Новые фракции инулина, способ их получения , пищевые продукты и гранулированные заменители сахара, содержащие указанные фракции

Номер патента: 4104

Опубликовано: 25.12.2003

Автор: Сильвер Барнард Стюарт

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Фракция инулина, имеющая пониженную гигроскопичность и улучшенную растворимость в воде и/или смешиваемость с водой при окружающей температуре, содержащая, по меньшей мере, два различных полисахарида, каждый из которых имеет различные молекулярные веса в пределах от около 340 до около 2288, при этом упомянутая фракция инулина содержит моносахариды в количестве менее чем около 0,75% по весу и полисахаридов с молекулярными весами выше 2288 в количестве менее чем около 25% по весу.

2. Фракция инулина по п.1, включающая по меньшей мере три различных полисахарида, имеющих молекулярные веса от около 340 до около 2288.

3. Фракция инулина по п.1 или 2, включающая по меньшей мере четыре различных полисахарида, имеющих молекулярные веса от около 340 до около 2288.

4. Фракция инулина по одному из пп.1-3, включающая моносахариды в количестве менее чем около 0,5% по весу.

5. Фракция инулина по одному из пп.1-4, включающая полисахариды в количестве менее чем около 20% по весу с молекулярными весами выше 2288.

6. Фракция инулина, имеющая пониженную гигроскопичность и улучшенную растворимость в воде и/или смешиваемость с водой при окружающих температурах, включающая по меньшей мере два различных полисахарида, каждый из которых имеет различные молекулярные веса в пределах от около 480 до около 2288, при этом упомянутая фракция инулина включает моносахариды в количестве менее чем около 0,75% по весу, дисахариды в количестве менее чем около 2% по весу и полисахариды в количестве менее чем 25% по весу с молекулярными весами выше 2288.

7. Фракция инулина по одному из пп.1-6, которая имеют растворимость, по меньшей мере, около 5 г на 100 мл воды при температуре от около 10 до 25шC.

8. Фракция инулина по одному из пп.1-7, которая имеет растворимость в воде, по меньшей мере, около 10 г на 100 мл воды при температурах от около 10 до 25шC.

9. Фракция инулина по одному из пп.1-8, которая имеет растворимость в воде, по меньшей мере, около 20 г на 100 мл воды при температурах от около 10 до 25шC.

10. Фракция инулина по одному из пп.1-9, включающая по меньшей мере три различных полисахарида, имеющих молекулярные веса от около 480 до около 2288.

11. Фракция инулина по одному из пп.1-10, включающая по меньшей мере четыре различных полисахарида, имеющих молекулярные веса от около 480 до около 2288.

12. Фракция инулина по одному из пп.6-11, включающая дисахариды в количестве менее чем около 1,5 % по весу.

13. Фракция инулина по одному из пп.6-12, включающая дисахариды в количестве менее чем около 1% по весу.

14. Фракция инулина по одному из пп.6-13, включающая менее чем около 20 вес.% полисахаридов с молекулярными весами выше 2288.

15. Пищевой продукт, включающий по меньшей мере один искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.1 формулы изобретения.

16. Пищевой продукт, включающий, по меньшей мере, искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.6 формулы изобретения.

17. Пищевой продукт по п.16, включающий дисахариды в количестве менее чем около 0,75% по весу.

18. Гранулированный заменитель сахара, включающий по меньшей мере один искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.1 формулы изобретения.

19. Гранулированный заменитель сахара по п.18, включающий полисахариды в количестве менее чем 20% по весу с молекулярными весами выше 2288.

20. Гранулированный заменитель сахара, включающий по меньшей мере один искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.6 формулы изобретения.

21. Жидкий пищевой продукт, включающий воду, по меньшей мере один заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.1 формулы изобретения.

22. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором искусственный заменитель сахара включает аспартам.

23. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором заменитель сахара включает глюкозу и/или фруктозу.

24. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором заменитель сахара включает сахарозу.

25. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором искусственный заменитель сахара включает цукралозу.

26. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором искусственный заменитель сахара выбран из одного или более класса, включающего ксилит, сорбит, маннитол и мальтитол.

27. Способ получения растворимой в воде фракции инулина, охарактеризованной в п.1 формулы изобретения, включающий

а) получение из растительного материала водной смеси, богатой экстрактом инулина, и

б) разделение водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, на фракцию, которая включает, по меньшей мере, около 75% по весу полисахаридов с молекулярными весами около 2288 и ниже, и фракцию полисахаридов, имеющих молекулярную массу выше 2288, при этом упомянутая операция разделения включает введение упомянутой водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, по меньшей мере, в один резервуар-отстойник и отделение полисахаридов с большим молекулярным весом от растворимых в воде полисахаридов с меньшим молекулярным весом в условиях поддержания упомянутой обогащенной инулином водной смеси в упомянутом резервуаре при температуре от около 0 до около 7шC, и

в) отделение растворимой в воде фракции инулина от фракции инулина с большим молекулярным весом.

28. Способ получения растворимой в воде фракции инулина, охарактеризованной в п.6 формулы изобретения, включающий

а) получение из растительного материала водной смеси, богатой экстрактом инулина, и

б) разделение водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, на фракцию, которая включает, по меньшей мере, около75% по весу полисахаридов с молекулярными весами около 2288 и ниже, и фракцию полисахаридов с молекулярными весами выше 2288, при этом упомянутая операция разделения включает введение упомянутой водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, по меньшей мере, в один резервуар-отстойник и отделение полисахаридов с большим молекулярным весом от растворимых в воде полисахаридов с меньшим молекулярным весом в условиях поддержания упомянутой обогащенной инулином водной смеси в упомянутом резервуаре при температуре от около 0 до около 7шC, и

в) отделение растворимой в воде фракции инулина от фракции инулина с большим молекулярным весом.

29. Способ по одному из пп.27 и 28, который далее включает пропускание растворимой в воде фракции инулина через мембрану для удаления основной массы моносахаридов и предпочтительно дальнейшее пропускание растворимой в воде фракции инулина через мембрану для удаления дисахаридов.

30. Способ по одному из пп.27-29, в котором растительный материал, несущий инулин, включает корни цикория.

31. Способ по п.30, в котором упомянутая обогащенная экстрактом фракции инулина вода далее обрабатывается для удаления характерного горького привкуса корней цикория.

32. Способ по одному из пп.27-29, в котором растительный материал, несущий инулин, включает клубни иерусалимских артишоков.

33. Способ по одному из пп.27-29, в котором растительный материал, несущий инулин, включает клубни георгина.

 

Текст

Смотреть все

1 Область, к которой относится изобретение Изобретение относится к продуктам, содержащим инулин, имеющий новые пределы молекулярных весов, к способу изготовления таких продуктов и пищевым продуктам, содержащим такие продукты инулина. Предпосылки создания изобретения Инулин, который выделяется из растений на протяжении почти 100 лет с трудом, принадлежит к соединениям семейства полисахаридов. Инулин состоит из элементов фруктозы с 1-2 связями и концом в элементе глюкозы. Добавление или уменьшение элементов фруктозы влияет на молекулярный вес инулина или степень полимеризации (СП). Типичные свойства инулина помещены в табл. 1. Таблица 1 Типичные свойства инулина Свойства Количественный анализ Описание После высушивания тонкая белая пудра Вкус Мягкий, слабо сладкий Содержание углеводов На сухой твердой основе (т.о.) 99,5% Зола (сульфатированная) на т.о. 0,2% Тяжелые металлы (как Рb) на т.о. 0,5 мг/кг Содержание калорий на т.о. 1 ккал/г Инулин является основным углеводом во множестве растений. В табл. 2 перечислены источники инулина и концентрации инулина в них. Таблица 2 Общеизвестные источники инулина Источник Инулин, % Артишок 2-6 Корень спаржи 10-15 Бананы 0,3 Корень цикория 15-20 Клубни георгина 15-20 Одуванчик 15-20 Большой лопух (корень) 16 Чеснок 15-25 Иерусалимский артишок 15-20 Лук-порей 10-15 Лук 2-6 Рожь 0,7 Козлобородник 15-20 Пшеница 0,4 Якон 15-20 Цикорий экстенсивно выращивается по всей Европе, и множество его видов собирают и перерабатывают в ассортимент продуктов от салатных овощей и корма для крупного рогатого скота до фруктозы, а в последнее время инулина. Благодаря легкости выращивания и уборки цикорий стал главным источником инулина на сегодняшний день. 2 Поскольку инулин содержится в корнях цикория, его молекулярный вес зависит от многих факторов, таких как время вегетации, время сбора, количество воздействий, тип разновидности, время, которое проходит между сбором и обработкой, количество повреждений на уборке,и других факторов. Сегодня инулин одобрен в качестве пищевой добавки правительствами 9 европейских стран (Бельгии, Дании, Франции, Люксембурга,Нидерландов, Португалии, Испании, Швеции и Швейцарии) и Японией и имеет разнообразное применение. Несмотря на одобрение инулина в качестве пищевой добавки во многих странах, использование инулина ограничено, в том числе из-за ограниченной растворимости и/или смешиваемости инулина с водой при окружающей температуре, например при температурах от 10 до 25 С. В одной из публикаций сообщается, что растворимость в воде инулина, полученного из корней цикория, меньше чем 3% (% вес/объем) при 30 С и менее чем примерно около 5% (% вес/объем) при 40 С (см. Е. Бергхофер и др.,Опытное производство инулина из корней цикория и его использование в продуктах питания,CROPS, Elseiver Science Publishers, B.V., F.Fuchs, Editor, 1993, стр. 77-84). Забота о калориях давно играет значительную роль при выборе пищи населением США, и низкокалорийные продукты остаются популярными в течение многих лет. К этой категории относятся такие продукты, где фруктоза и сахароза заменены искусственными заменителями сахара, которые могут придавать сладкий дополнительный вкус без калорийного воздействия. В частности, успешно используются такие искусственные заменители сахара, как сахарин,аспартам и цукралоза. Большинство искусственных заменителей сахара, таких как сахарин и аспартам, имеют в 180-300 раз более сладкий вкус, чем эквивалентная доза сахарозы. Цукралоза в 600 раз слаще сахара. Таким образом, производители пищевых продуктов будут использовать во много раз меньший объем этих искусственных заменителей в низкокалорийной пище, чем объем сахара, который они заменяют. В сухих продуктах (таких как печеные изделия) производители пищевой промышленности вынуждены восполнять объем удаленного сахара, который не может быть пополнен искусственными заменителями. Эти заменяющие продукты указываются как "объемные агенты". Объемные агенты находятся в различных продуктах, включающих жевательную резинку, кондитерские изделия, смеси для выпечки, мясные продукты и упаковки,содержащие искусственные заменители сахара в количествах, эквивалентных одной или более чайных ложек сахара. Объемные оптимальные агенты привносят физические и химические 3 характеристики сахара в пищу без добавления калорий или значительного изменения цены продукта. Объемные агенты характеризуются следующими критериями: 1. Значительное меньшее количество калорий, чем в сахарозе, глюкозе или фруктозе. 2. Физические и химические свойства такие же, какие имеет сахароза во всех пищевых применениях. 3. Вкусовые ощущения, сравнимые со вкусом сахаром. 4. Отсутствие прилипания к губам и языку. 5. Отсутствие забивания в зубы (исключение попадания в коронки зубов). 6. Предпочтительно наличие вторичной пользы для здоровья. 7. Отсутствие негативных побочных эффектов и полная безопасность при разумном уровне потребления. 8. В сухих продуктах отсутствие спекания и комкования. 9. В сырых продуктах отсутствие осадка или расслаивания на фракции при отстаивании. Более детально, для того чтобы заменить сахарозу или фруктозу и их органолептические свойства, объемные потенциальные агенты должны демонстрировать следующие характеристики: безопасность стабильность низкие калории минимальные желудочно-кишечные побочные эффекты низкая цена отсутствие необычного привкуса высокая растворимость низкая вязкость прозрачность способность темнеть взаимодействие протеин/крахмал такое же,как у сахарозы Основным препятствием для использования инулина в качестве объемного агента в пищевых продуктах, несмотря на многие его преимущества, является низкая растворимость в воде при окружающих температурах. Другим основным препятствием использования инулина как объемного агента является присутствие различного количества глюкозы и фруктозы, которые в нем естественно содержатся и которые затрудняют высушивание, обработку и хранение. При сушке инулина наличие глюкозы и фруктозы, которые являются гигроскопичными, затрудняет высушивание, если не присутствует большая порция инулина с высоким молекулярным весом, которая высушивается лучше, чем соединения с низким молекулярным весом. Даже после сушки гигроскопичность глюкозы и фруктозы приводит к поглощению влаги в продукте. 4 В случае сухих продуктов инулина гигроскопическая активность глюкозы и фруктозы имеет тенденцию вызывать нежелательные спекание и комкование. Из-за этого с продуктами инулина, содержащими глюкозу и фруктозу,трудно обращаться. Возникают проблемы при их хранении и смешивании. Кроме того, большинство продуктов инулина, используемых как объемные агенты с искусственными заменителями сахара, прежде содержали значительные количества фруктозы и глюкозы и также включали соединения инулина с высокими молекулярными весами, например молекулярными весами выше 2288. Когда такие инулиновые продукты берут в рот,происходит образование клейкого тяжелого вещества, вызываемое нерастворимостью инулина с высоким молекулярным весом в слюне при температуре тела. Это клейкое вещество может прилипать к губам и языку и может осаждаться на коронках зубов потребителя. В некоторых случаях клейкое вещество создает корку нерастворимой массы во рту, которая должна быть пережевана для того, чтобы ее разрушить. У жидких пищевых продуктов существует тенденция выпадения в осадок, или расслоения фракций инулина с высоким молекулярным весом, или фракционирования при отстаивании,которая представляет трудности для удовлетворения требований, предъявляемых к жидким продуктам. Инулин содержит полисахариды, непрочные полимеры, которые трудно выделить известными классическими методами. Европейский патент 787745 иллюстрирует способ экстракции формы инулина из иерусалимских артишоков, использующий классическую экстракцию сахарной свеклы и затем очистку обогащенной экстрактом инулина жидкости путем ультрафильтрации. Патент Сильвера США 5456893 раскрывает способ и устройство для экстракции инулина таким путем, при котором не разлагается или не разрушается инулин. Сущность изобретения Целью изобретения является создание новых фракций инулина, которые имеют улучшенные свойства для использования в пищевых продуктах, особенно улучшенную растворимость при окружающих температурах. Дополнительной целью изобретения является создание новых фракций инулина, характеризующихся пониженной гигроскопичностью. Другой целью изобретения является создание фракций инулина, которые могут быть использованы в качестве объемных агентов, не имеющих тенденции к спеканию или комкованию. Еще одной целью изобретения является создание фракций инулина, которые могут быть использованы в качестве объемного агента без образования нежелательных клейких веществ во рту. 5 Еще одной целью изобретения является создание фракций инулина, которые могут быть использованы как объемные агенты, которые могут смешиваться с водой без образования клейких комков или кусков. Другой целью изобретения является получение продуктов на основе воды, содержащих инулин, который имеет пониженную тенденцию к расслаиванию или выпадению в осадок при отстаивании. Еще одной целью изобретения является создание новых способов разделения инулина на желательные фракции, которые имеют улучшенные растворимость в воде и/или смешиваемость с водой при окружающих температурах. Другие цели изобретения станут понятны из последующего описания и сопровождающих его чертежей. Чертежи Фиг. 1 и 2 чертежей содержат диаграмму,иллюстрирующую предпочтительный способ согласно изобретению. Детальное описание изобретения В соответствии с целями изобретения было установлено, что новые фракции инулина содержат, по меньшей мере, два, предпочтительно, по меньшей мере, три, желательно, по меньшей мере, четыре различных полисахарида,каждый с различными молекулярными весами в пределах около 2288 и ниже, в которых упомянутые фракции, имеющие меньше чем 25 вес.% полисахаридов с молекулярными весами выше 2288, обнаруживают улучшенную растворимость и/или смешиваемость с водой. Части инулина, имеющие молекулярные веса в пределах от около 340 до около 2288, предпочтительно в пределах от около 480 до около 2288, имеют неожиданные преимущества, особенно, когда такие фракции используются как объемный агент в комбинации с, по меньшей мере, одним искусственным заменителем сахара. Новые инулиновые фракции по изобретению предпочтительно содержат меньше чем около 25%, предпочтительно менее чем 20% и наиболее предпочтительно ниже около 15 вес.% смесей инулина, имеющих молекулярные веса выше 2288. (Кроме специально оговоренных,все процентные соотношения, используемые здесь, приведены для сухой основы.) Новые вышеупомянутые фракции инулина имеют улучшенную растворимость в воде и/или смешиваемость с водой при окружающих температурах, например при температурах от около 10 до около 25 С. Новые фракции инулина по изобретению могут быть получены из одного или более источников инулина, например корня цикория,иерусалимского артишока, клубней георгина и тому подобное (см. табл. 2). Хотя последующее описание содержит раскрытие получения фракций, извлеченных из корня цикория, понятно, 004104 6 что способ по изобретению применим также и к другим растениям, содержащим инулин. Согласно фиг. 1, корни цикория сначала очищают на поз. 10 и затем разделяют на поз. 11. При разделении происходит уменьшение цикория до кусков предпочтительно не тоньше, чем около 0,24 см толщиной. Для рубки или разрезания цикория могут быть использованы различные узлы различных устройств, известных из уровня техники. После разделения цикорий подают в экстрактор (поз. 12), предпочтительно в экстрактор, описанный в патенте США 5456893. Могут быть использованы и другие системы экстракции, например экстракция давлением. После экстракции жидкость, обогащенная экстрактом инулина (вода, жидкость на водной основе), накапливается в уравнительном резервуаре 19 и непрерывно подается насосом на центрифугу для очистки (поз. 20), где частицы,взвешенные отходы и твердые вещества выделяются в качестве отходов или как побочный продукт для корма животных. Жидкость, обогащенная экстрактом инулина, затем передается в пастеризационный питающий резервуар и подвергается пастеризации на поз. 21. Цель пастеризации - убить любые бактерии, присутствующие в жидкости, и денатурировать ферменты для того, чтобы остановить дальнейшую ферментативную активность. Согласно изобретению предпочтительно нагревать экстракт до температур и при давлениях существенно высоких для коагуляции протеинов и их отделения от инулина посредством фильтрации или центрифугирования. При этом пригодными являются любые подходящие операции пастеризации, которые обеспечивают вышеупомянутые цели, например нагрев до около 107 С в течение 5-9 мин при повышенном давлении, таком как 103,4 см рт.ст. Пастеризованный инулин после пастеризации следует предпочтительно незамедлительно охладить (поз. 22) для того, чтобы минимизировать термическое разложение инулина и таким образом увеличить его выход. После пастеризации жидкость, богатая инулином, очищается для удаления коагулированных протеинов (см. поз. 23). Любые подходящие очиститель, фильтр или центрифужный сепаратор могут быть использованы, хотя предпочтительно использовать центрифужный сепаратор для максимального увеличения выхода готового инулина. Приготовленный протеин и суспендированные твердые частицы на поз. 24 удаляются из потока инулина как побочный продукт. После удаления большинства коагулированных протеинов на поз. 23 жидкость, богатая инулином, далее подвергается холодной пастеризации на поз. 25 для удаления спор и любых бактерий, не уничтоженных в процессе горячей пастеризации. Для этой цели предпочтительным 7 является использование 1000-ангстремного ультрафильтрационного фильтра. Предварительный продукт частично направляют на циркуляцию через фильтр или центрифужный сепаратор 23 для того, чтобы удалить вещества, размеры которых выше 1000 , на стадии поз. 25. Прошедшее холодную пастеризацию (поз. 25) вещество посылается, в свою очередь, в резервуар 30 а, резервуар 30 б и т.д. или центрифужные сепараторы. Здесь жидкость, богатая инулином, разделяется на фракции, каждая из которых содержит инулин преимущественно разных молекулярных весов. В соответствии с настоящим изобретением инулиновые смеси разделяются на две фракции: одна с молекулярными весами до 2288 и включительно и другая с молекулярными весами выше 2288. Сепараторы 30 а и 30 б могут быть представлены в виде резервуаров-отстойников. Водная среда, богатая экстрактом инулина,вводится в первый резервуар-отстойник (поз. 30 а) и выдерживается при температурах предпочтительно около 0 и 1 С в течение периода времени, позволяющего инулину с большим молекулярным весом выпасть в осадок, обычно это, по меньшей мере, около 5 ч, предпочтительно, по меньшей мере, около 10 ч и желательно, по меньшей мере, около 20 ч, нормально обычно около 24-48 ч. Жидкая среда сцеживается из первого резервуара-отстойника 30 а в другой резервуар 31. Жидкая среда, сцеженная из первого резервуара 30 а, является водой, богатой инулином, содержащей, по меньшей мере, около 75%,предпочтительно, по меньшей мере, около 80 вес.% полисахаридов с молекулярными весами 2288 и ниже. Одним из достижений этого изобретения является то, что вода, богатая инулином, может быть разделена на две фракции: одна фракция А, содержащая, по меньшей мере, около 75 вес.% полисахаридов с молекулярными весами около 2288 и ниже, и вторая фракция М инулина с молекулярными весами около 2450 и выше. Кроме того, новизна изобретения состоит в том, что фракция А имеет свойства, чрезвычайно желаемые для пищи и пищевых компонентов, таких как объемные агенты. Фракция А может быть получена и очищена, как показано далее. Осажденная в первом резервуареотстойнике 30 а фракция М сначала промывается и затем удаляется как побочный продукт. Остатки, содержащие полисахариды с более низкими молекулярными весами, вводятся в резервуар 31. Поскольку в резервуарах-отстойниках выдержка инулина происходит в течение по меньше мере 5 ч, предпочтительно использовать несколько таких резервуаров-отстойников, как описано выше, осуществляющих идентичные функции с целью оптимизации времени осажде 004104 8 ния и увеличения производительности. Показанный на поз. 30 б резервуар, параллельный резервуару 30 а, осуществляет те же функции. Можно предусмотреть и другие резервуары(30c, 30d и т.д. - не показаны), которые могут быть использованы параллельно с резервуарами 30 а и 30 б. Хотя разделение и осуществляется в резервуарах-отстойниках, предполагается также,что сепарацию можно осуществлять центрифугами. При центрифужном разделении инулин значительно более быстро накапливается за счет высоких сил гравитации, которые в 1500-15000 раз выше, чем гравитационные силы осаждения в резервуарах 30 а и 30 б. Центрифугирование таким образом имеет преимущества, состоящие в сокращении длительности процесса и снижении возможности бактериального заражения. Кроме того, используется холодное центрифугирование при таких температурах, при которых вода, богатая инулином, контролируется как в форме фракции А, так и фракции М в центрифуге. Фракция А может быть затем обработана для удаления горького привкуса цикория из воды, обогащенной инулином. Этой цели удовлетворяет обработка активированным углем (поз. 32). Однако для удаления горького привкуса может быть использована любая технология,которая не разрушает существенное количество непрочных полисахаридов. Из резервуара 31 сверхтекучая вода, обогащенная инулином, подается в угольные колонки 32, где цвет и горький привкус, присущий цикорию, удаляются. Затем сверхтекучая среда может быть пропущена через ионообменные колонки 34. В ионообменных колонках удаляются различные остаточные элементы, такие как кальций, фосфор, калий и железо. Эта операция не обязательна, т.