Способ получения кофейного экстракта

 

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и касается способа производства кофейного экстракта. Цель - повышение качества и сокращение энергозатрат. Кофейный экстракт получают следующим образом. Проводят первичную экстракцию кофе при 90-100°С в течение 3-5 мин при PH 4,7-5,0. Воду и кофе берут в соотношении 1:20-1:25. Отделяют экстракт. Твердую фракцию подвергают гидролизу путем воздействия целлюлозногемицеллюлазного, В - глюканазного и пектиназного комплекса ферментов в количестве 0,1-1,0 % на 100 г сухого вещества при 43-63°С в течение 0,5-1,0 ч при PH 4,7-5,0 при постоянном перемешивании. Соотношение твердой фракции и ферментного раствора составляет 1:15-1:20 на сухое вещество. Полученный вторичный экстракт используют для экстракции кофе при первичном экстрагировании. Соотношение кофе и экстрагента составляет при этом 1:10-1:15.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1597151 д 1 (51)5 А 23 F 5/26, 5/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4432640/31-13 (22) 30.05.88 (46) 07.10.90. Бюл. № 37 (71) Московский технологический институт пищевой промышленности (72) К, А. Калунянц, О. Г. Кузьмина, А. И. Садова, Е. А. Нестерова, А. Ф. Доронин, Г. И. Ильина, М. М. Леонтьев и В. И. Королев (53) 663.933 (088.8) (56) Заявка EP № 0078121, кл. А 23 F 5/26, 04.05.84.

Авторское свидетельство СССР № 1445675, кл. А 23 F 5/26, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОФЕ!" 1НОГО

ЭКСТРАКТА (57) Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и касается способа производства кофейного экстракта. Цель—

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и касается способа производства кофейных экстрактов, которые используют при производстве кофе натурального растворимого, а также в качестве вкусовой добавки при производстве различных пищевых продуктов.

Цель изобретения — повышение качества и сокращение энергозатрат.

Способ получения кофейного экстракта включает первичную экстракцию кофе, разделение твердой фракции и экстракта, гидролиз с получением вторичного экстракта.

Гидролиз проводят путем воздействия целлюлазно-гемицеллюлазного комплекса ферментов в количестве 0,1 — 1,0 г на 100 г сухого вещества при 43 — 63 С в течение 0,5—

1,0 ч с последующим отделением экстракта и дальнейшим использованием его для экстрагирования кофе на первичном экстраповышение качества и сокращение энергозатрат. Кофейный экстракт получают следующим образом. Проводят первичную экстракцию кофе при 90 — 100 С в течение

3 — 5 мин при рН 4 7 — 5 О. Воду и кофе берут в соотношении 1:20 — 1:25. Отделяют экстракт. Твердую фракцию подвергают гидролизу путем воздействия целлюлазногемицеллюлазного, р-глюканазного и пектиназного комплекса ферментов в кол ичестве

0,1 — 1,0% на 100 г сухого вещества при

43 — 63 С в течение 0,5 — 1,0 ч при рН

4,7 — 5,0 при постоянном перемешив анки.

Соотношение твердой фракции и ферментного раствора составляет 1:15 — 1:20 на сухое вещество. Полученный вторичный экстракт используют для экстракции кофе при первичном экстрагировании. Соотношение кофе и экстрагента составляет при этом 1:10—

1: 15. гировании при соотношении кофе и экстрагента 1:10 — 1:15.

Проведение гидролиза путем воздействия целлюлазно-гемицеллюлазного, р-глюканазного и пектиназного комплекса ферментов основано на расщеплении высокомолекулярных полисахаридов, таких как целлюлоза, гемицеллюлоза, р-глюган, пектиновые веществ а, входящих в состав отходов кофейного производства. Эффект интенсификации гидролиза происходит из-за наличия в комплексе преп ар атов ферментов гидрол изующих р-глюкан и пектины, в результате чего происходит падение вязкости экстракта и дальнейший разрыв внутренних срединных связей в полимере и превращение его в соединения более низкой молекулярной массы, растворимые в воде.

Выбор количества ферментов О,1 — 1,0 г на 100 г сухого вещества объясняется раз1597 51 личной каталитической активностью ферментов н скоростью реакции гидролиза.

Снижение дозы комплекса ферментов приводит к замедлению скорости реакции гидролиза, образованию полупродуктов, вследствие чего повышается вязкость экстракта, затрудняется фильтрация и снижается выход готового продукта. Повышение дозы ферментов не приводит к увеличению выхода готового продукта и экономически нецелесообразно.

Протекание ферментативного гидролиза твердой фракции кофе при 43 — 63 С обусловлено тем, что в этом интервале температуры происходит повышение скорости биохимической реакции, т. е. ускорение теплового движения молекул, переходящих в активную форму.

