукта.
Комбинация чечевицы с сухим цельным молоком в заявляемых количествах позволяет получить продукт с нужным уровнем белка с удовлетворительными органолептическими характеристиками - вкусом и текстурой.
Наконец, сочетание мультизлаковой смеси, чечевицы и сухого цельного молока сопровождается взаимообогащением продукта по серосодержащим аминокислотам, которыми бедна чечевица, но богаты белки злаковых.
Использование сухого цельного молока решает задачу обогащения продукта кальцием, витаминами В2 и А. Наличие последнего в сухом цельном молоке является весьма важным обстоятельством, так как чисто вегетарианская пища не содержит витамина А.
Задаче обогащения заявленных продуктов витамином А служит также включение в продукт порошка тыквы сублимационной сушки (5-10 мас.%), которая содержит высокие количества предшественника витамина А - бета-каротина, превращающегося в организме человека в витамин А в соотношении 6:1.
Включение в состав продуктов тыквы сублимационной сушки дает обогащение смеси минеральными веществами, в первую очередь калием. Кроме того, тыква сублимационной сушки придает продукту легкий ненавязчивый тыквенный вкус, не препятствующий приданию продукту других вкусо-ароматических свойств. Ограничением на количество вносимой в рецептуру продукта тыквы сублимационной сушки являются также текстурные свойства готового продукта. В данном случае тыква сублимационной сушки является компонентом, снижающим порообразование готового продукта при экструзии и ухудшающим его пенообразную хрустящую структуру. При внесении тыквы сублимационной сушки в рецептуру в количестве, превышающем 10 мас.%, продукт приобретет более плотную, твердую структуру, что ухудшит его органолептические характеристики. В связи с этим, количество тыквы сублимационной сушки, вносимой в состав продукта, определяется предпочтительным диапазоном 5-10 мас.%.
Минеральный состав комплекса пищевых ингредиентов продукта позволяет получить продукт с удовлетворительными вкусовыми характеристиками при ограниченном (дозированном) добавлении поваренной соли.
Соль и сахар (сахар - не всегда) вносятся в продукт в незначительном количестве, соответственно 0,1-2 мас.% и 0,1-3 мас.%. Для придания эктрудированному лактовегетарианскому продукту характерных вкусо-ароматических свойств дополнительными компонентами продукта, не обязательными в базовой рецептуре могут выступать ингредиенты натурального происхождения - приправы, специи, сыр, белые грибы сушеные.
Практическая реализация такой рецептуры в готовый к употреблению продукт осуществляется методом варочной экструзии. Предварительно компоненты рецептуры измельчаются до размеров частиц 100-1000 мкм, затем компоненты смешиваются до образования смеси с равномерным распределением всех компонентов в объеме. Далее осуществляется процесс экструдирования полученной смеси. Процесс экструдирования осуществляется при температуре 150-190°С, давлении в камере экструдера 30-70 кг/см2, скорости вращения шнеков 150-600 об/мин. Общее влагосодержание экструдируемой смеси должно составлять при этом 12-16% влажности. После экструдирования полученный пищевой продукт охлаждается и при необходимости подсушивается до влажности 5-8%.
Сбалансированность пищевого рациона характеризуется соотношением основных пищевых веществ (белков, жиров, углеводов), выраженным в процентом вкладе основных пищевых веществ в общей энергетической ценности рациона. Сбалансированность характеризуется 12-15% белка по калорийности, не более 30% жира по калорийности и 55-70% углеводов преимущественно за счет крахмала [МР 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации].
Аналогичным образом оценивается сбалансированность композиционных пищевых продуктов, включающих все три группы основных пищевых веществ белков, жиров и углеводов. Основным критерием служит процент белка по калорийности в диапазоне 12-15%, процент жира не должен превышать 30%, варьируя в широких пределах, доля углеводов может варьировать в широких пределах. При достижении удовлетворительных вкусовых качеств продукта содержание жира может быть минимальным, так как снижение потребления жира с рационом человека является целью здорового питания. Таким образом, сбалансированный пищевой продукт, удовлетворяющий принципам здорового питания, характеризуется оптимальным уровнем белка по калорийности (не менее 12%), низким содержанием жира, низким содержанием чистого добавленного сахара не более 10% по калорийности, содержанием полисахаридов в широких пределах, восполняющих оставшуюся квоту энергетической ценности продукта.
В таблице 1 представлены примеры рецептур продукта, описывающие основную область варьирования компонентами рецептуры
| Таблица 1 Примеры рецептур продукта |
|||||
| Наименование продукта | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 |
| г/100 г исх. смеси | г/100 г исх. смеси | г/100 г исх. смеси | г/100 г исх. смеси | г/100 г исх. смеси | |
| крупа гречневая | 7,7 | 7,6 | 5,0 | 10,0 | 9,0 |
| крупа пшенная | 17,6 | 17,2 | 15,0 | 20,0 | 16,5 |
| крупа рисовая | 18,3 | 17,5 | 20,0 | 15,0 | 17,0 |
| мука кукурузная | 17,6 | 17,2 | 20,0 | 17,9 | 15,0 |
| мука пшеничная обойная | 15,3 | 15,0 | 20,0 | 10,0 | 17,0 |
| чечевица | 8,0 | 8,0 | 5,0 | 10,0 | 10,0 |
| тыква сублимационной сушки | 7,0 | 7,0 | 6,5 | 10,0 | 5,0 |
| сахар | 2,0 | 2,0 | 0,0 | 3,0 | 2,2 |
| молоко сухое цельное 25% жирности | 6,0 | 6,0 | 8,0 | 4,0 | 8,0 |
| соль | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,1 | 0,3 |
| укроп сушеный | 0 | 1,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| петрушка сушеная | 0 | 1,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Пример 1. Крупа рисовая, крупа пшено, крупа гречневая, чечевица, сахар-песок, соль измельчаются до размеров частиц 200 мкм, смешиваются в установленной пропорции с остальными компонентами. Полученная смесь подается в двухшнековый экструдер с фильерой формующей матрицы, имеющей размеры 1 мм высотой, 12 мм шириной. Температура процесса составляет 170°С, давление 50 кг/см2, скорость вращения шнеков 240 об/мин. Влажность экструдируемой смеси поддерживается на значении 14% и состоит из собственной влажности сырья и воды, дополнительно подаваемой в камеру экструдера. На выходе из экструдера экструдированный лактовегетарианский продукт имеет влажность 9-10%, он подсушивается до влажности 6-7%.
Порядок получения экструдированного лактовегетарианского продукта и режимы экструдирования в Примерах 2 - 5 соответствуют таковым в Примере 1.
Дополнительными компонентами в рецептуре в соответствии с Примером 2 выступают сушеный укроп в количестве 1% и сушеная петрушка в количестве 1% к общей массе рецептурной смеси, наносимые после охлаждения и подсушивания полученного пищевого продукта.
В таблице 2 представлены данные по пищевой ценности продуктов, полученных по рецептурам, представленным в таблице 1.
| Таблица 2 Пищевая ценность получаемых продуктов на 100 г при влажности 6% |
|||||
| Пищевая ценность | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 |
| Энергетическая ценность, ккал | 346,7 | 347,6 | 352,7 | 345,2 | 354,5 |
| Белки, г | 11,5 | 11,6 | 11,7 | 11,6 | 12,7 |
| Углеводы, всего, г | 68,2 | 67,3 | 67,3 | 67,5 | 66,6 |
| Крахмал, г | 59,1 | 56,3 | 58,9 | 55,9 | 56,6 |
| Моно-, дисахара, г | 9,0 | 10,8 | 8,1 | 11,4 | 9,8 |
| Сахар добавленный, г | 2,0 | 2,1 | 0,0 | 3,2 | 2,4 |
| Жиры, г | 3,1 | 3,6 | 4,1 | 3,2 | 4,1 |
| Насыщенные жирные кислоты (НЖК), г | 1,0 | 1,3 | 1,6 | 1,0 | 1,6 |
| Холестерин, мг | 0,0 | 5,8 | 7,7 | 3,9 | 7,7 |
| Мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК), г | 0,7 | 0,8 | 1,0 | 0,7 | 1,0 |
| Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), г | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 |
| Пищевые волокна, сумма, г | 6,3 | 6,3 | 6,0 | 6,5 | 6,4 |
| Ретинол экв., мкг | 140,1 | 143,4 | 137,4 | 192,9 | 108,9 |
| Витамин А, мкг | 5,6 | 8,3 | 11,2 | 5,6 | 11,2 |
| b-каротин, мкг | 806,9 | 810,5 | 757,4 | 1123,7 | 586,5 |
| Е, мг | 1,1 | 1,1 | 1,2 | 0,9 | 1,1 |
| В1, мг | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,4 |
| В2, мг | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Ниацин, мг | 2,7 | 2,7 | 2,8 | 2,6 | 2,7 |
| С, мг | 3,2 | 4,3 | 3,1 | 4,5 | 2,5 |
| Натрий, мг | 236,3 | 249,6 | 256,7 | 77,4 | 153,9 |
| Калий, мг | 404,7 | 445,0 | 425,7 | 458,6 | 434,0 |
| Кальций, мг | 86,3 | 107,6 | 126,4 | 90,9 | 125,1 |
| Железо, мг | 3,9 | 3,8 | 3,5 | 4,1 | 4,1 |
| Магний, мг | 84,5 | 86,3 | 83,3 | 87,5 | 89,4 |
| Фосфор, мг | 253,8 | 264,3 | 277,6 | 249,3 | 291,5 |
| Влага, г | 6,0 | 6,0 | 6,0 | 6,0 | 6,0 |
| Зола, г | 2,4 | 2,6 | 2,6 | 2,2 | 2,4 |
В таблице 3 представлены данные по вкладу основных пищевых веществ в общую калорийность получаемых продуктов. Из таблицы видно, что продукты, заявленные в примерах 1-5, удовлетворяют требованиям сбалансированного здорового питания: вклад белка в общую калорийность составляет более 13%, вклад жиров менее 10%.
| Таблица 3 Вклад основных пищевых веществ в общую калорийность получаемых продуктов, % |
|||||
| Пищевая ценность | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 |
| Белки | 13,3 | 13,3 | 13,3 | 13,5 | 14,4 |
| Углеводы | 78,7 | 77,4 | 76,3 | 78,2 | 75,2 |
| Жиры | 8,0 | 9,3 | 10,4 | 8,3 | 10,4 |
1. Способ производства экструдированного лактовегетарианского продукта, предусматривающий экструдирование исходного продукта, включающего, по меньшей мере, крахмалсодержащие продукты, сухие молочные продукты, отличающийся тем, что исходный продукт содержит крупу рисовую, крупу пшено, муку кукурузную, муку пшеничную обойную, крупу гречневую, чечевицу, порошок тыквы сублимационной сушки, молоко сухое цельное, соль поваренную или морскую при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Крупа рисовая | 15-20 |
| Крупа пшено | 15-20 |
| Мука кукурузная | 15-20 |
| Мука пшеничная обойная | 10-20 |
| Крупа гречневая | 5-10 |
| Чечевица | 5-10 |
| Порошок тыквы сублимационной сушки | 5-10 |
| Молоко сухое | 4-8 |
| Соль поваренная или морская | 0,1-2 |
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходный продукт включает сахар-песок в количестве 0,1-3 мас.%.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он включает следующие стадии: измельчение исходных компонентов до размеров 100-1000 мкм, их смешивание и экструдирование полученной смеси, при этом экструдирование осуществляют при температуре 150-190°C, давлении в камере экструдера 30-70 кг/см2, скорости вращения шнеков 150-600 об/мин и влажности экструдируемой смеси 12-16%, после чего полученный пищевой продукт охлаждают и при необходимости подсушивают до влажности 5-8%.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что исходный продукт дополнительно включает ингредиенты натурального происхождения - приправы, специи, сыр, белые грибы сушеные в количестве 0,1-5,0 мас.%.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после охлаждения и подсушивания полученного пищевого продукта на его поверхность наносят растительное масло в количестве 3-5% к массе продукта и сушеные травы в количестве 1% к массе продукта из следующего ряда: укроп, петрушка, сельдерей, базилик или их смесь.