к. может быть желательно сохранение минералов в конечном продукте. Между угольными колонками и ионообменными колонками 34 расположен фильтр 33 для фильтрации любых частиц угля, которые могут присутствовать в потоке сверхтекучей,обогащенной инулином среды. Установлено,что ячейка в 5 мк является удовлетворительной для этого фильтра, хотя могут быть пригодны и другие размеры. Из этих колонок очищенная,обогащенная инулином сверхтекучая среда выходит как чистая прозрачная жидкость с концентрацией 5-15% твердого вещества, которая затем вводится в резервуар 35 (см. фиг. 1 внизу и фиг. 2 вверху). Согласно фиг. 2 текучая среда, обогащенная инулином, накачивается из резервуара 35 в резервуар 1, 41 до отметки наполнения. Затем вступает в действие нанофильтр 1, 42. Из резервуара 41 материал идет через нанофильтр 1, 42. В этом фильтре использована мембрана, предназначенная для удаления фрук 9 тозы и глюкозы из инулина, которая осуществляет первое разделение инулинового продукта,чей молекулярный вес составляет преобладающе от 340 и до 2288 включительно. Концентрат из этого фильтра подается в концентратор 43, в котором он концентрируется до консистенции,достаточной для высушивания на сушилке 44 в инулиновые фракции, по существу, свободные от фруктозы и глюкозы (и других моносахаридов). Затем высушенный инулин накапливается в бункере 45 для сухого инулина. Предпочтительно фракции инулина по изобретению содержат менее чем около 0,75%, и желательно менее чем 0,5 вес.% моносахаридов. Моносахариды являются гигроскопичными и имеют тенденцию вызывать спекание и комкование инулиновой фракции. Уменьшение количества моносахаридов снижает эти нежелательные свойства. Альтернативный поток продукта может параллельно поступать на сушилку 44 и на второй концентратор 46, где он концентрируется до желаемого соотношения твердые частицы/жидкость и затем накапливается в резервуаре 47 для жидкого инулина. Второй поток, приходящий из резервуара 2 (поз. 51), может обрабатываться путем подачи насосом к нанофильтру 2 (поз. 52). Этот фильтр, имеющий мембраны, удаляющие сахарозу, фруктозу и глюкозу, обеспечивает получение концентрата, молекулярный вес которого лежит в пределах от 480 до 2288 включительно. Концентрат из этого фильтра подается на концентратор 53, где он концентрируется до консистенции, достаточной для подачи на сушилку 54, где он может быть высушен в инулиновую фракцию, по существу, свободную от фруктозы,глюкозы и сахарозы. Продукт хранится в бункере для сухого инулина 55. Альтернативный поток продукта может параллельно поступать на сушилку 54 и идти на концентратор 56, где он концентрируется до требуемого соотношения твердые частицы/жидкость и затем накапливается в жидкостном резервуаре 57 или разливается по бутылкам. Сухой или жидкий продукт выходит с инулином, имеющим молекулярный вес преобладающе между 480 и 2288 включительно. Другая фракция инулина может быть получена из резервуара 31 и подана через угольные колонки 32 и ионообменник 34, через резервуар 41 непосредственно на концентратор 46,который доводит его концентрацию до требуемого соотношения твердые частицы/жидкость для получения жидкого конечного инулина, который имеет молекулярный вес до 2288 включительно. Каждый из этих продуктов инулина может быть использован для специальных целей в пищевых продуктах и компонентах пищевых продуктов. Вместо резервуаров-отстойников могут быть использованы центрифуги для отделения 10 инулина с высоким молекулярным весом, который выше 2288, от инулина с молекулярным весом, равным или ниже 2288. В зависимости от концентрации и числа использованных галлонов могут быть разделены различные фракции инулина. Это обеспечивает большую маневренность по пределам молекулярных весов в большинстве продуктов. Предпочтительный способ по изобретению может быть наилучшим образом проиллюстрирован следующими примерами. Пример 1. А. Экстракция. Корни цикория очищают, нарезают в слайсере до размеров не тоньше, чем около 0,24 см толщиной и затем подают в наклонный диффузор типа, показанного на фиг. 2 и 3 патента США 5456893. Используют как воду, так и жидкую экстракционную среду в наклонном диффузоре при рН от 5,5 до 7,0. В наклонном диффузоре вода нагрета до температуры 70-80 С при окружающем давлении. Твердые составляющие нарезанного цикория вводят в нижний конец наклонного диффузора и подают противотоком в поток нагретой воды для экстракции инулина из цикория. Время нахождения твердых частей цикория в наклонном диффузоре по патенту США 5456893 составляет от около 20 мин до 1 ч. В. Пастеризация и очистка. Воду, обогащенную экстрактом инулина,из наклонного диффузора накапливают в сосуде и затем накачивают в очищающую центрифугу эжекторного типа, вращающуюся со скоростью 3600 об./мин. В центрифугу подают суспензию твердых частиц и мягкой массы. Очищенная вода, обогащенная экстрактом инулина, поступает самотеком из центрифуги в резервуар для пастеризации, при этом поток охватывает резервуар. В этом резервуаре очищенная (свободная от мягкой массы) вода, обогащенная экстрактом инулина, нагревается 6,8 кг исходящего потока до температуры 91-93 С в течение около 15 мин при окружающем давлении для того, чтобы уничтожить бактерии и денатурировать ферменты. Из пастеризационного резервуара воду,обогащенную инулином, перекачивают в питающий резервуар для подачи на фильтр, где происходит отделение коагулированных протеинов, нерастворимых частиц и бактерий от воды, обогащенной инулином. Пастеризованная, обогащенная инулином вода пропускается через 1000-ангстремные керамические фильтры фильтрующего американского прибора Membralox. Эта фильтрация удаляет бактерии и, по существу, все нерастворимые частицы размером свыше 1000 из остатка. Отфильтрованная, обогащенная инулином вода накапливается в резервуаре для последующей обработки. Около 2/3 концентрата в фильтре Membralox циркулировало с около 1/3 по объему 11 концентрата, вытекающего из очистительной центрифуги, которая расположена перед пастеризатором. Таким образом, содержание твердых частиц поддерживалось на допустимо низком уровне и минимизировалась закупорка элементов фильтра Membralox. С. Сепарация инулина на фракции с различными молекулярными весами. После холодной пастеризации через фильтр с ячейкой 1000 сок инулина направляется в холодильную и отстойную колонку и охлаждается до температур в пределах от 1 до 5 С. Водная среда, обогащенная экстрактом инулина, разделяется на фракции, каждая из которых содержит инулин преобладающе различных молекулярных весов. В отстойной колонке охлажденный инулин с более тяжелыми молекулярными весами выпадает из раствора, как очевидно, в коллоидальной форме и оседает на дно колонки. Чем выше показания рефрактометра сухого вещества исходного раствора, тем скорее инулин с более тяжелыми молекулярными весами преобразуется в форму, по виду соответствующую коллоидальному состоянию. Осаждение ускоряет преобразование инулина с более тяжелыми молекулярными весами в коллоидальную по виду форму суспендированного инулина. По прошествии времени (приблизительно 24 ч) и выдерживании в статических условиях(и с содержанием твердых частиц, по меньшей мере, около 5%, предпочтительно, по меньшей мере, около 10% (вес/объем) и желательно, по меньшей мере, около 15% (вес/объем) - процентное содержание приведено в граммах инулина к 100 мл воды), суспендированный инулин выпадает на дно отстойной колонки. Оставшая 004104 12 ся сверхтекучая жидкость может быть затем подана наверх, пропущена через угольный фильтр, сконцентрирована и разлита по бутылкам, законсервирована или заморожена в качестве сиропа объемного агента (т.