Innowacja technologiczna, procesowa i produktowa w zakresie wytwarzania liofilizowanych preparatów z czosnku kiszonego i czosnku czarnego o właściwościach prozdrowotnych

Czosnek jest jednym z najzdrowszych warzyw w diecie człowieka, a jego lecznicze i profilaktyczne właściwości znane są już od starożytności. Głównym składnikiem czosnku jest allicyna — aktywny lotny związek siarkowy o intensywnym smaku i zapachu i silnym działaniu przeciwdrobnoustrojowym. Proces ten szczególnie szybko zachodzi w momencie mechanicznego uszkodzenia tkanki czosnku w wyniku czego dochodzi do uwolnienia się enzymu.

• Czosnek stosowany jest w postaci świeżych główek jak również w formie proszków otrzymywanych przez suszenie, zwykłe lub sublimacyjne.
• Znany jest również czosnek marynowany, w zalewie octowej.
• W farmacji zastosowanie mają kapsułki z olejowymi wyciągami z czosnku.
• Ciekawym z żywieniowego punktu widzenia i rzadko stosowanym sposobem utrwalania i przetwarzania tego warzywa jest kiszenie. Jest to tradycyjna, stosowana od wieków, metoda konserwowania żywności, która znajduje coraz szersze uznanie, jako naturalna, energooszczędna i wzbogacająca dietę w prozdrowotne bakterie fermentacji mlekowej, w tym te o cechach probiotycznych. Kiszony czosnek jest łagodniejszy w smaku niż czosnek surowy, gdyż w środowisku kwaśnym nie powstają drażniące związki lotne siarki.
• Ostatnio dużym zainteresowaniem cieszy się czosnek czarny, otrzymywany tradycyjną, opracowaną w Chinach metodą starzenia, polegającą na długotrwałym kilkutygodniowym przetrzymywaniu główek czosnku w podwyższonej temperaturze i odpowiedniej wilgotności. 

W wyniku reakcji cukrów oraz aminokwasów obecnych w czosnku powstają tzw. związki Maillarda w wyniku czego czosnek ciemnieje i nabiera łagodnego, słodkawego smaku. 

Celem operacji jest opracowanie i wdrożenie do produkcji liofilizowanych preparatów z czosnku (Allium sativum L.) poddanego fermentacji mlekowej (czosnek kiszony) i procesowi starzenia w kontrolowanych warunkach (czarny czosnek). W efekcie operacji powstanie linia technologiczna do produkcji suchych preparatów czosnkowych, łączących prozdrowotne cechy czosnku, obecność bakterii fermentacji mlekowej (czosnek kiszony) i o unikalnych cechach żywieniowych i sensorycznych (czosnek czarny).

Rozpoczęcie produkcji ww. preparatów wymaga zaprojektowania na bazie przeprowadzonych prac badawczo-rozwojowych, linii technologicznej i parametrów procesu wytwarzania nowych produktów.

Działania podejmowane w ramach projektu

Innowacją w planowanej do realizacji operacji są dwa produkty: liofilizowany czosnek poddany fermentacji mlekowej (kiszony) oraz liofilizowany czosnek poddany procesowi starzenia (czarny). Innowacje te będą możliwe do osiągnięcia dzięki opracowanym przy współpracy z IBPRS-PIB innowacjom procesowym, które zostaną opracowane w ramach 4 etapów realizowanych w ramach prac badawczo-rozwojowych.

• Pierwsze zadanie dotyczy wyizolowania ze środowiska naturalnego szczepów bakterii mlekowych, bakterie fermentacji mlekowej zostaną scharakteryzowane gatunkowo oraz pod względem cech biochemicznych i fizjologicznych niezbędnych do przeprowadzenia kiszenia czosnku w warunkach przemysłowych, oraz o cechach potencjalnie pro-biotycznych.
• W ramach planowanej do przeprowadzenia operacji zostaną wyizolowane przydatne technologicznie szczepy, które opisane będą określonym numerem i symbolem. Planowane badania dotyczyć będą wykonania jednej lub dwóch mieszanek kultur startowych, które dodane zostaną w odpowiednim czasie procesu technologicznego.
• Opracowana zostanie technologia i parametry procesu wytwarzania starzonego czosnku w kontrolowanych warunkach.
• Przeprowadzone zostaną badania jakości fizykochemicznej i sensorycznej produktów wytworzonych w skali laboratoryjnej oraz zostanie przeprowadzona szczegółowa analiza fizykochemiczna obu produktów wytworzonych w warunkach laboratoryjnych.
• Nastąpi wdrożenie opracowanych technologii nowych produktów i sprawdzenie powtarzalności procesowej i produktowej na urządzeniach stanowiących linię technologiczną: piec do starzenia czosnku, linia do obierania czosnku, maszyna pakująca, liofilizator. 

Główne korzyści z realizacji projektu

Czosnek, uprawiany w Polsce na skalę przemysłową, jest warzywem o unikalnych właściwościach prozdrowotnych, a nawet leczniczych. Jest również ceniony ze względu na intensywny smak i zapach i stosowany jako przyprawa. W celu ułatwienia jego stosowania w zakładach produkujących żywność (np. wędliny, koncentraty obiadowe, mieszanki przypraw, itp.) oraz w gastronomii jest często suszony i sprzedawany jako proszek lub granulki. Tradycyjne suszenie powoduje daleko idące zmiany w jakości sensorycznej i składzie chemicznym czosnku suszonego, dlatego najbardziej zalecaną i często stosowaną metodą suszenia czosnku jest liofilizacja, gdyż zapewnia zachowanie w największym stopniu właściwości żywieniowych i sensorycznych.

Zasadniczą zmianą jakościową jaką planuje się osiągnąć w wyniku realizacji projektu jest opracowanie technologii i uruchomienie produkcji nowych, nieznanych do tej pory w Polsce wariantów suszu czosnkowego, otrzymywanych z czosnku poddanego fermentacji mlekowej i czosnku starzonego, tzw. czarnego.

W związku z powyższym celem nadrzędnym operacji jest uzyskanie dwóch innowacyjnych produktów tj. sproszkowanego czosnku kiszonego przy wykorzystaniu kultur starterowych opracowanych przez zespół naukowców oraz sproszkowanego czosnku starzonego (czarnego), którego technologia produkcji i parametry procesu produkcji opracowane zostaną również w ramach realizacji operacji.

Streszczenie praktyki

Rezultatem operacji będzie opracowanie i wdrożenie innowacyjnej technologii produkcji liofilizowanego czosnku poddanego fermentacji mlekowej (kiszonego) oraz poddanego starzeniu (czarnego) ze świeżego czosnku produkowanego obecnie przez rolników.

• Opracowanie i wykorzystanie w praktyce dedykowanych kultur starterowych, pozwoli na osiągnięcie jakości produktu finalnego i będzie zawsze powtarzalna.
• Uzyskanie czarnego czosnku jest procesem bardzo czasochłonnym, gdyż czosnek ten wg oryginalnej receptury powinien być poddawany starzeniu przez kilka tygodni w kontrolowanych warunkach temperatury i wilgotności powietrza. Optymalizacja tego procesu jest kluczowa do osiągnięcia płynności i ciągłości produkcyjnej na opracowanej w ramach projektu linii produkcyjnej. Innowacyjny produkt, zawierający żywe kultury bakterii, charakteryzować się będzie wysoką jakością i wartością żywieniową, bezpieczeństwem oraz powtarzalnością cech sensorycznych, mikrobiologicznych i fizykochemicznych. Produkty opracowane w ramach projektu znajdą szerokie zastosowanie w gastronomii, przemyśle mięsnym, gospodarstwach domowych i restauracjach jako unikalnej jakości przyprawa.
• Pilotażowa linia technologiczna, niewymagająca wysokich nakładów energetycznych będzie innowacją technologiczną. Pozwoli na dywersyfikację produktów, czyli poszerzenie oferty asortymentowej gospodarstw rolnych o nowy rodzaj żywności i potencjalnych właściwościach prozdrowotnych. 

W efekcie pozyskane w procesie technologicznym produkty na bazie czosnku wpisywać się będą w kategorię żywności naturalnej, lokalnej, a ponadto będą stanowić alternatywną, innowacyjną ofertę charakteryzującą się niewielkim śladem węglowym i łańcuchem dostaw.

• Czarny czosnek charakteryzuje się niepowtarzalną konsystencją, słodkim smakiem i brakiem ostrego zapachu.
• Można go jeść i korzystać z jego właściwości bakteriobójczych, poprawiających odporność i wzmacniających organizm.
• Czarny czosnek jest łagodny w smaku i dobrze się trawi, dlatego może być spożywany przez dzieci i osoby w podeszłym wieku.
• Czosnek kiszony natomiast charakteryzował będzie się smakiem, zapachem i konsystencją bardziej akceptowalną niż świeży odpowiednik, przy czym wzbogacony będzie dodatkowo w żywe kultury bakterii o właściwościach pro-biotycznych, dlatego też będzie doskonałym uzupełnieniem produktów fermentowanych wzbogacających naturalną florę bakteryjną w naszych jelitach.

Dodatkowe informacje

Liofilizowany czosnek kiszony, oprócz szeregu składników prozdrowotnych surowca będzie nośnikiem żywych bakterii kwasu mlekowego, natomiast liofilizowany czosnek czarny zachowa wszystkie wyjściowe atrybuty sensoryczne i prozdrowotne przy istotnym wydłużeniu terminu przydatności do spożycia. Oba produkty będą miały postać sypkiego, łatwego w parkowaniu, transporcie, dozowaniu i użyciu proszku. Ze względu na bardzo niską aktywność wodną opracowane innowacje produktowe będą produktami trwałymi w przechowywaniu nie wymagającymi zastosowania żadnej dodatkowej techniki utrwalania. Czosnek, niezależnie od formy, jest uznanym produktem żywnościowym w leczeniu i prewencji chorób serca, miażdżycy, nadciśnienia, hipercholesteronemii, zmniejsza krzepliwość krwi.