CZ121097A3

CZ121097A3 - Process for preparing a foodstuff article by making use of starch processed under high pressure

Info

Publication number: CZ121097A3
Application number: CZ971210A
Authority: CZ
Inventors: Rolf Dr Stute
Original assignee: Cpc International Inc
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1997-11-12
Also published as: IL120712A; EP0804884A2; KR100454067B1; PL319623A1; SK50697A3; HUP9700793A2; DE19616210C1; NO971853L; KR970068865A; IL120712A0; HUP9700793A3; TW414693B; NO971853D0; CA2203232A1; EP0804884A3; AR006811A1; HU9700793D0; JPH1042804A; US5900066A

Description

Způsob přípravy potravinového výrobku za použití Škrobu upraveného pod vysokým tlakem

Oblast techniky

Vynález se týká použití granulovaného předželatinovaného škrobu, upraveného pod vysokým tlakem, v potravinách.

r a

Dosavadní stav techniky i

Škrobové pasty nebo zgelovatělé škroby se zpravidla vyrábí zahříváním vodních škrobových suspensí, tj. suspensí obsahujících dostatečný objem vody při teplotách vyšších než tzv. želatinační teplota. Tato želatinační teplota je závislá na typu škrobu a zpravidla je podstatně vyšší, než 50°C. Škrobové, granule, které se vyskytují jako diskrétní, částečně krystalické částice, v průběhu tohoto procesu intenzívně bobtnají. Zatímco některé škrobové polymery (zejména amylosa) přecházejí do roztoku, nerozpustné, zbobtnalé částice bohaté na amylopektin vytváří matrici, kterou již nelze dále pomocí běžných technik separovat na jednotlivé částice. Takže fyzikální vlastnosti takto získaných škrobových past nebo gelů jsou určeny touto matricí, tvořenou rozpuštěnou amylozou a zbobtnalými částicemi.

Během sušení a zejména během sušení válcováním, které se výhodně používá při výrobě zgelovatělých škrobů se struktura past dále poškozuje. Při mletí fólií sejmutých z válce potom dochází k úplné destrukci granulové struktury v takto získaných zgelovatělých škrobech. Nicméně zgelovatělé škroby vyrobené tímto způsobem jsou na rozdíl od přírodních škrobů schopny bobtnat za studená.

Ve světle tohoto známého stavu byly vyvinuty dva způsoby, pomocí kterých lze zabránit destrukci tvaru a velikosti granulí, způsobené bobtnáním, a současně dosáhnout předželatinace, tj. možnost bobtnání za studená, __ škrobových granulí. Takto získané škroby se označují jako „granulové škroby bobtnající ve studené vodě“ (GCWS škroby), a mají specifické vlastnosti dané jejich granulovým charakterem.

Tyto granulové škroby bobtnající ve studené vodě se připravují buď předželatinováním během sušení rozprašováním, nebo ohříváním ve směsích alkoholu a vody. U prvního způsobu následuje předželatinace bezprostředně po sušení, takže nedojde k bobtnání a agregaci granulí. Ve směsích alkoholu a vody je obsah vody dostatečný pro dosažení úplného zželatinování, ale «současně je obsah alkoholu dostatečně vysoký, aby zabránil bobtnání. &

Významnou vlastností těchto GCWS je např. to, že pokud se použijí v potravinářských produktech, zachovají si charakter velmi hladkých past, což je zvláště vítané pro výrobu nízkotučných systémů, tj. systémů, ve kterých je tuk .3 zcela nebo částečně nahrazen škrobem. Dá se usuzovat, že granulový charakter + těchto škrobů, jež simulují kapičky tuku, je pro tuto aplikaci podstatný.

Granulové škrobové pasty a gely obsahující předželatinované škrobové granule nemohou být v současnosti vyrobeny přímo, ale pouze výše popsanými způsoby, při jejichž použití se získají ve formě suchých práškových produktů.

Zmíněné bobtnání, které začne probíhat bezprostředně po přidání přebytečného množství vody, je samozřejmě jedním z důvodů, ale nikoliv hlavním důvodem, proč je možné vyrábět GCWS škroby pouze těmito specifickými způsoby. Podstatnějším faktem je to, že jednotlivé škrobové granule přítomné v škrobové suspensi želatinují při různých teplotách. Poslední granule suspense zpravidla želatinují při teplotě pouze přibližně o 10°C vyšší, než je počáteční teplota želatinace. To znamená, že rovnoměrné želatinace nelze dosáhnout, ani při extrémně přesné kontrole teploty.

Pasty přírodních Škrobů vyrobené běžným způsobem, tj. ohříváním v přebytku kapaliny, jsou, v závislosti na typu škrobu, vyšší či nižší měrou čiré (např. bramborový škrob nebo kukuřičný škrob) či neprůhledné, ale v porovnání s jemně dispergovanou emulzí obsahující kapičky tuku jsou vždy transparentní. Pro získání vysoce bílého prášku byla v případě substituentů tuků na bázi škrobu navržena celá řada způsobů. Produkty získané pomocí těchto způsobů lze klasifikovat jako tzv. „mikročásticové“, tj. v emulzích přítomné diskrétní částice, které svou velikostí odpovídají kapičkám tuku.

Odborná a patentová literatura popisují celou řadu podobných produktů. Společnou vlastností těchto produktů je částečná krystalinita škrobových granulí, Zachování určité krystalinity je proto podstatné pro mikročástice na bázi škrobu. (Kromě toho byly rovněž vyvinuty produkty tohoto typu na bázi proteinů a celulózy.)

Nicméně vzhledem k částicovému charakteru past obsahujících předželatinované omezeně zbobtnalé škrobové částice (které jsou nicméně částečně krystalické), je velký zájem o vyvinutí přímého způsobu výroby tohoto typu past, jenž by nevyžadoval výše zmíněné kroky, tj. sušení rozprašováním, nebo ohříváním ve směsích alkoholu a vody.

Nyní bylo překvapivě zjištěno, že toho lze dosáhnout. Navíc se ukázalo, že pasty tohoto typu lze vyrábět přímo, velmi jednoduchým způsoben za použití vysokých tlaků. Vysokotlaké zpracování škrobu je ve svém principu známo.

Účinky vysokého tlaku na želatinační teplotu škrobu byly zjišťovány např. v publikaci Carbohydrate Research 93: str.. 304-307 (1 981). U- tlaků vyšších než 151,5 MPa se želatinační teplota zvyšuje přibližně o 3 -ř 5°C/10,l

MPa. Tlaky vyšší než 252,5 MPa nebyly v této studii zjišťovány.

V publikaci Carbohydrate Polymers 2: str. 61-71 (1982) jsou uvedeny mikroskopické a DSC (diferenciální scanovací kalorimetrické) studie, týkající se vlivu tlaku v tlakovém rozmezí 200 4- 1500 MPa na želatinaci pšeničného a bramborového škrobu. Na rozdíl od předchozí publikace se uvádí, že hydrostatický tlak želatinační teplotu snižuje. S výjimkou vzorků, obsahujících malé množství vody, u kterých se nedá říci, že by měl zmíněný tlak podstatnější vliv na vlastnosti produktu (zabarvování, chování pod polarizačním mikroskopem, pozdější želatinace při atmosférickém tlaku).

Tato zjištění rovněž potvrzuje studie v Carbohydrate Polymers 2: str. 91 4-102 (1982), podle které bylo mírné snížení želatinační teploty pozorováno pří tlaku nižším než 150 MPa. Při tlaku 150 +250 MPa zůstává tato teplota konstantní a při tlaku vyšším, než 400 MPa dochází k mírnému snížení této teploty.

Další studie, např. studie uvedená v publikaci Starke 45:str.l9 4-24 (1993) popisují experimenty prováděné v DSC zařízení na Škrobu získaném, z ječmene a brambor při nižších koncentracích vody (10 -^34 %) a při vyšších teplotách (50 +250°C) ukazují, že za těchto podmínek jsou pro zgelovatění škrobu potřebné vyšší enthalpické hodnoty.

Z těchto částečně protichůdných údajů, které se navíc zakládají pouze na studiích, vycházejících z mikroskopických množství materiálů, lze odvodit několik závěrů pro použití škrobů, zpracovávaných v průmyslovém měřítku při vysokých tlacích.

Podstata vynálezu

Jak již . bylo uvedeno, vynález se týká způsobu přípravy potravin, používajících granulovaný předželatinovaný škrob zpracovaný za vysokého tlaku (400 MPa). Vhodné pro použití v rámci vynálezu jsou škroby získané z obilnin a luštěnin, např. pšeničný, kukuřičný, tapiokový a hrachový. Tento škrob lze zpracovat pomocí vysokého tlaku v potravinovém produktu samotném a tento potravinový produkt může být během tlakového zpracování uzavřen v malém obalu.

Nyní se zjistilo, že granulovaný předželatinovaný škrob lze vyrobit pomocí vysokotlakého zpracování. Takový škrob je velmi vhodný pro použití v potravinách, zejména v potravinových produktech majících krémovou konzistenci, zvláště v systémech se sníženým obsahem tuků. Škrobové produkty tohoto typu lze výhodně použít v nízkotučných emulzích, např. v chlebových pomazánkách, dresincích, salátových majonézách a jiných omáčkách.

Kromě mikročásticového charakteru může vysokotlaké zpracování rovněž zajistit určitou krystalinitu a vhodnou volbou tlaku a poměru škrobu a vody lze tuto zbytkovou krystalinitu nastavit podle potřeby.

Vysoký tlak zpravidla a rovněž pro účely tohoto vynálezu znamená tlak vyšší než 400 MPa. Minimální tlak potřebný pro želatinaci různých škrobů se poněkud liší, ale pro většinu škrobů, např. pro pšeničný a kukuřičný škrob má hodnotu přibližně 500 MPa a ,pro bramborový škrob přibližně 800 MPa. V současnosti lze u běžně používaných vysokotlakých zařízení pro zpracování potravin ztěží dosáhnout tlaku 900 MPa. Při použití způsobu podle vynálezu se výhodně použijí pro získání granulovaného předželatínovaného škrobu, zejména v případě pšeničného/a kukuřičného škrobu tlaky v rozmezí- 350 -ř-700 MPa, výhodně 450 4-650 MPa.

Škroby, zpracované za vysokých tlaků jsou charakteristické rychlou retrogradací v porovnání s tepelně zpracovanými škroby. Tato vlastnost je, kromě neúplné ztráty krystalinity, další podstatnou vlastností pro použití škrobu zpracovaného za vysokých teplot.

Vysokotlaké zpracování lze zpravidla provádět při teplotách pohybujících se v rozmezí od -5°C do +45°C, výhodně v rozmezí od -2°C do +30°C. Takže v případě, že další kritéria nevyžadují nižší nebo vyšší teplotu je možné použít pokojovou teplotu, tj. teplotní rozmezí od 15°C do 25°C. Je důležité, aby se vysokotlaké zpracování provádělo při teplotě nižší než je konečná želatinační teplota.

Vhodnými škroby jsou zejména škroby získané z obilnin a luštěnin, např. pšeničný, kukuřičný, tapiokový a hrachový.

Vysokotlaké zpracování lze provádět při relativně vysoké koncentraci škrobu, např. ve vodné suspensi při vysokém tlaku s 10 až 50% obsahem sušiny, výhodně 15 až 35% obsahu sušiny.

To nabízí možnost zpracování škrobu v samotném potravinovém produktu.

Navíc je možné přidat přírodní škrob do potravinového produktu a tento produkt zabalit, výhodně do hermeticky uzavřeného sáčku, ještě před vysokotlakým zpracováním, takže vysokotlaké zpracování škrobu je možné provést až v okamžiku, kdy je uzavřený balíček připraven k expedici, což s sebou přináší určité výhody spočívající zejména v prodloužení životnosti produktu a snížení rizik zhoršení kvality výrobku v důsledku dlouhodobějšího uskladnění.

Vlastnosti produktu mohou být dále modifikovány použitím škrobu zpracovaného za vysokých tlaků v kombinaci s běžným škrobem. Toto provedení vynálezu je zvláště významné pro případy, kdy se vysokotlaké ošetření škrobu provádí v potravinovém systému, V tomto případě lze škrob citlivý na tlak zkombinovat se škrobem, který je vůči tlaku odolnější a u něhož nedochází při vysokotlakém zpracování k podstatnějším změnám. Škrobem odolnějším proti vyššímu tlaku může být nezželatinovaný kořenový nebo hlízový škrob, zejména bramborový škrob, nebo škrob odvozený z dosny. U těchto škrobů nedochází při aplikaci tlaku k podstatnějším změnám.

Vynález nabízí určité výhody. Pomocí vysokotlakého ošetření lze dosáhnout v podstatě rovnoměrné želatinace škrobových granulí a vhodnou volbou tlaku, času a množství vody ve zmíněném systému lze specifickým způsobem v širokém rozsahu kontrolovat stupeň želatinace a rozsah zbobtnání, takže lze požadované vlastnosti pasty (viskozita, krémovost, tvorba gela, atd.) specifickým způsobem přizpůsobit požadavkům příslušného potravinového produktu.

Vzhledem k tomu, že lze želatinaci provádět rovněž při nízkých teplotách, tj. při teplotách 0°C a nižších, lze způsob podle vynálezu rovněž použít u potravinových produktů, které se zpracovávají za studená.

Použitím různých škrobů v tomto procesu, např. směsí škrobů, které lze želatinovat za vysokého tlaku a škrobů odolnějších vůči tlaku, lze získat pasty, které budou obsahovat kromě předželatinových škrobových granulí rovněž nezželatinovaný škrob. U past tohoto typu dojde po ohřátí v závislosti na obsahu nezželatinovaných škrobových granulí k určitému dodatečnému zhoustnutí.

Předložený vynález nachází vzhledem k možnosti nahrazení tuků škroby, což samo o sobě znamená snížení kalorií, uplatnění zejména při výrobě potravin se sníženým energetickým obsahem. Kromě toho dochází ke snížení stravitelnosti škrobu v závislosti na stupni želatinace, přičemž tento stupeň lze řídit provozními podmínkami. V minulosti se pro škroby se sníženou stravitelností používal výraz „rezistentní škrob“. Škroby, nebo škrobové frakce se sníženou stravitelností mají zvláštní důležitost, vzhledem k tomu, že v trávícím traktu plní stejnou funkci a vykazují stejné účinky jako pektin, celulózy, gumy a další látky rostlinného původu, které jsou označovány jako vlákniny. Takové nahrazení tuků je zvláště výhodné vzhledem ke skutečnosti, že běžné vlákniny (rostlinného původu) nemohou být zpravidla přidány do potravin bez nepřijatelné změny vlastností těchto potravin.

Další výhodou vysokotlakého zpracování v hermeticky uzavřených obalech, např, sáčcích nebo tubách, podle vynálezu je to, že takto připravené potraviny jsou vždy pasterizované a zůstávají hermeticky uzavřeny až do samotné konzumace.

Pro lepší pochopení vynálezu poslouží následující podrobný popiš příkladných provedení vynálezu. Je však třeba uvést, že tyto příklady mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky. Příklady 2 a 3 představují srovnání s škrobovými produkty popsanými v patentovém dokumentu DE-A2305494.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Emulze mléka a jedlého oleje

500 g jedlého oleje a 1500 mí mléka se homogenizovalo po dobu dvou minut v- přístroji Ultraturrax. při 7000'ot. / min a po přidání 100 g pšeničného škrobu a zatavení této směsi do polyethylenového (PE) sáčku se směs zpracovávala 15 min za tlaku óOOMPa, při teplotě 0°C.

Tímto způsobem se získala mléčně bílá, lehce krémová emulze, která ani po 4 týdnech nevykazovala známky separace.

Tento příklad ukazuje, že emulze obsahující škrob zželatinovaný ve formě granulí lze připravit přímo, v hermeticky uzavřených obalech,

Příklad 2

Salátová majonéza

240 g jedlého oleje a 60 g žloutku se homogenizovalo stejným způsobem jako v příkladu 1,. Do této směsi se přidalo 200 g pšeničného škrobu, 450 ml vody, 30 g fruktózy, 20 g ostré hořčice a 8 g soli. Tato směs se opět zhomogenizovala a po zatavení do PE sáčku se 30 min zpracovávala při teplotě 20°C a tlaku 600 MPa. Složení této majonézy je v podstatě identické se složením majonézy připravené podle dokumentu DE 2305494, ve které se tuk nahradil hydrolyzátem škrobu.

Salátová majonéza, připravená tímto způsobem má kalorický obsah 315 kcal / 100 g zatímco- běžná salátová majonéza má kalorický obsah přibližně 730 kcal / lOOg. Získaná salátová majonéza podle vynálezu má v podstatě řádově Stejnou hodnotu, jako salátová majonéza připravená za použití škrobového hydrolyzačního produktu SHP způsobem popsaným v dokumentu DE 2305494 (272 kcal./lOOg).

Příklad 3

Čokoládová chlebová pomazánka g pšeničného škrobu a 150 ml vody se zpracovávalo 15 min při teplotě 0°C a tlaku 600 MPa a takto získaná krémová pasta se smísila s 56 g odtučněné kakaové hmoty, 40 g cukru a 104 g glukózového sirupu (79°Brix).

Nutelle podobná, takto získaná chlebová pomazánka má hladkou a krémovou konzistenci a příjemnou chuť. Kalorický obsah této pomazánky je 177 kcal / lOOg, zatímco kalorický obsah běžné chlebové pomazánky (Nutella) je přibližně 530 kcal / 100 g. Chlebová pomazánka podle vynálezu má řádově v podstatě· stejnou kalorickou hodnotu jako chlebová pomazánka připravená za použití škrobového hydrolyzačního produktu SHP způsobem popsaným v dokumentu DE 2305494 (210 kcal / lOOg).