е. заменителя сахарозы) или подвергнута дальнейшему высушиванию. Оставшийся коллоидальный по виду инулин может быть затем перекачен в "промывочную колонку" или вместо этого промыт в отстойной колонке дистиллированной, деионизированной или озонированной водой. В простейшем случае промывочная вода подается на дно отстойной колонки через равномерно расположенные распределители незагрязненной воды. Вода имеет достаточное количество пены,чтобы поддерживать напор, проходя через распределители равномерно по поперечному сечению отстойной и/или промывочной колонки. Из-за пены и из-за более низкой плотности вводимая промывочная вода будет равномерно поднимать в направлении верхней части колонки осажденный инулин и промывать сахар и инулин с меньшим молекулярным весом в направлении верхней секции отстойной колонки. Инулин с более тяжелым весом будет медленно погружаться на дно колонки из-за более тяжелого своего веса. В результате, происходит разделение инулина по молекулярным весам, так как при погружении инулина с более тяжелым молекулярным весом более легкий инулин выталкивается наверх. В табл. 3 приведены результаты, полученные после одного промывания в 1,8-метровой колонке 46 см (7,6 л) осажденного инулина 7,6 л деионизированной воды. Таблица 3 Первое промывание осажденного инулина Фракция фрук- Фракция Легкие фракции Тяжелые фракции Наименование сахароза Образец тоза/глюкоза продукта 180 м.в. 340 м.в. 340-2288 м.в. 480-2288 м.в. 2450 и выше м.в. Промытое А 3,95% 1,15% 51,14% 49,99% 44,91% Осадок В 2,97% 0,94% 47,42% 46,48% 49,55%(Все проценты приведены для сухой весовой основы.) Для увеличения разделения инулина по молекулярным весам второе, третье и даже четвертое промывание могут быть использованы вместе с увеличением времени на разделение,более низкими температурами промывочной воды (до 0,6 С), более высокими промывочными колонками и более низкими температурами(до 2 С) материалов, пребывающих в промывочной колонке между циклами промывания. После каждого промывания сверхтекучая среда,которая может содержать несколько цветных материалов (но желательно не коллоидальный инулин), сливается, и, если необходимо, проходит через угольную колонку для устранения окрашивания, и, если необходимо, концентри руется, упаковывается как сироп для применения инулина в качестве объемного агента. При промывании имеющего коллоидальный вид инулина в течение времени выдержки воды при температурах между 2 и 7 С и моечной колонки между 2 и 7 С происходит растворение очень небольшого количества коллоидального инулина. Существует прямая корреляция между растворимостью коллоидального инулина и температурой окружающей его жидкости. Существует также обратная корреляционная зависимость между концентрацией инулина в окружающей жидкости и растворимостью в ней инулина с большим молекулярным весом. Если объем промывочной воды ограни 13 чен до менее чем один к одному по отношению к объему коллоидального инулина и температура в продолжение процесса сохраняется низкой,то растворяется малое количество коллоидального инулина. Если выдерживается значительное время,то промывочная вода образует прозрачную, а иногда темную сверхтекучую среду над разделительной линией, ниже которой наблюдается матовый белый инулиновый коллоид. Сверхтекучая среда сливается после ее образования вслед за каждой промывкой, обрабатывается для удаления цвета через угольную колонку и концентрируется (обратным осмосом или вакуумным испарением). Осажденный суспендированный инулин оставляют в колонке для повышения концен 004104 14 трации, так как инулин с более высоким молекулярным весом осаждается на дно. Этот инулин может быть слит, выведен или вычерпан из колонки в зависимости от концентрации осажденного инулина. Для лучшего разделения инулина с более высоким молекулярным весом от фруктозы и глюкозы в сверхтекучей среде последняя пропускается через фильтр предпочтительно торговой марки Synder (США), включающий специальную ультрафильтрационную мембрану, установленную в корпусе фильтра. Образец С концентрата показан в табл. 4. Образец Д показывает, как разделение осуществлялось бы с использованием предложенной мембраны. Таблица 4 Характеристики молекулярных весов конечного продукта инулина Фракция фрук- Фракция Легкие фракции Тяжелые фракции Наименование сахароза Образец тоза/глюкоза продукта 180 м.в. 340 м.в. 340-2288 м.в. 480-2288 м.в. 2450 и выше м.в. Инулиновый С 0,76% Легкая фракция 86,34% 12,83% объемный агент Д 0,76% 0,14% 86,20% 12,83%(Все проценты даны для сухой весовой основы.) Дополнительно концентрат может быть пропущен через хроматографическую разделительную колонку для удаления большинства дисахаридов. Пример 2. Экстракцию осуществляют тем же путем,что и в примере 1. Сепарация на различные молекулярные веса проводится так же, как в примере 1, однако, вместо сцеживания сверхтекучей жидкости из резервуаров-отстойников, осадок и супертекучая среда во время охлаждения подаются на центрифугу, предпочтительно охлажденную в пределах от около 0 до около 7 С. Центрифуга производит разделение осадка от сверхтекучей жидкости. В остальном операции примера 2 соответствуют операциям примера 1. Новые фракции инулина по изобретению имеют улучшенную растворимость в воде при окружающей температуре. Фракции инулина по изобретению растворимы в воде в количествах,по меньшей мере, около 5 г на 100 мл воды(0,05% вес/объем), предпочтительно, по меньшей мере, около 10 г на 100 мл воды (0,1% вес/объем) и желательно, по меньшей мере,около 20 г на 100 мл воды (0,2% вес/объем) при