Повышение температуры свыше 63 С приводит к нарушению нативной полипептидной цепочки белка фермента, при этом каталитическая активность препарата исчезает, Снижение температуры гидролиза ниже 43 С замедляет тепловое движение молекул, следовательно, уменьшается их внутренняя энергия, падает активность фермента.

Процесс гидролиза путем воздействия целлюлазно-гемицеллюлазного, Р-глюканазного, пектиназного комплекса ферментов проводят в течение 0,5 — 1,0 ч в зависимости от скорости гидролитического расщепления полисахаридов.

Уменьшение времени гидролиза менее

0,5 ч не обеспечивает завершения процесса, так как за этот промежуток времени не происходит полного расщепления высокомолекулярных полисахаридов до низкомол екул яр ных. Увел ичени е времени более

1,0 ч не способствует дальнейшему гидролизу в связи с тем, что процесс почти полностью завершается.

Соотношение кофе и экстрагента составляет 1:10 — 1:15 и обусловлено процессом диффузии растворимых веществ кофе в экстрагент.

Увеличение количества экстрагента по отношению к кофе свыше 1:15 экономически нецелесообразно в связи с тем, что это приводит к значительному разбавлению экстракта и увеличению затрат электроэнергии на распылительную сушку этого экстракта. Снижение количества экстрагента ниже 1:10 затрудняет процесс диффузии растворимых веществ кофе в экстрагент. Это связано с тем, что измельченные частицы кофе адсорбируют воду в количестве, вдвое превышающем их сухую массу. В результате частицы разбухают, концентрация растворимых веществ вокруг них возрастает, диффузия прекращается.

Экстракт шлама, полученный путем воздействия комплекса ферментных препаратов, имеет преимущество в том, что в нем не обнаружены продукты пиролиза полисаФаридов, такие как карбоксильные кислоты, 5

55 кетоны, дикетоны, альдегиды и др., которые резко ухудшают аромат кофе, придают ему кислый, горький вкус с металлическим оттенком. Таким образом, в предлагаемом способе не требуется дополнительной очистки и обогащения, что существенно сокращает энергозатраты в производстве кофейного экстракта. Кроме этого, не происходит потерь сухих веществ при адсорбции экстракта.

Мягкие температурные режимы гидролиза позволяют исключить образование продуктов расщепления моносахаров до кетонов и альдегидов, не представляющих питательной и вкусовой ценности в пищевых продуктах. Направленный ферментативный гидролиз сырья способствует сохранению одних компонентов с параллельным расщеплением других.

При использовании экстракта в качестве экстрагента кофе при первичном экстрагировании положительным является то, что данный экстракт содержит дополнительные растворимые вещества, которые полностью сохраняются в процесса экстрагирования, не затрудняя при этом диффузии водораст. воримых веществ в раствор из кофе. Относительная вязкость гидролизата к воде составляет 1,04 — 1,1 в зависимости от концентрации и активности применяемого ферментного препарата. Поэтому, используя ферментализат для экстрагирования кофе вместо воды, указывают на то, что вязкость раствора низкая и не препятствует процессу диффузии, наоборот экстрагент уже несет с собой дополнительные экстрактивные вещества, увеличивая при этом выход водорастворимых веществ из кофе.

Экстрагирование кофе вторичным экстрактом, отделенным после ферментативного гидролиза шлама, более целесообразно в связи с тем, что содержание в нем водорастворимых веществ определяет его сродство к сырью. При этом процесс диффузии из кофе в раствор усиливается, так как постоянно имеется разница между концентрацией веществ в адсорбированной селективной воде и экстрагенте, окружающем частицы кофе, т. е., когда для растворимых веществ существует наибольшая движущая сила.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят экстракцию кофе при 90—

100 С в течение 3 — 5 мин при рН 4 8—

5,0. Воду и кофе берут в соотношении

1:20 — 1:25. Разделяют твердую фракцию и экстракт, экстракт удаляют. Твердую фракцию подвергают гидролизу путем воздействия целлюлазно-гемицеллюлазного, Р-гла. каназного и пектиназного комплекса ферментов в количестве 0,1 — 1,0% на 100 г сухого вещества при 43 — 63 С в течение 0,5 — 1,0 ч при рН 4,7 — 5,0 при постоянном перемеши ванин. Соотношение твердой фракции и ферментного раствора берут 1:15 — 1:20 на сухое

1597151 зещество. После гидролиза экстракт отделяют и подают для дальнейшего его использования при экстрагировании кофе. Соотношение кофе и экстрагента при этом составляет 1:10 — 1:15. 5

Пример 1. Получают кофейный экстракт из кофе Робуста II сорта, при атмосферном давлении и температуре воды 9Ц C.

Из 1 кг кофе и 20 л воды, соотношение 1:20, получают 16,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 27ОА, от массы кофе.

