Сироп с микроводорослями и способ его получения

Изобретение относится к технологии получения сиропов с нативной биомассой микроводорослей и может быть применено на производствах по культивированию микроводорослей. Способ получения сиропа с микроводорослями предусматривает получение промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с влажностью 60-95% и смешивание ее с углеводсодержащим сиропом. Углеводсо держащий сироп добавляют к полученной биомассе по меньшей мере в две стадии. На первой стадии углеводсодержащий сироп берут в количестве (0,8÷1,2) от объема биомассы, а на второй стадии - в количестве (3,8÷21) от объема биомассы. При этом используют углеводсодержащий сироп с содержанием сухих веществ не менее 50%, подогретый до 20-45°С. На первой стадии можно использовать пищевые добавки в виде лимонной и/или аскорбиновой кислот. На второй стадии возможно сироп добавлять последовательно равными долями. После смешивания биомассы с сиропом можно осуществлять гомогенизацию. После гомогенизации смеси можно осуществлять ее пастеризацию. В качестве углеводсодержащего сиропа можно использовать глюкозно-фруктозный сироп. В качестве микроводорослей можно использовать микроводоросль Spirulina platensis. Кроме того, изобретение предусматривает сироп с микроводорослями, который является еще одним самостоятельным объектом изобретения. Изобретение позволяет снизить затраты на переработку биомассы микроводорослей в конечный продукт, сохранить максимально нативный биохимический состав микроводорослей, улучшить усвояемость, вкус и цвет получаемого сиропа. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Группа изобретений относится к технологии получения сиропов с нативной биомассой микроводорослей и может быть применена на производствах по культивированию микроводорослей для того, чтобы получить конечный продукт пищевого, фармацевтического, косметического и сельскохозяйственного назначения.

В течение последних 50 лет возникла новая мировая пищевая индустрия - массовое промышленное производство микроводорослевых культур. В 65 странах ежегодно культивируют свыше 100 тысяч тонн микроводорослей по сухому весу.

Технология промышленного выращивания микроводорослей предполагает поверхностную и объемную методики. При поверхностном способе собранная биомасса концентрируется до содержания микроводорослей 10% по сухому весу, то есть до пастообразной консистенции. Затем микроводоросли сушатся лиофильно с охлаждением до -73°С, либо нанесением тонким слоем полученной пасты на поддоны, которые затем помещаются в сушильную камеру при температуре не выше 60°С, в результате чего получаются ломкие пластинки толщиной до 1 мм и диаметром не более 50 мм. Процесс сушки занимает не менее 6 часов. Данный метод используют такие страны, как Россия, Украина, Вьетнам и т.д. При заморозке необходимо иметь значительное количество агрегатов, так как они малопроизводительны, а также имеется большой временной интервал и колоссальный расход электроэнергии.

При объемном способе в собираемой биомассе содержится не более 0,5% микроводоросли, а остальное занимает культуральная среда. Данный раствор продувается под высоким давлением через сопло с нагревом до 95°С, в результате чего получается мелкодисперсный порошок, используемый в дальнейшем производстве. Странами, практикующими данный метод, являются США, Китай, Индия и т.д.

Наиболее близким аналогом для группы изобретений является сироп с сухой биомассой микроводорослей и способ его получения, предусматривающий то, что смесь содержит 50-200 мг сухой биомассы микроводорослей Spirulina platensis к 1 л 50% сахарного сиропа (MD 2061 F, 31.01.2003). Полученный сироп используют в сельском хозяйстве для увеличения численности пчел и производства меда. При этом известный сироп имеет ограниченную область использования (не может использоваться в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности), а при сушке микроводорослей происходит большая потеря содержания питательных веществ и рост микробного числа.

В отличие от повсеместно принятой технологии переработки микроводорослей в готовый продукт путем сушки, в предлагаемой группе изобретений используется принцип «засахаривания» жидкой нативной биомассы микроводорослей путем купажирования с натуральными сиропами (глюкозными, фруктозными, сахарными, мальтозными и инвертными), лишенный вышеуказанных недостатков.

Задача изобретения заключается в сохранении максимально нативного биохимического состава микроводорослей и снижении затрат на их переработку.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения сиропа с микроводорослями, согласно изобретению, предусматривает получение промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с влажностью 60-95% и ее смешивание с подогретым до 20-45°С углеводсодержащим сиропом, который добавляют к полученной биомассе по меньшей мере в две стадии, на первой из которых углеводсодержащий сироп берут в количестве (0,8÷1,2) от объема биомассы, а на второй стадии - в количестве (3,8÷21) от объема биомассы, при этом используют углеводсодержащий сироп с содержанием сухих веществ не менее 50%.

На первой стадии можно использовать пищевые добавки в виде лимонной и/или аскорбиновой кислот.