температурах в пределах от около 10 до около 25 С. Водорастворимый означает способный быть растворенным в воде. Термин смешиваемость используется здесь для обозначения способности инулина смешиваться с водой выше точки растворимости в воде. Установлено, что при смешивании фракций инулина с водой (по изобретению) в количествах выше около, например, 40 г на 100 мл воды при 22 С образуется дымка, которая является одним из показателей смешиваемости с водой. Дымка становится более матовой, чем больше фракции инулина добавляется к воде. Новые фракции инулина, получаемые по способу согласно изобретению, являются полисахаридами, имеющими молекулярные веса в пределах от около 340 до около 2288, и предпочтительно в пределах от около 480 до около 2288, причем полисахаридами, растворимыми в воде. Соответственно новые фракции инулина по изобретению особенно полезны в смеси с другими продуктами, особенно другими водорастворимыми продуктами, или в смеси с искусственными заменителями сахара. Под искусственными заменителями сахара понимают любой сладкий агент, либо синтетическую смесь, либо продукт, извлеченный из существующих природных веществ, например извлеченный из растительных компонентов,которые могут быть безопасно употреблены человеком, кроме сахарозы, глюкозы, фруктозы и лактозы. Примеры искусственных заменителей сахара, как здесь определено, включают аспартам, сахарин, цукралозу ("Спленда" - товарный знак), сернокислый калий ("Сунетт" товарный знак), ксилит, сорбит, маннитол,мальтозу и мальтитол. Комбинации вышеприведенных искусственных заменителей сахара могут быть использованы самостоятельно либо 15 смешаны с фракциями инулина по настоящему изобретению. Для некоторых применений могут требоваться один или более компонентов из сахарозы, глюкозы, фруктозы или мальтозы,взятые индивидуально или с одним или более искусственными заменителями сахара и объединенные с фракциями инулина по изобретению. Такие комбинации уменьшают калорийное содержание и в то же время приносят пользу от присутствия фракции инулина. Описанное изобретение имеет множество преимуществ. В гранулированной форме продукт новой фракции инулина имеет пониженную гигроскопичность. Кроме того, гранулированный продукт легче растворяется в воде и имеет пониженную тенденцию к образованию соединений, которые выпадают в осадок. Новые фракции инулина по изобретению образуют идеальный объемный агент для смешения с искусственными заменителями сахара. Благодаря тому факту, что новые фракции инулина в гранулированной форме имеют пониженную гигроскопичность,инулиновые фракции по изобретению имеют пониженную тенденцию образовывать комки и спекаться при хранении. Отсутствие спекания и комкования важно, особенно для использования продукта в смеси с искусственными заменителями сахара, а продукт быстрорастворимый особенно желателен. Фракции инулина по изобретению создают улучшенные ощущения во рту и не образуют нежелательные клейкие образования во рту, что характерно для некоторых других инулиновых продуктов. В смеси с водой инулиновые фракции по изобретению имеют пониженную тенденцию к формированию комков или кусков. Фракции инулина по изобретению также имеют пониженную тенденцию к выпадению в осадок из воды при отстаивании. Предпочтительные инулиновые фракции содержат полисахариды, имеющие молекулярные веса в пределах от около 480 до 2288, в которых, по существу, отсутствует сахароза, например дисахариды (такие как сахароза) составляют менее 2%, и предпочтительно менее 1% по весу. Эта фракция имеет особое значение для заботящейся о здоровье группы населения. Вследствие увеличения числа тучных людей возрастает интерес к исключению сахарозы из диеты. Кроме того, диабетики обязательно нуждаются в таком исключении. Таким образом,новая фракция имеет особые преимущества в свете требований и нужд заботящегося о своем здоровье населения. Предпочтительный вариант использования может быть представлен в форме маленьких пакетиков, содержащих, по меньшей мере, один искусственный заменитель сахара в количестве,равном во вкусовом эквиваленте одной, двум 16 или более чайным ложкам сахарозы вместе с, по меньшей мере, одной фракцией инулина по изобретению как объемного агента. Способ по изобретению имеет множество преимуществ. В частности, способ может быть осуществлен без значительного увеличения стоимости. Способ также является менее дорогим, чем используемая технология, и дает более высокий выход готовой продукции. Новые фракции инулина по изобретению термостабильны, поэтому пригодны для использования в пекарной промышленности. Искусственный заменитель сахара цукралоза также термостабилен, поэтому смесь цукралозы с новыми фракциями инулина по изобретению может быть использована для замещения сахарозы при приготовлении пищи и выпечке. Многие другие преимущества и достоинства изобретения будут понятны для специалистов. Кроме того, существует много очевидных для специалистов модификаций и вариантов,которые могут быть использованы в отношении продукта и способа без изменения идеи изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Фракция инулина, имеющая пониженную гигроскопичность и улучшенную растворимость в воде и/или смешиваемость с водой при окружающей температуре, содержащая по меньшей мере два различных полисахарида,каждый из которых имеет различные молекулярные веса в пределах от около 340 до около 2288, при этом упомянутая фракция инулина содержит моносахариды в количестве менее чем около 0,75% по весу и полисахаридов с молекулярными весами выше 2288 в количестве менее чем около 25% по весу. 2. Фракция инулина по п.1, включающая по меньшей мере три различных полисахарида,имеющих молекулярные веса от около 340 до около 2288. 3. Фракция инулина по п.1 или 2, включающая по меньшей мере четыре различных полисахарида, имеющих молекулярные веса от около 340 до около 2288. 4. Фракция инулина по одному из пп.1-3,включающая моносахариды в количестве менее чем около 0,5% по весу. 5. Фракция инулина по одному из пп.1-4,включающая полисахариды в количестве менее чем около 20% по весу с молекулярными весами выше 2288. 6. Фракция инулина, имеющая пониженную гигроскопичность и улучшенную растворимость в воде и/или смешиваемость с водой при окружающих температурах, включающая по меньшей мере два различных полисахарида,каждый из которых имеет различные молекулярные веса в пределах от около 480 до около 2288, при этом упомянутая фракция инулина 17 включает моносахариды в количестве менее чем около 0,75% по весу, дисахариды в количестве менее чем около 2% по весу и полисахариды в количестве менее чем 25% по весу с молекулярными весами выше 2288. 7. Фракция инулина по одному из пп.1-6,которая имеют растворимость по меньшей мере около 5 г на 100 мл воды при температуре от около 10 до 25 С. 8. Фракция инулина по одному из пп.1-7,которая имеет растворимость в воде по меньшей мере около 10 г на 100 мл воды при температурах от около 10 до 25 С. 9. Фракция инулина по одному из пп.1-8,которая имеет растворимость в воде по меньшей мере около 20 г на 100 мл воды при температурах от около 10 до 25 С. 10. Фракция инулина по одному из пп.1-9,включающая по меньшей мере три различных полисахарида, имеющих молекулярные веса от около 480 до около 2288. 11. Фракция инулина по одному из пп.1-10,включающая по меньшей мере четыре различных полисахарида, имеющих молекулярные веса от около 480 до около 2288. 12. Фракция инулина по одному из пп.6-11,включающая дисахариды в количестве менее чем около 1,5 % по весу. 13. Фракция инулина по одному из пп.6-12,включающая дисахариды в количестве менее чем около 1% по весу. 14. Фракция инулина по одному из пп.6-13,включающая менее чем около 20 вес.% полисахаридов с молекулярными весами выше 2288. 15. Пищевой продукт, включающий по меньшей мере один искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.1 формулы изобретения. 16. Пищевой продукт, включающий по меньшей мере искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.6 формулы изобретения. 17. Пищевой продукт по п.16, включающий дисахариды в количестве менее чем около 0,75% по весу. 18. Гранулированный заменитель сахара,включающий по меньшей мере один искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.1 формулы изобретения. 19. Гранулированный заменитель сахара по п.18, включающий полисахариды в количестве менее чем 20% по весу с молекулярными весами выше 2288. 20. Гранулированный заменитель сахара,включающий по меньшей мере один искусственный заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.6 формулы изобретения. 21. Жидкий пищевой продукт, включающий воду, по меньшей мере, один заменитель сахара и фракцию инулина в соответствии с п.1 формулы изобретения. 18 22. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором искусственный заменитель сахара включает аспартам. 23. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором заменитель сахара включает глюкозу и/или фруктозу. 24. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором заменитель сахара включает сахарозу. 25. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором искусственный заменитель сахара включает цукралозу. 26. Жидкий пищевой продукт по п.21, в котором искусственный заменитель сахара выбран из одного или более класса, включающего ксилит, сорбит, маннитол и мальтитол. 27. Способ получения растворимой в воде фракции инулина, охарактеризованной в п.1 формулы изобретения, включающий а) получение из растительного материала водной смеси, богатой экстрактом инулина, и б) разделение водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, на фракцию, которая включает по меньшей мере около 75% по весу полисахаридов с молекулярными весами около 2288 и ниже, и фракцию полисахаридов, имеющих молекулярную массу выше 2288, при этом упомянутая операция разделения включает введение упомянутой водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, по меньшей мере, в один резервуар-отстойник и отделение полисахаридов с большим молекулярным весом от растворимых в воде полисахаридов с меньшим молекулярным весом в условиях поддержания упомянутой обогащенной инулином водной смеси в упомянутом резервуаре при температуре от около 0 до около 7 С, и в) отделение растворимой в воде фракции инулина от фракции инулина с большим молекулярным весом. 28. Способ получения растворимой в воде фракции инулина, охарактеризованной в п.6 формулы изобретения, включающий а) получение из растительного материала водной смеси, богатой экстрактом инулина, и б) разделение водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, на фракцию, которая включает по меньшей мере около 75% по весу полисахаридов с молекулярными весами около 2288 и ниже, и фракцию полисахаридов с молекулярными весами выше 2288, при этом упомянутая операция разделения включает введение упомянутой водной смеси, обогащенной экстрактом инулина, по меньшей мере в один резервуар-отстойник и отделение полисахаридов с большим молекулярным весом от растворимых в воде полисахаридов с меньшим молекулярным весом в условиях поддержания упомянутой обогащенной инулином водной смеси в упомянутом резервуаре при температуре от около 0 до около 7 С, и в) отделение растворимой в воде фракции инулина от фракции инулина с большим молекулярным весом. 29. Способ по одному из пп.27 и 28, который далее включает пропускание растворимой в воде фракции инулина через мембрану для удаления основной массы моносахаридов и предпочтительно дальнейшее пропускание растворимой в воде фракции инулина через мембрану для удаления дисахаридов. 30. Способ по одному из пп.27-29, в котором растительный материал, несущий инулин,включает корни цикория. 20 31. Способ по п.30, в котором упомянутая обогащенная экстрактом фракции инулина вода далее обрабатывается для удаления характерного горького привкуса корней цикория. 32. Способ по одному из пп.27-29, в котором растительный материал, несущий инулин,включает клубни иерусалимских артишоков. 33. Способ по одному из пп.27-29, в котором растительный материал, несущий инулин,включает клубни георгина.

МПК / Метки

МПК: A23L 1/236

Метки: содержащие, продукты, гранулированные, новые, сахара, получения, способ, фракции, указанные, пищевые, инулина, заменители

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/11-4104-novye-frakcii-inulina-sposob-ih-polucheniya-pishhevye-produkty-i-granulirovannye-zameniteli-sahara-soderzhashhie-ukazannye-frakcii.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Новые фракции инулина, способ их получения , пищевые продукты и гранулированные заменители сахара, содержащие указанные фракции</a>

Похожие патенты