Способ получения кофейного экстракта

 

Изобретение относится к экстрагированию и может быть использовано в пищевой промышленности для получения кофейного экстракта при производстве растворимого кофе. Цель - сокращение потерь в отходах и экономия сырья. Способ осуществляется следующим образом. Измельченный обжаренный кофе смешивают с измельченной обжаренной серебристой кофейной оболочкой, после чего полученную смесь экстрагируют жидким экстрагентом в аппаратах колонного типа. Изобретение позволяет увеличить выход водорастворимых веществ из обжаренного кофе и сократить потери в отходах при экстракции. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.слGИзобретение относится к способам экстрагирования водорастворимых веществ из растительного сырья жидким экстрагентрм.Целью изобретения является сокращение потерь в отходах и экономия сырья.Одним из отходов современной технологии производства растворимого кофе я6- ляется серебристая кофейная оболочка. Эта оболочка отделяется от зерна в процессе обжаривания кофе и различными способами удаляется из дальнейшего технологического процесса производства растворимого кофе.Выход сухих веществ из оболочки при экстрагировании водой с температурой 100°С составляет 3% от массы экстрагируемой оболочки, что соизмеримо с остатками сухих веществ в кофейном шламе - отходе производства растворимого кофе. Однако сповышением температуры процесса свыше 120^*0 в водной среде происходит гидролитическое расщепление высокомол

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s А 23 F 5/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4719589/13 (22) 17.07.89 (46) 07.02.92. Бюл. N. 5 (71) Московский технологический институт пищевой промышленности (72) К.И.Виноградов. В.Я.Кононов, М.M.Михайлов, В.IÎ,Абрамов, Л.В.Леонова и

С.А.Быков (53) 663.95(088.8) (56) Пучеров Н.H..Bce о кофе, Киев, 1988, с.51.

Slvets М. History of the soluble coffee

industry И Теа and coffee Тгабе Journal.

1985, N. 22, р.5-10.

Патент США N.3700466,,426-594, опублик. 1972.

Изобретение относится к способам экстрагирования водорастворимых веществ из растительного сырья жидким экстрагентом.

Целью изобретения является сокращение потерь в.отходах и экономия сырья.

Одним из отходов современной технологии производства растворимого кофе является серебристая кофейная оболочка. Эта оболочка отделяется от зерна в процессе обжаривания кофе и различными способами удаляется из дальнейшего технологического процесса производства растворимого кофе.

Выход сухих веществ из оболочки при экстрагировании водой с температурой

100 С составляет 3 от массы экстрагируемой оболочки, что соизмеримо с остатками сухих веществ в кофейном шламе — отходе производства растворимого кофе. Однако с

„„ДОДД 1709976 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОФЕЙНОГО

