Способ приготовления гидролизованного крахмала с пониженным содержанием сахара
Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложенный способ получения пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал, включает стадии обеспечения исходного материала, содержащего и крахмал, и по меньшей мере один амилолитический фермент, обеспечения в качестве ингредиентов: воды, по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента, содержащего амилазу, не являющуюся эндогенной для обеспеченного исходного материала, и необязательно одного или более других ингредиентов. Затем смешивают исходный материал и дополнительный амилолитический фермент. Доводят температуру смеси до температуры, которая приводит к клейстеризации крахмала в указанной смеси и к инактивации по меньшей мере одного амилолитического фермента, обеспеченного исходным материалом на стадии, и одновременно выполняют высокосдвиговое перемешивание указанной смеси при помощи смесителя кольцевого слоя. Далее обеспечивают инкубацию смеси до достижения желаемой степени гидролиза. Изобретение направлено на получение пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал, со сниженным в сравнении с другими способами обработки содержанием мальтозы и низкой вязкостью. 13 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл., 7 пр.
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу приготовления пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал. В частности, настоящее изобретение относится к способу приготовления пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал с пониженным содержанием мальтозы по сравнению со стандартными способами гидролиза.
Предпосылки создания изобретения
В современных производственных процессах для приготовления содержащих крахмал пищевых продуктов применяют амилолитические ферменты для разрушения крахмала и уменьшения вязкости продукта. Очень вязкие продукты с трудом поддаются обработке в производственной линии, и поэтому крахмал подвергают воздействию ферментов, за счет чего уменьшают вязкость. Однако разложение крахмала также приводит к образованию дисахаридов, в частности мальтозы и других. Остро стоит вопрос, связанный с воздействием уровней сахара (моно- и дисахаридов) в пищевых продуктах, и поэтому имеется потребность в более низких уровнях сахаров, таких как мальтоза. Особенно серьезную проблему уровни сахаров представляют в производстве пищевых продуктов для младенцев и/или детей.
Известно, что зерновая мука содержит также природные ферменты, которые в определенных условиях вырабатывают мальтозу. По-видимому, важную роль в степени выработки мальтозы играют клейстеризация и активность этого фермента (Effect of Gelatinization and Hydrolysis Conditions on the Selectivity of Starch Hydrolysis with alpha-Amylase from Bacillus licheniformis. T. Baks et al., J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 488–495; Etude de la mesure de l’activité de la bêta et de l’alpha-amylase des farines de froment. R. Geoffroy, Novembre–Décembre 1954).
Следовательно, преимуществом обладал бы усовершенствованный способ гидролиза крахмала.
Изложение сущности изобретения
Таким образом, объект настоящего изобретения относится к обеспечению способа приготовления пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал.
В частности, объектом настоящего изобретения является обеспечение способа, позволяющего решить описанные выше проблемы предшествующего уровня техники, касающиеся уровней сахара в пищевых продуктах, содержащих гидролизованный крахмал. Более конкретно объект настоящего изобретения относится к обеспечению способа, который обеспечивает пищевой продукт, содержащий гидролизованный крахмал с пониженным содержанием мальтозы по сравнению со стандартными способами гидролиза.
Таким образом, один аспект изобретения относится к способу приготовления пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал, причем указанный способ включает стадии:
a) обеспечения исходного материала, содержащего и крахмал, и по меньшей мере один амилолитический фермент,
b) обеспечения в качестве ингредиентов: воды, по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента и необязательно одного или более других ингредиентов,
c) смешивания исходного материала со стадии a) и ингредиентов со стадии b)
d) доведения температуры смеси со стадии c) до температуры, которая приводит к клейстеризации крахмала в указанной смеси и к инактивации по меньшей мере одного амилолитического фермента, обеспеченного исходным материалом на стадии a), и
e) выполнения одновременно со стадией d) высокосдвигового перемешивания указанной смеси со стадии c),
f) инкубации смеси со стадии e) таким образом, чтобы достичь желаемой степени гидролиза, в результате чего получают пищевой продукт, содержащий гидролизованный крахмал.
Дополнительный аспект изобретения относится к пищевому продукту, выполненному с возможностью получения или полученному способами изобретения.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показан стандартный способ гидролиза (см. пример 1).
На фиг. 2 показана установка для гидролиза, в которой применяют высокосдвиговый смеситель (смеситель кольцевого слоя, см. пример 2).
На фиг. 3 показана стандартная установка для внутрипоточного гидролиза (см. пример 3).
На фиг. 4 показана установка для внутрипоточного гидролиза, в которой используют высокосдвиговый смеситель (смеситель кольцевого слоя, см. пример 4).
На фиг. 5 показаны результаты органолептического тестирования на группе испытуемых для сравнения готового продукта, полученного стандартным способом и способом изобретения (см. пример 6).
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже.
Подробное описание изобретения
Определения
До более подробного описания настоящего изобретения будут приведены определения указанных ниже терминов и условных обозначений.
Термин «градусы C» относится к градусам Цельсия.
Используемый в настоящем документе термин «крахмал» относится к макромолекулам полисахарида, используемых большинством растений для накопления энергии. Он состоит из большого количества звеньев глюкозы, соединенных гликозидными связями. Двумя высокомолекулярными компонентами крахмала являются амилоза и амилопектин. Крахмал можно обнаружить, например, в зерновых, клубневых и бобовых растениях. Примеры клубневых растений включают в себя картофель, сладкий картофель, маниоку, ямс и т.д. Примеры бобовых растений включают в себя фасоль (такую как фасоль пинто, красная фасоль, белая фасоль), горох, чечевицу, нут, арахис и т.д. При использовании термина «крахмал» в контексте настоящего изобретения он может означать крахмал из одного растительного источника или смесь крахмалов из различных растительных источников.
Используемый в настоящем документе термин «зерновые» относится к любому виду трав, культивируемых для получения съедобных компонентов из их зерна. Примерами зерновых растений являются пшеница, рис, кукуруза, ячмень, рожь, овес, гречиха, просо, киноа, сорго и т.д.
Используемый в настоящем документе термин «пищевой продукт» относится к готовому продукту, пригодному для употребления человеком, и/или к промежуточному препарату, предназначенному для выпуска готового продукта после того как он был подвергнут дополнительной (-ым) стадии (-ям) обработки, включая термическую обработку. Конкретными, не имеющими ограничительного характера, примерами готовых пищевых продуктов являются печенье, вафли, композиции на зерновой основе (завтрак и детская смесь), хлеб, хлебопекарные продукты, пицца, зерновой молочный напиток, детское питание и т.п. Конкретными, не имеющими ограничительного характера, примерами препарата, необходимого для получения готового продукта, после того как он был подвергнут дополнительной (-ым) стадии (-ям) обработки, являются различные виды жидкого теста, теста, суспензии и т.п.
В контексте настоящего изобретения «детские композиции на зерновой основе» определяют две основные категории: полноценный зерновой продукт, который необходимо восстанавливать в воде, поскольку он уже содержит все необходимые доставляемые с пищей питательные вещества; и стандартный зерновой продукт, который необходимо разводить молоком, детской смесью, смесью для прикармливаемых детей и/или фосфолипидными эмульсиями (GUM).
В контексте настоящего изобретения термин «композиции на зерновой основе для всей семьи» определяет композиции, содержащие зерновые, для потребления детьми и взрослыми. Например, композиции на зерновой основе для всей семьи восстанавливают в молоке (цельном или обезжиренном) и потребляют в виде каши.
Используемый в настоящем документе термин «клейстеризация» относится к процессу набухания и вскрытия гранул крахмала, в котором разрушают межмолекулярные связи молекул крахмала в грануле крахмала, приводя к связыванию воды и необратимому растворению гранулы крахмала в воде. Определение температуры клейстеризации хорошо известно специалисту в данной области и может быть выполнено, например, посредством высокотемпературной микроскопии Кофлера (см. дополнительно таблицу 1 и примечания) или, например, с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC).
Используемый в настоящем документе термин «амилолитические ферменты» относится к любому ферменту, выполненному с возможностью превращения крахмала в декстрины и сахар (моно- или дисахариды). Примеры амилолитических ферментов включают в себя амилазы и пуллуланазу. Примеры амилаз включают в себя альфа-амилазы, бета-амилазы, гамма-амилазы.
Способ изобретения
В стандартных способах приготовления содержащих крахмал продуктов проблему создает вязкость крахмала. Во избежание повышения вязкости часто осуществляют ферментативный гидролиз крахмала. Однако такой гидролиз может среди прочего приводить к образованию мальтозы, повышающей уровень сахара, присутствующего в продукте согласно способу. Содержание сахаров, имеющихся в продуктах, вызывает определенную обеспокоенность, и поэтому желательно ограничить количество присутствующих в пищевых продуктах простых сахаров (моно- и дисахаридов). Настоящее изобретение основано на неожиданном открытии, доказывающем, что реализация способа изобретения на практике позволяет получать пищевой продукт, содержащий гидролизованный крахмал с пониженным содержанием мальтозы по сравнению со стандартными способами гидролиза.
Не желая быть связанными теорией, считают, что благодаря способу изобретения в присутствии воды происходит гидратация гранул крахмала в исходном материале, и начинается их набухание. Таким образом, молекулы крахмала скорее доступны для расщепления добавленными амилолитическими ферментами (например, амилазами) на участках внутри длинных цепей, чем на концах. Эндогенные амилазы, присутствующие в исходном материале, способствуют расщеплению на концах (на конечных участках цепей), таким образом приводя к образованию дисахаридов и повышению содержания сахара (мальтозы). В то же время эндогенные амилазы, присутствующие в исходном материале, инактивируют сразу, и поэтому они не образуют дисахариды (т.е. мальтозу). В то же время присутствующие в этом способе сдвиговые усилия также обеспечивают разрушение гранул крахмала, тем самым способствуя расщеплению молекул крахмала, а также позволяют сократить время реакции и/или уменьшить количество добавляемой амилазы. Таким образом, неожиданное действие способа изобретения, отмеченное авторами изобретения, должно синергетическим путем уменьшить количество сахара (в частности, мальтозы), образованного в процессе гидролиза крахмала.
Таким образом, в одном варианте осуществления способ изобретения относится к способу приготовления пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал, причем указанный способ включает стадии:
a) обеспечения исходного материала, содержащего и крахмал, и по меньшей мере один амилолитический фермент,
b) обеспечения в качестве ингредиентов: воды, по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента и необязательно одного или более других ингредиентов,
c) смешивания исходного материала со стадии a) и ингредиентов со стадии b)
d) доведения температуры смеси со стадии c) до температуры, которая приводит к клейстеризации крахмала в указанной смеси и к инактивации по меньшей мере одного амилолитического фермента, обеспеченного исходным материалом на стадии a), и
e) выполнения одновременно со стадией d) высокосдвигового перемешивания указанной смеси со стадии c),
f) инкубации смеси со стадии e) таким образом, чтобы достичь желаемой степени гидролиза, в результате чего получают пищевой продукт с гидролизованным крахмалом.
Исходный материал
Способ изобретения подразумевает обеспечение исходного материала, содержащего как крахмал, так и по меньшей мере один амилолитический фермент.
Некоторые варианты осуществления относятся к способам в соответствии с настоящим изобретением, в которых исходный материал представляет собой препарат растительного происхождения, такой как препарат из части растения, содержащей большую часть гранул для запасания крахмала растением. В некоторых вариантах осуществления такие препараты могут также включать в себя другие части растения, такие как стебли, листья и т.д. Как правило, такие препараты растительного происхождения также содержат по меньшей мере один амилолитический фермент.
В конкретных вариантах осуществления исходный материал представляет собой сухой препарат растительного происхождения, такой как мука. Таким образом, исходный материал может быть выбран из муки из одного или более зерен, такой как мука, выбранная из пшеничной муки, рисовой муки, кукурузной муки, ячменной муки, ржаной муки, овсяной муки, гречневой муки, просяной муки, муки из киноа, муки из сорго; муки, изготовленной из одного или более клубневых растений, таких как картофель, маниока; муки, изготовленной из бобовых растений, такой как гороховая мука; или их комбинаций.
Используемый в настоящем документе термин «сухой» означает содержание в диапазоне от 0,01 до 20 мас.%, например от 0,01 до 16 мас.%, от 0,01 до 15 мас.%, от 0,01 до 12 мас.%, от 0,01 до 8 мас.%, от 0,01 до 5 мас.%, от 0,01 до 3 мас.%, такой диапазон масс./масс., как от 0,01 до 0,5 мас.%, или, например, по существу, отсутствие воды. Например, пшеничная мука может содержать до 15% влаги (масс./масс.), например от 12 до 15 мас.%, от 12 до 14 мас.% или от 12 до 13 мас.%, и ее считают сухим препаратом растительного происхождения.
Используемый в настоящем документе термин «мука» относится к продукту размалывания. Размер частиц или распределение частиц муки по размерам не считают определяющими критериями для способа. Препараты растительного происхождения в форме муки, пригодные для использования в качестве исходного материала для производства гидролизованного крахмала, известны в данной области, и их выбор также находится в рамках квалификации специалистов в данной области.
Эндогенные амилолитические ферменты
Исходный материал для способа изобретения содержит и крахмал, и по меньшей мере один амилолитический фермент. Этот по меньшей мере один амилолитический фермент, присутствующий в исходном материале, может представлять собой эндогенный амилолитический фермент. Другими словами, исходный материал может содержать амилолитические ферменты, которые добавляют не посредством вмешательства человека, а скорее экстрадируют совместно с крахмалом (гранулами) из материала растительного происхождения, т.е. эндогенные амилолитические ферменты. Примеры эндогенных амилолитических ферментов включают в себя альфа-амилазы, бета-амилазы и гамма-амилазы.
Например, в конкретном случае пшеницы эндогенные амилолитические ферменты, в частности эндогенные амилазы, обычно инактивируют при температуре выше 60–70 градусов C. Температура инактивации эндогенных ферментов в других зерновых растениях может быть определена в соответствии с методикой, хорошо известной специалисту в данной области, например, с помощью коммерческих наборов для определения активности фермента в различных условиях.
Примерами имеющихся коммерческих наборов, которые можно использовать, являются бетамиловый метод (K-бета 3 10/10), поставляемый компанией Megazyme™ (активность бета-амилазы) , и Phadebas® (активность альфа-амилазы).
В одном варианте осуществления изобретение относится к способу в соответствии с изобретением, в котором на стадии d) температуру смеси со стадии c) доводят до температуры, которая приводит к клейстеризации крахмала и инактивации эндогенных амилолитических ферментов в указанной смеси. Такое доведение температуры выполняют одновременно с воздействием на смесь со стадии c) высокосдвиговым перемешиванием, как описано на стадии е).
Эндогенные амилолитические ферменты расщепляют молекулы крахмала и образуют мальтозу. Одним из преимуществ способа в соответствии с изобретением является очень быстрая, почти мгновенная, инактивация эндогенных амилолитических ферментов, что приводит к предотвращению выработки ими мальтозы и уменьшению содержания мальтозы в готовом пищевом продукте. Считают, что быстрая инактивация эндогенных амилолитических ферментов находится под воздействием нагревания до температуры клейстеризации вместе с одновременным высокосдвиговым перемешиванием, применяемым в этом способе (дополнительно см. ниже).
Обеспечение воды
Способ изобретения включает в себя обеспечение воды и смешивание с исходным материалом. Для ферментативного гидролиза крахмала необходимо наличие воды. Если исходный материал предоставлен в сухой форме, такой как, например, сухой препарат растительного происхождения, такой как, например, мука растительного происхождения, воду можно обеспечивать посредством одного или более из впрыска пара, добавления воды, обеспечения дополнительного водного ингредиента, обеспечения водного раствора из по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента или их комбинаций.
Если исходный материал находится не в сухой форме, а содержит более 20 мас.% воды или, например, более 15 мас.% воды, можно считать, что вода частично обеспечена исходным материалом. В некоторых вариантах осуществления дополнительное количество воды может быть также обеспечено, например, посредством одного или более из впрыска пара, добавления воды, обеспечения дополнительного водного ингредиента, обеспечения водного раствора из по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента или их комбинаций.
В конкретных вариантах осуществления обеспечение воды включает в себя обеспечение воды в форме пара. В конкретных вариантах осуществления воду в форме пара обеспечивают посредством впрыска пара, например посредством прямого впрыска пара. В других вариантах осуществления воду в форме пара обеспечивают посредством нагнетания пара (при этом ингредиенты распыляют в атмосфере пара). Прямой впрыск пара имеет преимущество, состоящее в быстром нагревании смеси исходного материала, необязательно воды, полученной из вышеупомянутых других источников, по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента и любых необязательных дополнительных ингредиентов одновременно с добавлением воды.
Прямой впрыск пара может быть достигнут любым подходящим средством, и выбор такого средства находится в рамках квалификации специалиста в данной области.
В одном варианте осуществления при обеспечении воды по меньшей мере частично в форме пара такую подачу пара можно осуществлять одновременно со стадиями d) и e).
Некоторые варианты осуществления относятся к способу в соответствии с изобретением, в котором указанная смесь (стадия c) характеризуется общим содержанием твердых веществ в диапазоне от 20 до 60 мас.%, например от 30 до 60 мас.%, например от 35 до 60 мас.%, например от 40 до 60 мас.%, например от 45 до 60 мас.%, например от 50 до 60 мас.%, например от 55 до 60%; или, например, от 20 до 55 мас.%, от 20 до 50 мас.%, от 20 до 40 мас.%; или, например, от 30 до 50 мас.% или от 30 до 40 мас.%.
Дополнительные амилолитические ферменты
Способ изобретения включает стадию, на которой к исходному материалу добавляют по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент и перемешивают вместе с исходным материалом. Таким образом, на стадии b) обеспечивают амилолитический фермент, который является дополнением к амилолитическому ферменту, обеспеченному на стадии a), и все ингредиенты перемешивают на стадии c).
В некоторых вариантах осуществления обеспечивают по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент в дополнение к эндогенному амилолитическому ферменту, обеспеченному на стадии a).
По меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент может представлять собой любой подходящий амилолитический фермент, например амилазу (такую как альфа-амилаза и/или бета-амилаза) и/или пуллуланазу. В конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент представляет собой одно или более из альфа-амилазы и бета-амилазы. В некоторых вариантах осуществления изобретение относится к способу в соответствии с изобретением, в котором упомянутый по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент содержит амилазу, не являющуюся эндогенной для обеспеченного исходного материала, или состоит из нее.
Выбор из по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента может зависеть от температуры клейстеризации крахмала, присутствующего в исходном материале. Таким образом, в конкретных вариантах осуществления этот по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент, обеспеченный на стадии b), обладает активностью при температуре, до которой доводят смесь на стадии d), или выше (дополнительно см. температуру клейстеризации ниже).
В еще одном дополнительном отдельном варианте осуществления по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент, обеспеченный на стадии b), характеризуют оптимумом температуры при температуре, до которой доводят температуру на стадии d), или выше. Температурным оптимумом фермента является определенная температура или диапазон температур, при которых каталитическая активность фермента наиболее высока.
Как упомянуто выше, этот по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент может быть обеспечен в виде водного раствора.
Выбор по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента, который обладает активностью или, например, охарактеризован температурным оптимумом при температуре в диапазоне температур клейстеризации крахмала, присутствующего в смеси, или выше гарантирует, что гидролиз крахмала произойдет и будет зависеть от выбранных ферментов.
Амилолитические ферменты доступны в продаже, и их поставляют несколько дистрибьюторов, например компании DuPont, Novozymes, DSM, BioCatalysts.
Дополнительные ингредиенты
В некоторых вариантах осуществления изобретения включают один или более других ингредиентов. Одним или более дополнительных ингредиентов может быть любой пригодный для продуктов ингредиент. В конкретных вариантах осуществления один или более других ингредиентов, добавляемых на стадии b), не подвергают отрицательному влиянию со стороны температуры и высокосдвигового перемешивания со стадии d) и e). Примерами одного или более других ингредиентов могут быть жиры, такие как растительные масла, источники белков или аминокислот, источники углеводов, такие как сахара и/или пребиотики, минералы, витамины и т.п.
В одном варианте осуществления на стадии b) отсутствуют другие ингредиенты. Полученный этим способом продукт может представлять собой промежуточный, неготовый пищевой продукт, называемый в настоящем документе гидролизованным углеводным ингредиентом (HCI). Дополнительно см. ниже «Продукт, полученный способом».
В некоторых вариантах осуществления способа сам пищевой продукт, полученный способом изобретения, является готовым пищевым продуктом. В таких вариантах осуществления на стадии b) обеспечивают по меньшей мере один другой ингредиент, такой как один или более ингредиентов, таких как, например, жиры, такие как растительные масла, источники белков или аминокислот, источников углеводов, таких как сахара и/или пребиотики, минералы, фруктовые ингредиенты, ингредиенты на молочной основе и витамины. В одном варианте осуществления жиры, такие как масла, обеспечивают на стадии b).
Смешивание и предварительное смешивание
Способ изобретения включает стадию смешивания исходного материала стадии a) и ингредиентов стадии b).
Это смешивание не считают определяющим критерием, и поэтому оно может быть выполнено в любой подходящей форме. Выбор способа смешивания находится в рамках квалификации специалиста в данной области.
В некоторых вариантах осуществления способа в соответствии с изобретением стадию c) смешивания исходного материала со стадии а) и ингредиентов со стадии b) выполняют до стадии d). Это означает, что исходный материал и ингредиенты смешивают перед доведением температуры, которое осуществляют на стадии d). Это называют «предварительным смешиванием».
Однако нет необходимости в предварительном смешивании ингредиентов: сухие ингредиенты и воду можно напрямую подавать внутрь высокосдвигового смесителя, такого как смеситель кольцевого слоя.
В других конкретных вариантах осуществления стадия c) смешивания происходит одновременно со стадией d). Например, исходный материал стадии a) и ингредиенты стадии b) можно подавать в контейнер, в котором проводят нагревание и в котором в то же время происходит смешивание. В одном варианте осуществления стадии c), d) и e) проводят одновременно в смесителе кольцевого слоя.
Доведение температуры до температуры клейстеризации
Способ изобретения включает стадию d), на которой температуру смеси, полученной на стадии c), доводят до температуры, которая приводит к клейстеризации крахмала в указанной смеси. Температуру доводят одновременно с высокосдвиговым перемешиванием смеси. Не желая быть связанными теорией, считают, что клейстеризация крахмала повышает доступ ферментов, добавленных к молекуле крахмала, что повышает эффективность процесса гидролиза.
Температура клейстеризации относится к температуре (или диапазону температур), при которой клейстеризуют крахмал. Из различных видов растений получают виды крахмала, которые могут иметь различные температуры клейстеризации, и они хорошо известны специалистам в данной области. Диапазоны температур клейстеризации для некоторых видов крахмала приведены ниже в таблице 1 в качестве примера.
Таблица 1. Типичные температуры клейстеризации для некоторых видов крахмала
| Тип крахмала | Диапазон температуры клейстеризации (°C)* |
| Пшеница | 58–61–64 |
| Рис | 68–74–78 |
| Маис (кукуруза) | 62–67–72 |
| Картофель | 58–63–68 |
| Тапиока | 59–64–69 |
| Восковая кукуруза | 63–68–72 |
| Сорго | 68–74–78 |
* Определяли методом высокотемпературной микроскопии Кофлера (начало — средняя точка — конечная точка) (Таблица 8.1 «Starch: Chemistry and Technology», edited by James BeMiller and Roy Whistler, Food Science and Technology International Series, Third edition 2009).
Соответственно, в зависимости от типа (или типов) крахмала в исходном материале температуру доводят до соответствующей температуры, которая приведет к клейстеризации крахмала.
Температуры клейстеризации различных видов крахмала хорошо известны в данной области, и выбор соответствующей температуры клейстеризации находится в рамках уровня знаний специалиста в данной области. Например, температуру клейстеризации можно определить методом высокотемпературной микроскопии Кофлера (см. также таблицу 1).
В некоторых вариантах осуществления степень клейстеризации крахмала является такой, что клейстеризируют по меньшей мере половину крахмала, например по меньшей мере 70 мас.%, 80 мас.%, 90 мас.% или, по существу, крахмал полностью, то есть, по существу, клейстеризируют весь крахмал в смеси.
В некоторых вариантах осуществления температуру на стадии d) доводят до температуры выше температуры клейстеризации крахмала и инактивации эндогенного амилолитического фермента, например выше 70 градусов C, например в диапазоне от 70 до 95 градусов C, например от 70–90 градусов C или 70–85 градусов или, например, от 75 до 95 градусов, например от 80 до 95 или от 85 до 95 градусов. Данный температурный диапазон обеспечит инактивацию большинства эндогенных амилолитических ферментов (например, эндогенных амилаз), при этом включая температурный оптимум по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента. В одном варианте осуществления данный температурный диапазон обеспечит инактивацию эндогенных амилолитических ферментов (например, эндогенных амилаз) пшеницы, при этом включая температурный оптимум по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента.
В некоторых вариантах осуществления способа в соответствии с изобретением в смеси со стадии c) может присутствовать смесь различных видов крахмала. В таких случаях температура, выбранная на стадии d), может быть самой высокой температурой клейстеризации присутствующих видов крахмала.
В определенных вариантах стадию d) (доведение температуры смеси со стадии c) до температуры, приводящей к клейстеризации крахмала в указанной смеси) выполняют посредством прямого впрыска пара.
Высокосдвиговое перемешивание
Способ изобретения включает стадию воздействия на смесь со стадии c) высокосдвиговым перемешиванием, например, с помощью высокосдвигового смесителя.
Высокосдвиговое перемешивание можно продолжать в течение периода времени от 0,5 секунды до 10 минут, например от 1 секунды до 10 минут, например от 1 секунды до 5 минут, например от 1 секунды до 3 минут, например от 1 секунды до 120 секунд, например от 1 секунды до 90 секунд, например от 1 секунды до 60 секунд.
Высокосдвиговое перемешивание можно выполнять так, чтобы гомогенизировать смесь за период времени от 1 секунды до 10 минут, например от 1 секунды до 5 минут, например от 1 секунды до 3 минут, например от 1 секунды до 120 секунд, например от 1 секунды до 90 секунд, например от 1 секунды до 60 секунд.
В конкретных вариантах осуществления высокосдвиговое перемешивание выполняют так, чтобы гомогенизировать смесь за период времени от 1 секунды до 50 секунд, например от 1 секунды до 40 секунд, от 1 секунды до 30 секунд.
В этом контексте гомогенизация означает, что происходит набухание и диспергирование гранул крахмала в среде.
Указанное высокосдвиговое перемешивание выполняют одновременно с доведением температуры до температуры клейстеризации (стадия c), обсуждаемая выше). Согласно обсуждениям считают, что осуществляемые одновременно доведение температуры и высокосдвиговое перемешивание содействуют обеспечению гидролиза крахмала, при этом ослабляя до минимума выработку моно- и дисахаридов, особенно мальтозы.
Сдвигающие усилия представляют собой несвязанные усилия, толкающие одну часть тела в одном направлении, а другую часть тела — в противоположном направлении.
В некоторых вариантах осуществления изобретение относится к способам изобретения, в которых указанное высокосдвиговое перемешивание на стадии е) может быть достигнуто с помощью высокосдвигового смесителя. Высокосдвиговые смесители диспергируют ингредиент или смесь ингредиентов внутрь основной непрерывной фазы, например твердой, полужидкой или жидкой фазы. Как правило, для создания высокого сдвига используют подвижный ротор или крыльчатку вместе с неподвижным компонентом, известным как статор. Таким образом, высокосдвиговый смеситель может быть определен как смеситель, включающий в себя ротор и по меньшей мере один статор. Примеры высокосдвиговых смесителей хорошо известны специалистам в данной области и включают в себя, например, смесители кольцевого слоя.
Не имеющими ограничительного характера примерами высокосдвиговых смесителей в соответствии с настоящим изобретением являются: смеситель кольцевого слоя, гомогенизатор, лопастной смеситель, ножевой смеситель, пеллетизатор, гранулятор и высокосдвиговый насос-диспергатор.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения высокосдвиговое перемешивание на стадии e) не является экструдером. В одном варианте осуществления высокосдвиговый смеситель в соответствии с настоящим изобретением не является экструдером.
Используемый в настоящем документе термин «высокосдвиговое перемешивание» может быть определен как перемешивание, при котором достигают такого сдвига, который может быть достигнут с помощью смесителя кольцевого слоя, например, в условиях, описанных в примерах.
В тех случаях, когда доведения температуры достигают при помощи прямого впрыска пара, регулирование нагрева вместе с высокосдвиговым перемешиванием приводит к клейстеризации в течение очень короткого периода времени (от миллисекунд до секунд, например от 0,5 секунд до 60 секунд), по существу, мгновенно.
Показано, что этот очень короткий период в условиях нагревания, гомогенизации, клейстеризации и инактивации эндогенного фермента обладает эффектом снижения содержания мальтозы, на выработку которой эндогенным ферментам требуется время, и в то же время обеспечивает оптимальные условия для работы по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента. Комбинация этих эффектов содействует снижению содержания вырабатываемых дисахаридов (например, мальтозы).
Смеситель кольцевого слоя
Можно использовать любое устройство, которое позволяет достигать высокосдвигового перемешивания, а также обеспечивать одновременное доведение температуры (в частности, до соответствующих температур клейстеризации).
Конкретные варианты осуществления изобретения относятся к способам в соответствии с изобретением, в которых высокосдвигового перемешивания на стадии e) достигают при помощи высокосдвигового смесителя, в частности смесителя кольцевого слоя.
Смеситель кольцевого слоя обеспечивает высокие периферийные скорости. Полученная центробежная сила выводит продукт наружу в кольцевой слой на боковой стенке сосуда. Высокосдвиговое перемешивание обеспечивает высокую разность скоростей вращающегося перемешивающего устройства и смесительного барабана в сочетании с использованием различных перемешивающих элементов.
При использовании смесителя кольцевого слоя легко осуществлять прямой впрыск пара, что является дополнительным преимуществом использования смесителя кольцевого слоя.
Некоторые варианты осуществления относятся к способу в соответствии с изобретением, в котором стадии от c) до e) выполняют в смесителе кольцевого слоя. В других вариантах осуществления стадии от c) до по меньшей мере частично стадии f) включительно выполняют в смесителе кольцевого слоя
Конкретные варианты осуществления относятся к способам изобретения, в которых стадии от a) до e) выполняют в смесителе кольцевого слоя. Как упомянуто ниже, другие варианты осуществления относятся к способам изобретения, в которых стадии от a до c) выполняют до применения смесителя кольцевого слоя (т.е. стадия предварительного смешивания), а стадии от d) до e) выполняют в смесителе кольцевого слоя.
Другие конкретные варианты осуществления относятся к способу изобретения, в котором для доведения температуры на стадии d) используют прямой впрыск пара, а для высокосдвигового перемешивания на стадии e) используют смеситель кольцевого слоя.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения скорость смесителя кольцевого слоя может находиться в диапазоне от 500 до 2500 об/мин.
Инкубация
Способ в соответствии с изобретением включает стадию f) инкубации смеси, полученной посредством высокосдвигового перемешивания со стадии e) так, чтобы достичь желаемой степени гидролиза.
Данная стадия инкубации относится к стадии, на которой смесь со стадии e) выдерживают при определенной температуре в течение определенного периода времени. Данная инкубация позволяет действовать ферментам, в частности по меньшей мере одному дополнительному амилолитическому ферменту со стадии b). В некоторых вариантах осуществления в период инкубации может также происходить перемешивание. Перемешивание предотвращает осаждение и/или способствует равномерному и стабильному температурному профилю. В конкретных вариантах осуществления перемешивание на стадии f) не является высокосдвиговым перемешиванием.
Можно выбирать температуру для обеспечения оптимальной производительности по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента, такого как амилаза, со стадии b). Выбор условий для указанной инкубации (температуры, времени, скоростей перемешивания) будет зависеть от желаемой степени гидролиза крахмала в смеси, и он находится в рамках средней квалификации специалиста в данной области. Требуемую степень гидролиза определяют, например, на основании требуемых характеристик пищевого продукта. Например, может отсутствовать необходимость в интенсивном гидролизе крахмала, если желательна более высокая вязкость
Некоторые варианты осуществления относятся к способу в соответствии с изобретением, в котором инкубацию со стадии f) выполняют при температуре в диапазоне, выбранном так, чтобы по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент обладал оптимальной активностью.
Температура, при которой по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент обладает оптимальной активностью, может быть определена стандартным исследованием, но эту информацию также, как правило, предоставляет поставщик фермента. Дополнительное обсуждение выбора температуры см. также под заголовком «Дополнительные амилолитические ферменты».
В некоторых вариантах осуществления инкубацию со стадии f) выполняют при температуре в диапазоне от 70 до 95 градусов C, например от 70 до 90 градусов C, например от 70 до 85 градусов C или, например, от 75 до 95 градусов C, например от 75 до 80 градусов C; в течение периода времени в диапазоне от 1 минуты до 24 часов, например от 1 минуты до 12 часов, например от 1 минуты до 10 часов, например от 1 минуты до 8 часов, например от 1 минуты до 7 часов, например от 1 минуты до 6 часов, например от 1 минуты до 5 часов, например от 1 минуты до 4,5 часа, например от 1 минуты до 4 часов, например от 1 минуты до 3,5 часа, например от 1 минуты до 3 часов, например от 1 минуты до 2,5 часа, например от 1 минуты до 120 минут, например от 2 минут до 80 минут, например от 10 минут до 80 минут, от 10 до 60 минут; или, например, от 1 минуты до 10 минут, от 1 до 8 минут, или от 1 до 5 минут, или, например, от 2 минут до 10 минут.
Внутрипоточное дозирование
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения промежуточный полуготовый ингредиент, полученный в соответствии со способом настоящего изобретения (HCI), можно дополнительно обработать посредством смешивания с другими ингредиентами, включая другие ингредиенты на зерновой основе.
В таких случаях авторами изобретения неожиданно было обнаружено, что его результаты обладают особенным преимуществом, если смешать пищевой продукт HCI с остальными ингредиентами на зерновой основе непосредственно перед термической обработкой, выполненной с возможностью обеспечения инактивации амилолитических ферментов (такой как, например, стадия g). Данный подход в настоящем документе называют «внутрипоточным смешиванием», и он обеспечивает преимущество, состоящее в поддержании низкого содержания мальтозы, достигаемого посредством приготовления ингредиента HCI в соответствии со способом изобретения независимо от наличия все еще активных амилолитических ферментов в полученной смеси.
Для ослабления образования сахаров (мальтозы) до минимума длину оборудования (например, трубки и статического смесителя) в промежутке между смешиванием и термической обработкой устанавливают так, чтобы время выдерживания для самого низкого расхода составляло менее 30 секунд, например менее 20 секунд.
Дополнительные стадии
Прочие дополнительные варианты осуществления относятся к способу в соответствии с изобретением, дополнительно включающему стадию g) дополнительной термической обработки смеси, полученной посредством высокосдвигового перемешивания в соответствии со стадиями от a) до f).
Цель термической обработки на стадии g) состоит в снижении микробиологической нагрузки продукта, а также в инактивации ферментов, включая по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент со стадии b). Таким образом, температура и период времени термической обработки со стадии g) будут выбраны с целью выполнения этих двух требований, и они могут быть выполнены при помощи любого подходящего средства. Выбор средства, а также соответствующих температуры и времени рассматривают в рамках квалификации специалистов в данной области. Термическую обработку со стадии g) можно выполнять, например, посредством доведения температуры гомогенизированной смеси до температуры в диапазоне от 90 до 170 градусов Цельсия в течение периода времени от 2 секунд до 5 минут.
В конкретных вариантах осуществления температуру на стадии g) доводят до температуры в диапазоне от 100 до 140 градусов C в течение периода времени от 4 секунд до 60 секунд.
В некоторых конкретных вариантах осуществления термическую обработку со стадии g) выполняют посредством прямого впрыска пара.
Термическую обработку со стадии g) можно выполнять после стадии е), например непосредственно после стадии e).
Способ изобретения может дополнительно включать одну или более дополнительных стадий, в которых в смесь добавляют еще один или более дополнительных ингредиентов. Этими ингредиентами может быть любой подходящий ингредиент для производимого пищевого продукта. В частности, ингредиенты, которые желательно включать в готовый пищевой продукт, но которые могут быть подвергнуты отрицательному воздействию, например, нагревания и/или высокосдвигового перемешивания со стадий c) и d), могут быть преимущественно добавлены в момент после этих указанных стадий. Примеры ингредиентов, которые могут быть подвергнуты отрицательному воздействию, включают в себя термочувствительные питательные вещества, такие как термочувствительные витамины и/или пробиотики. Например, еще один или более дополнительных ингредиентов можно добавлять после стадии е), например после стадии е) и перед стадией f), или, например, непосредственно после стадии e), или, например, непосредственно после стадии e) и перед стадией f). В некоторых вариантах осуществления еще один или более дополнительных ингредиентов можно добавлять после стадии f), например непосредственно после стадии f) и перед любыми дополнительными стадиями. Специалист в данной области определит требования к традиционным ингредиентам, включая термочувствительные питательные вещества, и сможет определить, в какой момент их можно добавлять.
В некоторых вариантах осуществления способ изобретения дополнительно включает стадию i) охлаждения смеси, полученной на предшествующей стадии. Охлаждение может быть осуществлено посредством любого подходящего средства и может быть выполнено, например, до температуры в диапазоне от -20 градусов C до 18 градусов C, например от 0 до 10 градусов C, например от 0 до 5 градусов C.
В некоторых вариантах осуществления способ изобретения дополнительно включает стадии сушки, например вальцовой сушки, и размалывания с целью получения высушенного продукта, который может быть восстановлен перед применением.
В одном варианте осуществления, в котором необязательные ингредиенты добавляют на стадии b), способ включает стадию сушки j). Сушку определяют как применение нагрева в контролируемых условиях для удаления воды, присутствующей в жидких или полужидких пищевых продуктах, и получения твердых продуктов.
В одном варианте осуществления такой стадией j) является стадия вальцовой сушки.
Принцип процесса вальцовой сушки (или барабанной сушки) заключается в том, что тонкую пленку материала наносят на гладкую поверхность непрерывно вращающегося, нагреваемого паром металлического барабана. Пленку высушиваемого материала непрерывно счищают неподвижным ножом, расположенным напротив точки нанесения жидкого или полужидкого материала. Сушилка состоит из одного барабана или пары барабанов с дублировочными роликами или без них.
Вальцовая сушка является стандартной методикой сушки в данной области. Специалист в данной области сможет выбрать соответствующую температуру и скорость вальцовой сушки для приготовления пищевых продуктов в соответствии со способом изобретения.
В таком варианте осуществления полученный продукт может представлять собой готовый продукт на зерновой основе для детей или для всей семьи для употребления в виде каши после восстановления, как описано выше.
В другом варианте осуществления, в котором на стадии b) необязательные ингредиенты не добавляют, смесь со стадии f) подвергают термической обработке на стадии g). В таком варианте осуществления полученный продукт может представлять собой промежуточный пищевой продукт, как определено выше (HCI).
Продукт, полученный способом
Во втором аспекте изобретение относится к пищевому продукту, полученному способом в соответствии с изобретением. В одном варианте осуществления данного аспекта изобретение относится к продукту, полученному способом в соответствии с изобретением.
Пищевой продукт в соответствии с изобретением может быть описан как содержащий гидролизованный крахмал и имеющий пониженное содержание мальтозы. Термин «пониженное содержание мальтозы» в данном контексте означает количества мальтозы, уменьшенные по сравнению с количествами мальтозы, полученными в результате гидролиза крахмала стандартными способами, такими как способ, описанный в примере 1. В частности, количество мальтозы уменьшено по сравнению со способами гидролиза крахмала, которые не включают стадии d) и e) способа настоящего изобретения.
В конкретных вариантах осуществления изобретение относится к продукту в соответствии с изобретением, в котором уменьшение количества присутствующей мальтозы составляет до 100%, например до 90%, например до 80%, например до 70% по сравнению со стандартными способами, например, показанными в примере 5 (76%). В других вариантах осуществления изобретение относится к продукту в соответствии с изобретением, содержащему от 1 до 25%, например от 1 до 15%, или от 5 до 15%, или, например, от 5 до 10% количества мальтозы, присутствующей в соответствующем продукте, полученном стандартным способом. В дополнительных вариантах осуществления изобретение относится к продукту, содержащему менее 5 мас.%, например от 0,1 до 5 мас.%, от 0,1 до 4 мас.%, от 0,1 до 4 мас.%, от 0,1 до 3 мас.%, от 0,1 до 2,5 мас.%, или от 0,05 до 2 мас.%, или от 0,1 до 2 мас.% мальтозы.
Продукт изобретения может представлять собой жидкий продукт, содержащий гидролизованный крахмал, или жидкость может быть высушена. Продукт может представлять собой ингредиент или полноценный пищевой продукт.
В некоторых вариантах осуществления способа полученный пищевой продукт представляет собой промежуточный продукт. Это означает, что полученный пищевой продукт сам по себе является ингредиентом и как таковой будет дополнительно подвергнут переработке, например, посредством объединения с дополнительными ингредиентами, с получением готового пищевого продукта.
Такой промежуточный продукт может также называться ферментативно гидролизованным углеводным ингредиентом (HCI).
Готовый пищевой продукт означает пищевой продукт, продаваемый потребителю. Примеры готовых пищевых продуктов включают в себя детские смеси (например, в форме порошка или готовые к употреблению), композиции на зерновой основе, напитки и т.п.
Следует отметить, что варианты осуществления и элементы, описанные в контексте одного из аспектов настоящего изобретения, также применимы к другим аспектам изобретения.
Все патентные и непатентные ссылки, цитируемые в настоящей заявке, настоящим полностью включены путем ссылки.
Изобретение будет дополнительно подробно описано в представленных ниже примерах, не имеющих ограничительного характера.
Примеры
Пример 1. Стандартный гидролиз
Описанная ниже стандартная установка для внутрипоточного гидролиза приводит к получению HCI (гидролизованного углеводного ингредиента) в виде полуготового жидкого ингредиента (например, промежуточного пищевого продукта). Этот HCI можно дополнительно включать в качестве ингредиента для получения готового пищевого продукта.
В стандартной установке пшеничную муку смешивают с водой (при температуре окружающей среды или теплой температуре) и раствором амилазы с помощью шнекового конвейера. Полученное «тесто» попадает в бак для гидролиза, в который впрыскивают пар до достижения оптимальной температуры для ферментативной активности. При этой оптимальной температуре время реакции, как правило, составляет 25 мин в баке и затем от 10 до 20 мин в трубках в зависимости от требуемой степени гидролиза. В этих условиях полученная суспензия имеет низкие значения вязкости и декстрозного эквивалента (ДЭ), равные примерно 15–25. Впоследствии ее подвергают термической обработке в гигиенических целях и для инактивации фермента (например, выше 120°C в течение 20 сек). Затем перед хранением или непосредственным использованием ее охлаждают. HCI можно дополнительно смешивать с другими ингредиентами во влажном состоянии (например, нативной мукой ± сахарозой, маслом) перед конечной термической обработкой.
Суспензию можно также высушивать для получения порошка или применять в виде жидкого продукта, как описано выше.
На фиг. 1 показана упрощенная схема способа получения HCI.
Пример 2. Установка для внутрипоточного гидролиза со смесителем кольцевого слоя
В способе в соответствии с изобретением вместо шнекового конвейера, описанного выше в примере 1, используют смеситель кольцевого слоя (RLM). В этом случае пар подают непосредственно в RLM, а не в бак для гидролиза.
На фиг. 2 показана упрощенная диаграмма производственной линии с RLM.
Использовали RLM с емкостью 10 литров со скоростью, установленной на 2000 об/мин. В RLM находились два входных канала, причем первый входной канал использовали для введения пшеничной муки и раствора фермента. Пар впрыскивали через второй входной канал. Пар перегревали и использовали для доведения температуры смеси муки и фермента в баке до температуры от 75 до 80 градусов Цельсия, согласно измерениям датчика. Таким образом, смесь ингредиентов почти мгновенно и нагревали, и гомогенизировали. Полученную в результате обработанную смесь переносили из смесителя кольцевого слоя в баки для хранения. Обработанную смесь инкубировали при 75 градусах C в течение приблизительно 25 минут для обеспечения дополнительного гидролиза под действием ферментов.
Впоследствии смесь подвергают термической обработке в гигиенических целях и для инактивации фермента (например, выше 120°C в течение 20 сек). Затем перед хранением или непосредственным использованием ее охлаждают. HCI можно дополнительно смешивать с другими ингредиентами во влажном состоянии (например, нативной мукой ± сахарозой, маслом) перед конечной термической обработкой.
Суспензию можно также высушивать для получения порошка или применять в виде жидкого продукта, как описано выше.
Пример 3. Стандартная установка для внутрипоточного гидролиза
В данном примере стандартного внутрипоточного процесса гидролиза (в котором гидролиз выполняют параллельно с производством готового пищевого продукта) пшеничную муку, воду и необязательно другие ингредиенты (например, сахарозу, растительные масла и т.д.) смешивают в баке для приготовления. Впоследствии суспензию закачивают в трубки. Раствор амилазы подают во внутрипоточном режиме непосредственно перед статическим смесителем и при этом впрыскивают пар для достижения оптимальной температуры для активности фермента (например, выше 70 градусов C, например от 70 до 95 градусов C, например от 70 до 90 градусов C, например от 70 до 85 градусов C, например от 75–85 градусов C). Амилазу также можно добавлять в исходный резервуар для периодического смешивания и приготовления в жидком состоянии. Затем суспензию дополнительно подвергают обработке при этой оптимальной температуре в течение продолжительности пребывания (соответствующей инкубации со стадии f) в зависимости от требуемой степени гидролиза (например, от 2 до 10 минут), после чего подвергают окончательной термической обработке из гигиенических соображений и с целью инактивации ферментов (например: выше 120°C в течение 20 с). Впоследствии суспензию (содержащую около 45 мас.%. твердых веществ) подвергают обработке вальцовой сушкой (стадия термической обработки, соответствующая стадии j) в соответствии со способом изобретения) для обеспечения готового пищевого продукта, который впоследствии можно размалывать и упаковывать для коммерческого применения. Обработку вальцовой сушкой выполняют в одноцилиндровой вальцовой сушилке при температуре, относящейся к диапазону от 185 до 190ºC, и со скоростью, относящейся к диапазону от 4 до 5 об/мин.
На фиг. 3 представлена упрощенная блок-схема установки для внутрипоточного гидролиза.
Пример 4. Способ изобретения во внутрипоточном гидролизе
Способ изобретения также может быть включен в способ приготовления готового пищевого продукта в качестве внутрипоточного способа гидролиза.
В одном примере способа в соответствии с изобретением стандартные стадии «дозирование фермента — впрыск пара — статический смеситель», как описано в примере 3 выше, заменяют смесителем кольцевого слоя (RLM).
Использовали RLM с емкостью 10 литров со скоростью, установленной на 2000 об/мин. В RLM находились два входных канала, причем первый входной канал использовали для введения смеси ингредиентов и раствора фермента. Пар впрыскивали через второй входной канал. Пар перегревали и использовали для доведения температуры смеси муки и фермента в баке до температуры от 75 до 80 градусов Цельсия, согласно измерениям датчика. Таким образом, смесь ингредиентов почти мгновенно и нагревали, и гомогенизировали. Полученную в результате обработанную смесь переносили из смесителя кольцевого слоя в трубчатый выдерживатель. Обработанную смесь инкубировали при 75 градусах C в течение более продолжительного времени, чем 2 минуты, для обеспечения дополнительного гидролиза под действием ферментов.
Ключевой характеристикой данного высокосдвигового смесителя является его способность осуществлять мгновенную и одновременную клейстеризацию муки и смешивание с паром и амилазой.
Упрощенную блок-схему способа см. на фиг. 4.
Пример 5. Сравнение содержания мальтозы
Снижение содержания мальтозы количественно определяли в двух различных установках со смесителем кольцевого слоя [в установке, описанной в примере 2) или 4)] и без смесителя кольцевого слоя [в установке, описанной в примере 1) или 3)].
В жидком HCI (полученном аналогично описанному выше в примерах 1 и 2, представленных в таблице 1) анализировали профиль сахаров (метод высокоэффективной анионообменной хроматографии (HPAEC)), декстрозный эквивалент ДЭ (Lane Eynon), содержание сухого вещества (печь) и вязкость (кривая текучести при 30% содержании твердых веществ, 50°C, 50 об/мин, 20 мин).
Профиль сахаров (метод HPAEC) и вязкость (кривая текучести при концентрации в условиях восстановления, 50°C, 50 об/мин, 20 мин) анализировали в прототипах, высушенных вальцовой сушкой (полученных аналогично описанному выше в примерах 3 и 3, представленных в таблице 3)
Таблица 2. Результаты для полуготового жидкого ингредиента, представляющего собой гидролизованный углеводный ингредиент
| Профиль сахаров в жидком ингредиенте HCI (г/100 г) | Физические/химические параметры жидкого ингредиента HCI | ||||||
| № пробы | Описание установки | Сахароза | Мальтоза | В общей сумме | Содержание твердых веществ (%) | Декстрозный эквивалент (ДЭ) (г/100 г твердых веществ) | Относительная вязкость (мПа.с) |
| 19686.019 | Стандартная | 0 | 7,1 | 7,5 | 40,0 | 16,5 | 230 |
| 19686.020 | Смеситель кольцевого слоя | 0 | 2,1 | 2,4 | 37,6 | 12,0 | 160 |
В таблице 2 показано, что содержание мальтозы, полученное в установке, в которой используют высокосдвиговый смеситель (смеситель кольцевого слоя), существенно снижено по сравнению с полученным в стандартной установке.
Относительная вязкость и декстрозные эквиваленты также снижены, что показывает потенциальную возможность уменьшения количества добавляемой амилазы и/или продолжительности пребывания.
Таблица 3. Результаты — внутрипоточный ферментативный гидролиз
| Профиль сахаров в готовом порошке после вальцовой сушки (г/100 г) | Относительная вязкость восстановленного зернового порошка (мПа.с) | ||||
| № пробы | Описание внутрипоточной установки | Сахароза | Мальтоза | В общей сумме | |
| 13858.012 | Стандартная внутрипоточная установка | 14,8 | 9,1 | 24,0 | 3300 |
| 17160.007 | Смеситель кольцевого слоя с предварительным смешиванием ингредиентов в жидком состоянии | 15,0 | 2,2 | 17,2 | 1800 |
| 14516.014 | Смеситель кольцевого слоя с прямой подачей порошковых (т.е. сухих) ингредиентов | 13,9 | 2,4 | 16,3 | 2100 |
В таблице 3 показано, что содержание мальтозы, полученное в установке, в которой используют высокосдвиговый смеситель (смеситель кольцевого слоя), существенно снижено по сравнению с полученным в стандартной установке.
Относительная вязкость также снижена, что показывает потенциальную возможность уменьшения количества добавляемой амилазы и/или продолжительности пребывания.
Уровни мальтозы, полученные в установке, описанной в примере 7, определяли количественно в продукте, высушенном вальцовой сушкой, и сравнивали с уровнями мальтозы, полученными в суспензии, которую получали посредством смешивания такого же ингредиента HCI и суспензии на зерновой основе, но без применения условий внутрипоточного дозирования, описанных в примере 7.
Таблица 5. Уровни мальтозы, полученные в результате использования внутрипоточного дозирования (пример 7)
| № пробы | Описание установки | Профиль мальтозы в готовом порошке после вальцовой сушки (г/100 г) |
| 23811.014 | Смеситель кольцевого слоя + внутрипоточное дозирование (пример 7) |
2,93 |
В таблице 5 показано, что смешивание суспензии на зерновой основе с полуготовым ингредиентом (HCI), полученным посредством использования смесителя кольцевого слоя в условиях, описанных в примере 7, приводит к поддержанию низких уровней мальтозы, достигаемых посредством использования смесителя кольцевого слоя, независимо от наличия в такой суспензии эндогенных амилолитических ферментов.
Пример 6. Органолептический профиль
Исследовали влияние образцов, полученных путем описанного внутрипоточного ферментативного гидролиза (образцы примеров 3 и 4, таблица 3), на органолептический профиль, и результаты представлены в таблице 4 ниже и показаны на фиг. 5.
Оценку прототипов, высушенных вальцовой сушкой, восстановленных с получением зерновой каши, проводила внешняя группа из 12 подготовленных экспертов. Монадические профили составляли на основе внешнего вида продукта, вкуса/аромата и текстуры без повторения. Как описано выше, балльные оценки вязкости снижены, что показывает потенциальную возможность уменьшения количества добавляемой амилазы и/или продолжительности пребывания. Кроме того, результаты показывают, что пониженное содержание мальтозы в этом типе рецептов и технологических условий не является статистически значимым (отсутствие различия в интенсивности > 1) за исключением влияния свойства вязкости на общие органолептические свойства продукта. Это является дополнительным преимуществом достигнутого снижения содержания сахара.
Таблица 4
Влияние образцов, полученных в результате внутрипоточного ферментативного гидролиза, на органолептический профиль. 0 = органолептическая интенсивность отсутствует; 10 = высокая органолептическая интенсивность
| Параметр | Испытание № 13.858.012 | Испытание № 17.160.007 | Испытание № 14.516.014 | |
| Описание внутрипоточной установки | (Стандартная внутрипоточная установка) | Смеситель кольцевого слоя с предварительным смешиванием ингредиентов в жидком состоянии | Смеситель кольцевого слоя с прямой подачей порошковых (т.е. сухих) ингредиентов | |
| 1 | Темный порошок_сухой | 1,58 | 1,71 | 1,61 |
| 2 | Размер частиц_ | 1,49 | 1,96 | 1,78 |
| 3 | Легкость восстановления | 7,54 | 7,92 | 7,88 |
| 4 | Комковатость | 0,17 | 0,00 | 0,00 |
| 5 | Вязкость консистенции | 4,37 | 5,36 | 3,93 |
| 6 | Масса темного цвета | 1,94 | 1,99 | 1,83 |
| 7 | Общий запах_с | 3,22 | 3,01 | 2,79 |
| 8 | Общий запах_к | 5,42 | 5,38 | 5,32 |
| 9 | Запах зерна_м | 4,45 | 4,21 | 3,82 |
| 10 | Молочный запах_м | 4,51 | 4,63 | 4,48 |
| 11 | Общий вкус | 5,96 | 5,92 | 5,63 |
| 12 | Зерновые в целом | 4,87 | 4,29 | 4,72 |
| Параметр | Испытание № 13.858,012 | Испытание № 17.160,007 | Испытание № 14.516,014 | |
| 13 | Пшеница_хл | 4,73 | 4,55 | 4,32 |
| 14 | Поджаренные зерновые_ | 0,53 | 0,54 | 0,45 |
| 15 | Бисквитные_хл | 0,17 | 0,17 | 0,17 |
| 16 | Ванильные_хл | 0,33 | 0,38 | 0,32 |
| 17 | Молочные вкусоароматические свойства | 4,71 | 4,74 | 4,71 |
| 18 | Маслянистость | 0,78 | 0,45 | 0,53 |
| 19 | Сладость | 4,28 | 3,71 | 3,87 |
| 20 | Горечь | 1,10 | 0,79 | 0,87 |
| 21 | Воспринимаемость | 0,47 | 0,42 | 0,70 |
| 22 | Гладкая масса | 9,06 | 9,09 | 8,79 |
| 23 | Липкость | 1,96 | 2,17 | 1,74 |
| 24 | Мучнистость | 0,17 | 0,66 | 0,49 |
| 25 | Клейкость | 0,62 | 0,70 | 0,76 |
| 26 | Обволакивающее действие | 3,46 | 3,50 | 3,63 |
| 27 | Вязкость | 3,86 | 3,96 | 3,63 |
| 28 | Терпкость | 0,82 | 1,12 | 1,13 |
| 29 | Легкость проглатывания | 7,79 | 7,72 | 7,80 |
| 30 | Остаток | 0,17 | 0,17 | 0,21 |
Пример 7. Внутрипоточное дозирование HCI и суспензия на зерновой основе
Крупяной суп (суспензию на зерновой основе) внутрипоточно смешивают с потоком HCI (промежуточный продукт, состоящий из частично гидролизованного зерна, полученного, как описано выше в примере 2) при помощи статического смесителя. Для каждого из потоков измеряют и контролируют расход (HCI: 109 кг/ч; суспензия на зерновой основе: 141 кг/ч). Смесь последовательно пастеризуют посредством прямого впрыска пара (DSI) и контролируют полученное в результате время выдержки и температуру для обеспечения пищевой безопасности продукта. Впоследствии продукт продувают при атмосферном давлении и перекачивают с помощью нагнетательного насоса для последующей обработки.
Для ослабления образования сахаров (мальтозы) до минимума между точкой смешивания двух потоков супа на зерновой основе и ингредиента HCI (смесительный тройник) и термической обработкой (DSI) длину трубы и статического смесителя устанавливают так, чтобы время выдерживания составляло менее 20 секунд, что идеально для самого низкого расхода.
Пример упрощенной диаграммы способа внутрипоточного дозирования HCI и суспензии на зерновой основе с помощью RLM приведен на фиг. 6.
1. Способ получения пищевого продукта, содержащего гидролизованный крахмал, причем указанный способ включает стадии:
a) обеспечения исходного материала, содержащего и крахмал, и по меньшей мере один амилолитический фермент,
b) обеспечения в качестве ингредиентов: воды, по меньшей мере одного дополнительного амилолитического фермента, содержащего амилазу, не являющуюся эндогенной для обеспеченного исходного материала, и необязательно одного или более других ингредиентов,
c) смешивания исходного материала со стадии a) и ингредиентов со стадии b),
d) доведения температуры смеси со стадии c) до температуры, которая приводит к клейстеризации крахмала в указанной смеси и к инактивации по меньшей мере одного амилолитического фермента, обеспеченного исходным материалом на стадии a), и
e) выполнения одновременно со стадией d) высокосдвигового перемешивания указанной смеси со стадии c), причём указанное высокосдвиговое перемешивание достигают при помощи смесителя кольцевого слоя,
f) инкубации смеси со стадии e) таким образом, чтобы достичь желаемой степени гидролиза,
в результате чего получают пищевой продукт, содержащий гидролизованный крахмал.
2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент, обеспеченный на стадии b), обладает активностью при температуре, до которой доводят смесь на стадии d), или выше.
3. Способ по п. 1, в котором на стадии d) смесь со стадии c) доводят до температуры выше 70°C, например в диапазоне от 70°C до 95°C.
4. Способ по п. 2 или 3, в котором стадию d) выполняют посредством прямого впрыска пара.
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором указанное высокосдвиговое перемешивание на стадии е) осуществляют так, чтобы гомогенизировать смесь за период времени от 1 секунды до 50 секунд.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный исходный материал представляет собой препарат растительного происхождения.
7. Способ по п. 6, в котором исходный материал выбран из муки из одного или более видов зерна, такой как мука, выбранная из пшеничной муки, рисовой муки, кукурузной муки, ячменной муки, ржаной муки, овсяной муки, гречневой муки, просяной муки, муки киноа, муки сорго; муки, изготовленной из одного или более клубневых растений, таких как картофель, маниока; муки, изготовленной из бобовых растений, такой как гороховая мука; или их комбинаций.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанная смесь со стадии c) характеризуется общим содержанием твердых веществ в диапазоне от 20 до 60 мас.%.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температуру на стадии d) доводят до температуры выше температуры клейстеризации крахмала и инактивации эндогенного амилолитического фермента, например выше 70 градусов C.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором инкубацию со стадии f) выполняют при температуре в диапазоне, выбранном так, чтобы по меньшей мере один дополнительный амилолитический фермент обладал оптимальной активностью.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором инкубацию со стадии f) выполняют при температуре в диапазоне от 70 до 95 градусов C в течение периода времени в диапазоне от 1 минуты до 12 часов.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий стадию g) дополнительной термической обработки смеси, полученной посредством высокосдвигового перемешивания в соответствии со стадиями от a) до f).
13. Способ по п. 12, в котором промежуточный гидролизованный углеводный ингредиент, полученный посредством высокосдвигового перемешивания в соответствии со стадиями от a) до f), смешивают с дополнительными ингредиентами, содержащими крахмал, перед стадией g).
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором пищевой продукт имеет пониженное содержание мальтозы по сравнению с продуктами, полученными стандартными способами гидролиза крахмала, которые не включают стадии d) и е) способа настоящего изобретения.