После отделения экстракта твердые частицы в количестве 0,730 кг на сухое вещество подвергают гидролизу. Для этого к 0,730 кг твердой фракции добавляют 14,6 л ферментного раствора, содержащего 0,0073 кг фер- 15 ментного препарата ксилоглюканофоетидин (0,1Я к сухому веществу). Смесь гидролизуют в течение 0,5 ч при 43 С при рН

4,7 при постоянном перемешивании. Отделяют экстракт. Получают 10,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 6Я от массы твердой фракции. Полученный экстракт полностью используют для экстрагирования новой партии кофе. Соотношение кофе и экстрагента 1:10. Из 1 кг кофе получили 8,5 л экстракта с содержанием сухих веществ

34,5Я.

Пример 2. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 0,5Я на 100 г сухого вещества в течение 0,75 ч при 53 С, рН 4,8. Полу- 30 ченный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:12.

В результате из 1 кг кофе получили 10 л экстракта с содержанием сухих веществ

35,4 б 35

Пример 3. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 1,00 на 100 г сухого вещества в течение 1 ч при 63 С, рН 5,0. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:15. В результате из 1 кг получили 13,5 л экстракта с содержением сухих веществ 38Я.

Для обоснования оптимальности выбранных 45 параметров были проведены дополнительные исследования с запредельными значениями.

Пример 4. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 0,05Я на 100 г сухого ве- 50 щества в течение 0,2 ч при 33 С, рН 4,5.

Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при соотношении кофе и экстрагента 1:9. В результате из 1 кг кофе получили 7 л экстракта с содержанием сухих веществ 28Я.

Пример б. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 1,1Я на 100 г сухого вещества в течение 2,0 ч при 66 С, рН 5,2. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет

1:16. В результате из 1 кг кофе получили 14 л экстракта с содержанием сухих веществ

29 Я.

Пример б. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ферментный препарат целлобранин в количестве 0,1Я на 100 г сухого вещества в течение 0,5 ч при 43 С, рН 4,7. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом ссютношение кофе и экстрагента составляет 1:10. В результате из 1 кг кофе получили 8,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 32Я.

Пример 7. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют целлобранин в количестве 0,5Я на 100 г сухого вещества в течение 0,75 ч при 53 С, рН 4,9. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:12. В результате из 1 кг кофе получили 10,6 л экстракта с содержанием сухих веществ 34Я.

Пример 8. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют целлобранин в количестве 1Я на 100 г сухого вещества в течение 1 ч при 63 С, рН 5 О. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:15. В результате получили 13,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 38,5Я.

Пример 9. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют мультэнзимную композицию (МЭК), состоящую из ксилоглюканофоетидина и целлобранина в соотношении

1:1, в количестве 0,1Я на;100 г сухого вещества в течение 0,5 ч при 43 С, рН 4,7.

Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет

1:10. В результате из 1 кг кофе получили

9,0 л экстракта с содержанием сухих веществ ЗЗЯ.

Пример 10. Получили кофейный экстракт аналогично примеру l. Отличием являлось то, что используют МЭК в количестве 0,5О на 100 г сухого вещества в течение 0,75 ч при 53 С, рН 4,8. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:13. В результате из 1 кг кофе получили 11,5 л экстракта с содержанием сухих веществ 36Я.

Пример 11. Получали кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием являлось

1597151

Составитель Т. Соколова

Редактор Л. Зайцева Техред А. Кравчук Корректор А. Обручар

Заказ 3020 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва; Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбннат «Патент», г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 то, что используют МЭК в количестве 1,0Я на 100 г сухого вещества в течение 1,0 ч при 63 С, рН 5,0. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:15. В результате из 1 кг кофе получили 13,7 л экстракта с содержанием сухих веществ 39®.

Использование предлагаемого способа получения кофейного экстракта позволяет более полно утилизировать отходы кофейного производства из единицы отходов на

6 — 12Я, сохранить качество, вкус и аромат, сэкономить водные ресурсы в 2 — 2,5 раза, сократить расход электроэнергии на 50® за счет использования экстракта, полученного после гидролиза твердой фракции кофе, для экстрагирования новой партии кофе.

Формула изобретения

Способ получения кофейного экстракта, включающий первичное экстрагирование, разделение твердой фракции и экстракта, гидролиз твердой фракции с получением вторичного экстракта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и сокращения энергозатрат, гидролиз твердой фракции проводят путем воздействия целлюлазно-гемицеллюлазного р-глюконазного и пектиназного комплекса ферментов в количесгве

0,1 — 1,0 на 100 г сухого вещества прн 43—

63 С в течение 0,5 — 1,0 ч, а полученный вторичный экстракт используют в качестве экстрагента на первой стадии экстрагирования при соотношении кофе и экстрагента на первой стадии экстрагирования при соотношении кофе и экстрагента (1:10) — (1:15) .