На второй стадии целесообразно сироп добавлять последовательно равными долями.

В предпочтительном варианте после смешивания биомассы с сиропом осуществляют ее гомогенизацию, а после гомогенизации - пастеризацию.

В качестве углеводсодержащего сиропа можно использовать глюкозно-фруктозный сироп.

В качестве микроводорослей может быть использована микроводоросль Spirulina platensis.

Таким образом получают конечный продукт - сироп с микроводорослями, который является еще одним самостоятельным объектом изобретения.

Технический результат, достигаемый за счет указанной совокупности признаков, заключается в снижении затрат на переработку биомассы микроводорослей в конечный продукт, в сохранении максимально нативного биохимического состава микроводорослей, поскольку удается избежать потерь таких жизненно важных активных веществ, как белки, незаменимые и жирные аминокислоты, витамины и пигменты, а также в улучшении усвояемости, вкуса и цвета получаемого сиропа.

Влажность промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей должна быть в пределах 60-95%, поскольку минимальный показатель уровня влажности - это теоретически возможное значение, которое можно получить, отфильтровывая биомассу от воды с помощью специализированного оборудования в течение значительного времени. Максимальный показатель уровня влажности - это содержание в биомассе минимума сухих веществ вследствие сокращения технологического цикла и особенностей микроводорослевой культуры.

Добавление углеводсодержащего сиропа к биомассе микроводорослей проводят по меньшей мере в две стадии. На первой стадии углеводсодержащий сироп берут в количестве (0,8÷1,2) от объема биомассы. Это необходимо для того, чтобы быстро внедрить углеводсодержащий сироп в биомассу и сохранить биохимический состав и практические свойства, такое количество оптимально для тщательного диспергирования. На второй стадии углеводсодержащий сироп берут в количестве (3,8÷21) от объема биомассы. Это необходимо для доведения купажирования до заданного процентного состава, в зависимости от сферы применения. Минимальный уровень добавления углеводсодержащего сиропа - это уровень содержания биомассы в сиропе, ниже которого не обеспечивается сохранение продукта и начинается процесс разложения растительного белка и аминокислот.

Концентрация сухих веществ в углеводсодержащем сиропе должна быть не менее 50%. Более низкая концентрация сухих веществ способствует нарушению процессов стабилизации продукта и его коллоидной системы, а также значительной возможности роста микробиологического числа.

Нижнее значение 20°С подогретого углеводсодержащего сиропа основано на минимальной температуре, при которой возможно качественное купажирование биомассы микроводорослей, углеводсодержащего сиропа и добавок. Верхнее максимальное значение 45°С подогретого углеводсодержащего сиропа означает температурный предел, выше которого начинается распад белка, аминокислот и витаминов, содержащихся в биомассе, при этом значительно снижается питательная и практическая ценность продукта.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом.

Получение биомассы микроводорослей возможно непосредственно на производстве по промышленному культивированию. Производится сбор свежей биомассы микроводорослей. В качестве микроводорослей можно использовать микроводоросль Spirulina platensis. Технология роста здесь не имеет большого значения. Свежая концентрированная биомасса подлежит хранению не более 2 часов при температуре +5°С.

Собранная биомасса в герметически закрытых контейнерах поступает на первичную фильтрацию в цех обработки. Данная операция проводится на устройстве, где используется натянутая фильтрационная сетка с диаметром ячейки 200 микрон. При помещении биомассы на сетку, ее необходимо постоянно перемешивать для ускоренного обезвоживания до необходимого уменьшения в объеме.

Полученную концентрированную биомассу тут же промывают для избавления клеток микроводорослей от питательной среды. Промывание производится питьевой очищенной водой. На одну часть биомассы расходуется три части воды.

Дальнейшая фильтрация доводит биомассу до влажности 60-95%.

Промытую и отфильтрованную биомассу микроводорослей собирают специальным прибором в стерилизованную герметичную тару и транспортируют к линии по переработке, которая состоит из эмульгатора и реактора купажирования, емкости по хранению сиропа, гомогенизатора, пастеризатора, емкости по хранению готового продукта и аппарата по розливу в потребительскую тару. Линия соединена трубопроводом.

Собранную промытую и отфильтрованную биомассу помещают в эмульгатор, куда добавляют пищевые добавки, которыми могут быть, например, лимонная и/или аскорбиновая кислоты, подают по трубопроводу углеводсодержащий сироп и перемешивают до однородного состояния. Используемый углеводсодержащий сироп, подогретый до 20-45°С, содержит не менее 50% сухих веществ. Добавление углеводсодержащего сиропа к промытой и отфильтрованной биомассе микроводорослей с влажностью 60-95% проводят по меньшей мере в две стадии. На первой стадии углеводсодержащий сироп берут в количестве (0,8÷1,2) от объема биомассы.

На второй стадии перемешанную массу подают по трубопроводу в реактор для купажирования, куда последовательно равными долями добавляют подогретый углеводсодержащий сироп. Углеводсодержащий сироп на второй стадии берут в количестве (3,8÷21) от объема биомассы. Купажирование происходит в герметически закрытом реакторе в течение времени, необходимого для равномерного перемешивания.

Купажированный сироп с микроводорослями по трубопроводу направляется в гомогенизатор для получения однородной массы.

После гомогенизации полученная смесь по трубопроводу через проточный пастеризатор следует в емкость для хранения готового продукта.

Из емкости для хранения готовый сироп по трубопроводу подается на фасовочную линию.

В качестве углеводсодержащего сиропа можно, например, использовать глюкозно-фруктозный, мальтозный сиропы и др.

Изобретение поясняется следующими примерами его осуществления.

Пример 1. Для получения сиропа с микроводорослями смешивают промытую и отфильтрованную нативную биомассу микроводорослей с влажностью 60% и углеводсодержащий сироп, в качестве которого используют глюкозно-фруктозный сироп. Углеводсодержащий сироп добавляют к полученной биомассе микроводорослей в две стадии. На первой стадии углеводсодержащий сироп берут в количестве 0,8 от объема биомассы, а на второй стадии - в количестве 21 от объема биомассы. Углеводсодержащий сироп используют с содержанием сухих веществ 50%, подогретый до 45°С. В качестве микроводорослей используют микроводоросль Spirulina platensis. На первой стадии используют пищевую добавку в виде лимонной кислоты. На второй стадии сироп добавляют последовательно равными долями. После смешивания биомассы с сиропом осуществляют гомогенизацию, а затем пастеризацию.

Пример 2. Для получения сиропа с микроводорослями смешивают промытую и отфильтрованную нативную биомассу микроводорослей с влажностью 95% и углеводсодержащий сироп, в качестве которого используют мальтозный сироп. Углеводсодержащий сироп добавляют к полученной биомассе микроводорослей в три стадии. При этом на первой стадии углевод содержащий сироп берут в количестве 1,2 от объема биомассы, на второй стадии - в количестве 3,8 от объема биомассы, а на третьей - в количестве 7 от объема биомассы. Углеводсодержащий сироп используют с содержанием сухих веществ 70%, подогретый до 20°С На первой стадии используют пищевые добавки в виде лимонной и аскорбиновой кислот. После смешивания биомассы с сиропом осуществляют гомогенизацию, а затем пастеризацию.

Пример 3. Для получения сиропа с микроводорослями смешивают промытую и отфильтрованную нативную биомассу микроводорослей с влажностью 75% и углеводсодержащий сироп, в качестве которого используют сахарный сироп. Углеводсодержащий сироп добавляют к полученной биомассе микроводорослей в две стадии. При этом на первой стадии углеводсодержащий сироп берут в количестве 1 от объема биомассы, а на второй стадии - в количестве 15 от объема биомассы. Углеводсодержащий сироп используют с содержанием сухих веществ 95%, подогретый до 30°С. На первой стадии используют пищевые добавки в виде аскорбиновой кислоты. После смешивания биомассы с сиропом осуществляют гомогенизацию.

Предложенное изобретение позволяет избежать потерь жизненно важных биологических веществ - белка, незаменимых и жирных аминокислот, витаминов (особенно группы В) и пигментов.

Сироп с микроводорослями, выработанный по предлагаемому способу с использованием указанной последовательности операций и их параметров, имеет лучшие характеристики в отношении себестоимости, усвояемости, количества активных веществ, вкуса и цвета по сравнению с пищевым продуктом, выработанным сушкой и заморозкой (см. чертеж).

1. Способ получения сиропа с микроводорослями, характеризующийся тем, что он предусматривает получение промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с влажностью 60-95% и ее смешивание с подогретым до 20-45°С углеводсодержащим сиропом, который добавляют к полученной биомассе по меньшей мере в две стадии, на первой из которых углеводсодержащий сироп берут в количестве (0,8÷1,2) от объема биомассы, а на второй стадии - в количестве (3,8÷21) от объема биомассы, при этом используют углеводсодержащий сироп с содержанием сухих веществ не менее 50%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой стадии используют пищевые добавки в виде лимонной и/или аскорбиновой кислот.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй стадии сироп добавляют последовательно равными долями.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после смешивания биомассы с сиропом осуществляют гомогенизацию.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после гомогенизации смеси осуществляют ее пастеризацию.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве углеводсодержащего сиропа используют глюкозно-фруктозный сироп.

7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве микроводорослей используют микроводоросль Spirulina platensis.

8. Сироп с микроводорослями, характеризующийся тем, что он получен способом по любому из пп.1-7.