Hodnota vodní aktivity (a_w) je 0,90, což je hodnota řádově shodná⁷ s hodnotou vodní aktivity produktu na bázi škrobových hydrolyzátů.

Tento příklad ukazuje, že chlebové pomazánky na bázi škrobu s kvalitou a vlastnostmi srovnatelnými s chlebovou pomazánkou, připravenou za použití škrobového hydrolyzačního produktu SHP způsobem popsaným v dokumentu DE 2305494, lze připravit přímo a tedy mnohem jednodušším způsobem, než za použití již známých škrobových hydrolyzátů, které se musí vždy nejprve ohřát a následně mnoho hodin chladit, aby se získala krémová konzistence,

Příklad 4

Čokoládová chlebová pomazánka .

630 ml vody, 630 ml mléka (obsah tuku 3,5%), 500 g fruktózy, 250 g odtučněné kakaové moučky, 50 g másla, 2 g vanillínu a 400 g pšeničného škrobu se smísilo a zatavilo do PE sáčku. Takto zatavená směs se zpracovávala 15 min při teplotě 75°C a 600 MPa. '

Takto získaná chlebová pomazánka má hladkou krémovou konzistenci srovnatelnou s konzistencí pomazánky z příkladu 3. Její kalorický obsah činí 284 kcal / lOOg.

Příklad 4 ukazuje, že při vyšším obsahu cukru je za určitých okolností třeba při výrobě produktu obsahujícího granulovaný předželatinovaný škrob použít vyšších teplot.

Příklad 5

292 g kukuřičného škrobu a 586. ml mléka (obsah tuků 1,5%) se smísilo a zpracovalo za tlaku 600 MPa (15 min a 14°C). Takto získaná krémová pasta se následně homogenizovala s 667 g medu, 71 g kakaové moučky (odtučněné), 34 g odstředěného mléčného prášku, 140 g fruktózy, 140 g jemně namletých lískových ořechů a 60 g másla.

Takto získaná chlebová pomazánka vykazovala dobrou roztíratelnost'a konzistenci srovnatelnou s pomazánkami s příkladu 3 a 4, Tento příklad ukazuje, že lze použít i jiný škrob, než pšeničný, v tomto případě kukuřičný.

Přiklad 6

300 g pšeničného škrobu a 600 ml vody se smísilo a zpracovalo za zvýšeného tlaku (600 MPa, 15 min a 20°C). Do této směsi se následně přimíchalo 700 g medu, 48 g másla, 54 g kakaové moučky a 160 g sojové moučky.

Takto připravená pomazánka je srovnatelná s pomazánkami připravenými v příkladech 3, 4 a 5 a tento příklad tedy ukazuje, že k přípravě srovnatelných produktů lze jako proteinovou bázi lze použít rovněž sójový protein.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob přípravy potravinového produktu, vyznačený tím, že zahrnuje použití granulovaného předželatinovaného škrobu, získaného vysokotlakým zpracováním.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se zmíněný škrob zvolí ze skupiny zahrnující obilný a luštěninový škrob.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se zmíněný škrob zvolí ze skupiny zahrnující pšeničný škrob, kukuřičný škrob, tapiokový škrob a hťachový škrob.
4, Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se uvedený škrob zpracuje při vysokém tlaku v.10 až 50% vodné suspensi.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že se uvedený škrob zpracoval v 15 až 35% vodné suspensi. .
6. Způsob podle nároku 1, vyzná c e n ý t í m , že se uvedený škrob zpracuje za vysokého tlaku v uvedeném potravinovém produktu.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se uvedený škrob zpracuje za vysokého tlaku v uzavřeném obalu obalujícím uvedený produkt.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že se uvedený obal je hermeticky uzavřen.
9. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se uvedený se zvolí ze skupiny zahrnující nízkotučnou emulzi a systém se sníženým obsahem tuků mající krémovou konzistenci.
10. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se uvedený produkt zvolí ze skupiny zahrnující chlebovou pomazánku, salátovou majonézu, dresink a omáčku.
11. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se uvedený škrob zpracuje za vysokého tlaku při teplotě pohybující se v rozmezí od -5 do +45°C.
12. Způsob podle nároku 1, vyznačený t í m , že se uvedený škrob použije společně se škrobem odolnějším vůči tlaku.
13. Způsob podle nároku 12, škrobem odolnějším vůči tlaku je Škrob.

vyznačený tím, že zmíněným nezžeíatinovaný kořenový nebo hlízový
14. Způsob podle nároku 12, vyznačený tím, že uvedeným hlízovým nebo kořenovým škrobem je škrob zvolený ze skupiny zahrnující bramborový škrob a dosnový Škrob.