Спосіб виготовлення сухого солодового напою

Реферат: Винахід належить до способу одержання продукту у вигляді сухого солодового напою, який включає a) змішування сухих і рідких складників продукту у вигляді напою в одній посудині для утворення суміші, b) піддавання суміші в посудині нагріванню при зниженому тиску для здійснення висушування і гранулювання суміші та утворення продукту у вигляді сухого солодового напою та c) випускання продукту у вигляді сухого солодового напою з посудини. Спосіб здійснюють в одній посудині для змішування, висушування та гранулювання. Винахід належить також способу одержання солодового напою. UA 107352 C2 (12) UA 107352 C2 UA 107352 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки, до якої відноситься винахід Цей винахід стосується виготовлення сухого солодового напою. Зокрема, цей винахід стосується більш ефективного способу виготовлення сухого солодового какаового напою, за яким напій виготовляють із застосуванням однієї посудини для змішування, висушування та гранулювання. Попередній рівень техніки Виготовлення солодового напою є добре відомим. Прикладом популярного солодового какаового напою є Bournvita®, який є продуктом, що його зараз продає Cadbury®. Загалом, спосіб виготовлення Bournvita® спочатку включає виготовлення суспензії з інгредієнтів за рецептом, а потім – висушування суспензії для утворення порошку. Інгредієнти за рецептом включають сипучі речовини (цукор, какао-порошок, порошок зі знятого молока/сироватковий порошок тощо), другорядні сухі речовини (такі як сіль та ароматизатори тощо), масу рідких інгредієнтів (екстракт солоду, карамелізований цукровий сироп) і другорядні рідкі інгредієнти (ароматизатори, соєвий лецитин, перероблену суспензію тощо). Суспензію звичайно висушують у вакуумній печі порціями або безперервно. Цей спосіб є дорогим, оскільки апарат, що його використовують для виготовлення напою, містить низку сполучених між собою посудин для змішування та висушування продукту. Застосування низки посудин підвищує не лише загальну вартість апарата, але також поточні витрати і час, потрібний на його обслуговування та чищення. У патенті США US 6,541,056 розкритий спосіб одержання солодових напоїв. У прикладах цього документа солодовий екстракт, порошок зі знятого молока, какао, цукор, жири, мінерали та вітаміни змішують у стрічковому блендері з водою для одержання вологої суміші. Потім вологу суміш переносять до вакуумної стрічкової сушарки, а згодом подрібнюють та розмелюють для одержання базового порошку. Після цього суху суміш порошку зі знятого молока та какао поєднують з базовим порошком для одержання кінцевого порошку. Цей спосіб має низку стадій, які проводять у різних апаратах, що підвищує тривалість і вартість способу. Метою цього винаходу є забезпечити більш ефективний апарат та/або покращений спосіб виготовлення сухого солодового напою. Суть винаходу Відповідно до першого втілення винаходу забезпечений спосіб одержання продукту у вигляді сухого солодового напою, який включає: a) змішування сухих та рідких складників продукту у вигляді напою в одній посудині для утворення суміші; b) піддавання суміші у посудині нагріванню при зниженому тиску для здійснення висушування і гранулювання суміші та утворення продукту у вигляді сухого солодового напою; та c) випускання продукту у вигляді сухого солодового напою з посудини. Винахід забезпечує спосіб, в якому змішування, висушування та гранулювання відбувається в одній посудині, без потреби в окремих посудинах для обробляння суміші. Це не лише знижує вартість будівництва апарата, але також дозволяє підвищити продуктивність і здійснювати чищення та обслуговування апарата за менший період часу. Термін "сухий" відносно продукту у вигляді сухого солодового напою стосується продукту, що є по суті вільним від вологи і який по суті потребує гідратації перед тим, як його можна пити як напій. Звичайно продукт підлягає гідратації із використанням гарячого або холодного молока та/або води. Спеціаліст розумітиме, що такі сухі продукти можуть містити дуже малу кількість вологи, яка звичайно не перевищуватиме 3 %. В ідеалі, вміст вологи становитиме близько 1,5 %±0,5 %. Буде зрозумілим, що продукт у вигляді сухого солодового напою містить солодовий інгредієнт, такий як солодовий екстракт. Солодовий інгредієнт може бути застосований у способі в сухому вигляді (наприклад, порошок солодового екстракту) або у рідкій формі (наприклад, рідкий солодовий екстракт). Сухі складники можуть включати один або більше з тих, що їх вибирають з порошку солодового екстракту, мальтодекстрину, какао-порошку, сухого молока/молочних вершків, сироваткового порошку, солі, ароматизаторів, природних барвників та їхніх сумішей. Досвідченому спеціалістові також можуть бути очевидними інші сухі складники. Рідкі складники можуть включати один або більше з тих, що їх вибирають з води, солодового екстракту, карамелізованого цукрового сиропу, природних барвників, ароматизаторів, соєвого лецитину, мальтодекстрину та їхніх сумішей. Знову-таки, досвідченому спеціалістові можуть бути очевидними інші рідкі складники. Сухі складники можуть додатково містити цукор. Альтернативно, рідкі складники можуть 1 UA 107352 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 додатково містити цукровий розчин. В іншій альтернативі цукор може бути присутній як в кристалічній (сухій) формі, так і у вигляді розчину (рідкій формі). Якщо щонайменше частина цукру передбачена у рідкій формі, перед його введенням на стадії (a) спосіб може включати утворення цукрового розчину шляхом розчинення кристалічного цукру в розчиннику. В одному втіленні цукровий розчин може бути одержаний нагріванням 0 суміші до 105-130 С, поки розчин не матиме вологість у межах від 5 до 30 %, з утворенням, таким чином, розчину з концентрацією близько 70-95 %. Термін "цукор" означає будь-який моносахарид або дисахарид, у тому числі цукрозу, фруктозу, глюкозу, декстрозу, лактозу, галалактозу, манозу або поліол. Передбачення цукру щонайменше частково у вигляді розчину забезпечує низку переваг, і вважають, що це допомагає полегшити виробництво продукту у вигляді сухого солодового напою в одній посудині. Наприклад, використання цукрового розчину гарантує наявність вологи, необхідної для оптимального аромату/смаку та утворення однорідного кольору на відміну від простого способу одержання сухої суміші, а аромат перебуває у зоні, що є достатньо близькою до традиційного способу у печі. Крім того, присутність щонайменше одного іншого інгредієнта, що є більш гігроскопічним, ніж цукор (наприклад, солодовий порошок), спричиняє прискорену кристалізацію цукру для видалення вологи з цукру. Застосування оптимальних умов температури і тиску спричиняє прискорене висушування та гранулювання суміші. Волога з цукрового розчину також діє як зв'язувальний агент для гранулювання, а також сприяє утворенню однорідного кольору та смаку продукту. Продукт у вигляді сухого солодового напою може містити до 40 % цукру. Альтернативно, продукт у вигляді сухого солодового напою може містити до 35 %, 30 %, 25 %, 20 %, 15 % або 10 % цукру. Продукт у вигляді сухого солодового напою може містити в межах від 5 до 40 % або від 10 до 20 % цукру. Частина або весь вмісту цукру може бути заміщений мальтодекстрином. Мальтодекстрин може бути присутній у сухому вигляді або у вигляді концентрованого розчину. Якщо до складу продукту входить мальтодекстрин, він може становити до 25 %, 20 %, 15 %, 10 % або 5 %. Якщо до складу продукту входить мальтодекстрин, він може бути введений у кількості, що по суті дорівнює цукровому компоненту, присутньому у продукті – наприклад, продукт може містити ~15 % цукру та ~15 % мальтодекстрину. Додавати мальтодекстрин до продукту не потрібно і він може бути не введений або заміщений цукром. Стадія (b) може включати нагрівання суміші до температури в межах від 60 до 80 °C при зниженому тиску в межах від 1 до 20 кПа. Стадія (b) може включати нагрівання суміші до температури в межах від 65 до 75 °C при зниженому тиску в межах від 1 до 15 кПа. Поєднання тепла зі зниженим тиском знижує температуру кипіння суміші і таким чином знижує ризик виникнення "пригорілих" смаків в одержаному продукті, а також запобігатиме забрудненню посудини. Стадія (a) може додатково включати додавання води. Сухі складники можуть бути змішані перед подаванням у посудину. За допомогою способу продукт можна виготовляти порціями або безперервно. Досвідчений спеціаліст розумітиме, що можуть знадобитися певні модифікації способу для прилаштування будь-якого способу виробництва. Відповідно до іншого втілення цього винаходу забезпечений продукт у вигляді сухого солодового напою, виготовлений відповідно до описаного вище способу. Відповідно до ще одного втілення цього винаходу забезпечений солодовий напій, одержаний із використанням описаного вище продукту у вигляді сухого солодового напою. Відповідно до іншого втілення цього винаходу забезпечений апарат для виготовлення сухого солодового напою, який містить: a) одну посудину для уміщування та змішування сухих і рідких складників; b) засіб для нагрівання посудини; c) засіб для знижування тиску в посудині; та d) засіб для випускання продукту у вигляді солодового напою з посудини. Посудина може мати по суті циліндричний корпус, всередині якого розміщений змішувальний засіб. Низка приладів для змішування для використання у таких посудинах буде очевидною для досвідченого спеціаліста. Змішувальний засіб може мати одне або більше змішувальні леза, лопаті, плужні елементи та подрібнювальні елементи. Один або більше змішувальні леза, лопаті, плужні елементи або подрібнювальні елементи можуть бути прикріплені до вала, що обертається всередині циліндричного корпуса. Альтернативно, посудина може бути виконана з можливістю обертання навколо вала. В іншій альтернативі посудина може бути виконана з можливістю обертання та мати одне або більше змішувальні 2 UA 107352 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 леза, лопаті або плужні елементи, розміщені у внутрішній частині посудини. Посудина може містити плужний змішувач, такий як ножичний плужний змішувач. Нагрівальний засіб може містити низку приладів, придатних для нагрівання суміші, таких як нагрівальні елементи, прикріплені або вмонтовані на боці посудини, або нагрітий кожух, що оточує щонайменше частину посудини. У разі застосування нагрітого кожуху останній може бути нагрітий за допомогою рідини, такої як пара або вода. Засіб для зниження тиску може містити вакуумний насос. Засобом для випускання продукту у вигляді сухого солодового напою може бути просто отвір, утворений у посудині, який може бути відкритий за потреби. Крім того, випущений продукт у вигляді сухого солодового напою може бути охолоджений за допомогою охолоджувального засобу, такого як охолоджувальна труба або охолоджувальний контейнер перед пакуванням продукту. Апарат може додатково містити змішувальний засіб для сухих складників для змішування сухих складників перед їх поданням до посудини. Змішувальний засіб для сухих складників може перебувати у рідинному сполученні з посудиною для забезпечення постачання сухих складників до посудини. Рідинне сполучення може бути виконане за допомогою низки приладів, таких як трубопровід або певного виду конвеєр. Відповідно до іншого втілення цього винаходу забезпечений комплект деталей, що містить сухі та рідкі складники продукту у вигляді сухого солодового напою та апарат, причому апарат містить: a) одну посудину для уміщування та змішування сухих і рідких складників; b) засіб для нагрівання посудини; c) засіб для зниження тиску в посудині; та d) засіб для випускання продукту у вигляді солодового напою з посудини. Апарат у комплекті деталей може мати одну або більше з описаних вище ознак стосовно апарата для виготовлення сухого солодового напою. Апарат та/або комплект деталей може бути застосований в описаному вище способі. Докладний опис винаходу Тепер буде описане конкретне втілення цього винаходу, лише як приклад, із посиланням на додані креслення, де: на Фігурі 1 показана схема в розрізі апарата, що його використовують відповідно до цього винаходу; Фігура 2 є фотографією подрібнювального лезового приладу, що його використовують в апараті, показаному на Фігурі 1; та Фігура 3 є фотографією внутрішньої частини апарата, на якій показані два подрібнювальних леза, як показано на Фігурі 2. Із посиланням на Фігури 1-3, показаний плужний ножичний змішувач 10, який коротко містить по суті циліндричну посудину 12, що має один горизонтальний вал 14, що обертається (у напрямку, показаному стрілкою 116 на Фігурі 3) крізь центр посудини. Низка лопатей у формі плуга 16 виступають назовні з вала 14 у положення, близьке до внутрішньої поверхні посудини 12, так що при обертанні вала лопаті проходять близько до внутрішньої поверхні та підмітають більшу частину внутрішньої поверхні посудини. Зовнішня поверхня посудини 12 покрита низкою кожухів 18, розподілених на різні секції, крізь які можуть текти рідини для нагрівання та охолодження посудини під час роботи. Посудина 12 має ковпак для збирання пилу 20, що виступає вертикально прямо від центрального місця в посудині. Ковпак 20 сформований у вигляді циліндричного подовження. Ковпак 20 закінчується знімною накладною пластиною 22 та має випускний отвір 24, який може бути приєднаний до вакуумної системи та системи обробляння пилу (не показана) для обробляння пилу 28, а також ковпак 20 уміщує впускні клапани 26 для рідких складників. Змішувач 10 також може мати охолоджувальну башту (або інший прилад) (не показаний) для видалення конденсату із суміші. В основі посудини 12 передбачений випускний клапан 30, що його використовують для випускання готового продукту з посудини 12. Вал 14 приводить в дію двигун 32. Обертання вала 14 всередині посудини 12 полегшують механічні ущільнення вала 34, 36, розміщені у торцевих заглушках 38, 40, встановлених з обох країв посудини 12. Крізь механічні ущільнення вала 34, 36 протікає вода під тиском для охолоджування та змащування ущільнювальних поверхонь. Ущільнення захищені від температури, тиску і за потреби також можуть мати перемикачі рівня потоку. Посудина 12 також має додатковий впускний отвір для сухих складників 42, що виступає вертикально від посудини, крізь який порошкоподібні та сухі складники 44 можуть бути введені в посудину 12. 3 UA 107352 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При застосуванні плужний ножичний змішувач 10 використовують для виготовлення продукту у вигляді сухого солодового напою з різноманітних складників. Загалом, сипучі маси (какао-порошок, порошок зі знятого молока /сироватковий порошок/молочні вершки, сіль та ароматизатори) змішують та постачають до посудини 12, а рідкі продукти (воду, солодовий екстракт, карамелізований цукровий сироп, ароматизатори, соєвий лецитин) додають в посудину та змішують для утворення суміші. Під час додавання використовують двигун 32 для обертання вала 14, і у цей час лопаті мішалки 16 ретельно змішують складники. Посудина 12 є по суті герметичною під час змішування, оскільки вона ущільнена з обох кінців за допомогою торцевих заглушок 38, 40, і вал 14 вільно обертається у межах механічних торцевих ущільнень 34, 36. Потім у посудину додають цукровий розчин і домішують у суміш. Під час змішування кожухи 18 нагрівають гарячою рідиною (такою як вода або пара) до конкретної температури для нагрівання суміші. В ковпаку 20 утворюється пара 28, і її видаляють через випускний отвір 24 для подальшого обробляння за допомогою системи обробляння пари (яку буде більш докладно описано нижче). Після того, як відбулося гранулювання, порошок охолоджують і випускають через випускний клапан 30 для подальшого обробляння/зберігання/транспортування. Для полегшення очищування та обслуговування накладна пластина 22 на ковпаку є знімною для забезпечення доступу до внутрішньої частини посудини 12. Внутрішня частина апарата 10 також містить обертові подрібнювальні лезові вузли 100, які більш детально показані на фотографії на Фігурі 2. Подрібнювальний лезовий вузол 100 коротко містить обертовий вал 102, що визначає поздовжню вісь, від якої відходить низка лезових елементів 104. Лезові елементи 104 розміщені один над одним і кожний з них нагадує пропелер з подвійним лезом з основними різальними краями 106 та не різальними задніми краями 108. Кожний лезовий елемент 104 розміщений один над одним на валу 102 таким чином, що різальні краї 106 суміжних елементів не перекривають один одного і штабель утворює чотири ряди різальних країв, що відходять перпендикулярно від поздовжньої осі. Вал 102 проходить крізь центр кожного лезового елемента та прикріплений з одного кінця до лезового двигуна 110, тоді як гайка 112 на протилежному кінці вала прикріплює до нього лезові елементи 114. При використанні, у належний час лезовий двигун 110 включають для обертання подрібнювальних лез 104 за годинниковою стрілкою 114 для розбивання грудок у суміші та сприяння гранулюванню і для досягнення правильної щільності маси готового продукту. Подрібнювальні леза 104 приводять у дію лише після додавання рідких складників до суміші. Плужний ножичний змішувач 10 є надзвичайно ефективним, і змішування інгредієнтів здійснюється за більш короткий проміжок часу порівняно з традиційним пристроєм, що потребує окремих посудин для змішування та обробляння. Приклад 1 Порцію сухого солодового напою виготовляли із використанням одного плужного ножичного змішувача 10. Спочатку змішали рецептурні кількості сухих інгредієнтів (порошку солодового екстракту, какао-порошку, порошку карамелізованого цукрового розчину (КЦР), вітамінної суміші, мінеральної суміші, порошку етилваніліну (ЕВ) та мальтодекстрину) для одержання порошкової суміші. Перед введенням порошкової суміші у плужний ножичний змішувач циркулювали гарячу воду в гарячому водяному кожусі 18. Температура води в кожусі становила близько 65-75 °C. Після досягнення правильної температури кожуха 18 обертали вал 14 і вводили сухі інгредієнти через впускний отвір для сухих складників 44. Увімкнули обертове подрібнювальне лезо 100 всередині змішувача. Увімкнули вакуумний насос та приєднали його до змішувача. Вакуум у межах 1-20 кПа виявився достатнім для цього процесу. Порцію змішували близько 10 хвилин, а швидкість обертання вала 14 підтримували при близько 60-70 об./хв. Рецептурну вагу цукру попередньо розчинили в рецептурній кількості води для утворення розчину, а також додали рідку глюкозу до цукрового розчину. Потім розчин нагріли до 105125 °C і модифікували вміст вологи або підтримували у межах від 5 до 30 %. Перед додаванням цукрового розчину до плужного ножичного змішувача 10 вакуум спустили (для забезпечення можливості введення розчину у посудину), і посудину наповнили цукровим розчином через впускний клапан 26. Однак, нещодавні випробування показали, що додавання цукрового розчину у вакуумі при зниженому тиску також забезпечуватиме задовільний продукт. Гарячий розчин ввели у змішувач при роботі вентилятора та плуга. Це гарантувало рівномірне розпилювання розчину по всій партії. Після додавання розчину знову підвели вакуум, і 4 UA 107352 C2 5 змішування продовжували ще впродовж 15-20 хвилин. Потім вакуум спустили і зупинили вакуумний насос. Подрібнювач 100 і вал 14 зупинили, відкрили випускний клапан 30 внизу посудини та зібрали порцію. Продукт охолодили до менше ніж 30 °C перед пакуванням. У таблиці 1 нижче показані приблизні межі сухої ваги готової композиції сухого солодового напою. Інгредієнт Порошок солодового екстракту Какао-порошок Порошок ЕВ Сіль Вітамінна суміш Мінеральна суміш Порошок КЦР Мальтодекстрин Цукровий сироп 10 15 20 25 30 35 Приблизна суха вага, % 58 – 68 18 – 28 Сліди 0,0-0,1 0,0-0,5 0,0-0,5 1,5-3,5 0,75 – 18 0 – 15 Таблиця 1. Показовий склад продукту. Продукт у вигляді напою виготовляли за рецептом, що містив 65 ваг. % порошку солодового екстракту, 20 ваг. % какао-порошку, сліди ваг. % порошку ЕВ, сіль, вітамінну суміш, мінеральну суміш, 2 ваг. % порошку КЦ, 4 ваг. % мальтодекстрину та 8 ваг. % цукрового розчину. Одержаний сухий солодовий напій мав однаково добрі смакові і текстурні профілі при змішуванні з гарячою або холодною водою чи молоком, як існуючі продукти, а застосування одного плужного ножичного змішувача дозволило знизити виробничі витрати. Було досягнуто низки переваг при використанні цукрового розчину замість кристалічного цукру. Використання цукрового розчину гарантує наявність вологи, необхідної для оптимального утворення аромату, смаку та однорідного кольору, на відміну від простого способу одержання сухої суміші, а аромат перебуває у зоні, що є достатньо близькою до традиційного способу у печі. За наявності щонайменше одного іншого інгредієнта, що є більш гігроскопічним, ніж цукор (наприклад, солодовий порошок), цукор кристалізується досить швидко, а волога з цукру виводиться. Застосування оптимальних умов температури і тиску спричиняє дуже швидке висихання та гранулювання порошкової суміші. Вважають, що волога з цукрового розчину діє як зв'язувальний агент для гранулювання, а також сприяє утворенню (a) однорідного кольору та (b) смаку. Приклад 2 Готували наступну порцію сухого солодового напою із застосуванням одного плужного ножичного змішувача 10 за майже тотожним протоколом, як описано в Прикладі 1. Однак, використовували кристалічний цукор замість рідкого цукру, і цей кристалічний цукор вводили на початковій стадії змішування сухих інгредієнтів. Одержаний сухий солодовий напій мав порівнювані профілі смаку і текстури при змішуванні з гарячою водою або молоком, як і існуючі продукти, а застосування одного плужного ножичного змішувача дозволило істотно знизити вартість виробництва. Наведені вище втілення не призначені для обмеження обсягу охорони, забезпеченого формулою винаходу, але мають на меті описати приклади того, як винахід може бути запроваджений на практиці. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 1. Спосіб одержання продукту у вигляді сухого солодового напою, який включає: a) змішування сухих і рідких складників продукту у вигляді напою в одній посудині для утворення суміші, b) піддавання суміші в посудині нагріванню при зниженому тиску для здійснення висушування і гранулювання суміші та утворення продукту у вигляді сухого солодового напою, та c) випускання продукту у вигляді сухого солодового напою з посудини. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сухі складники містять один або більше з тих, що їх вибирають з какао-порошку, порошку зі знятого молока/сухого, молока/молочних вершків, сироваткового порошку, солі, ароматизаторів, природних барвників, порошку солодового екстракту, мальтодекстрину та їх сумішей. 5 UA 107352 C2 5 10 15 20 25 3. Спосіб за будь-яким із пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що рідкі складники містять один або більше з тих, що їх вибирають з води, солодового екстракту, карамелізованого цукрового сиропу, ароматизаторів, соєвого лецитину, природних барвників, мальтодекстрину та їх сумішей. 4. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що сухі складники додатково містять цукор. 5. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що рідкі складники додатково містять цукровий розчин. 6. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що продукт у вигляді сухого солодового напою містить до 40 ваг. % цукру. 7. Спосіб за будь-яким із пп. 4-6, який відрізняється тим, по продукт містить до 25 ваг. % мальтодекстрину. 8. Спосіб за будь-яким із пп. 4-7, який відрізняється тим, що продукт містить мальтодекстрин і цукор по суті у рівних кількостях. 9. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що стадія (b) включає нагрівання суміші до температури в межах від 60 до 80 °С. 10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що стадія (b) включає нагрівання суміші при зниженому тиску в межах від 1 до 20 кПа. 11. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що стадія (а) додатково включає додавання води. 12. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що сухі складники змішують перед їх поданням до посудини. 13. Спосіб одержання солодового напою, який включає приготування продукту сухого солодового напою за будь-яким із попередніх пунктів з подальшим змішуванням сухого продукту солодового напою з гарячою або холодною водою, або молоком для отримання солодового напою. 6 UA 107352 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7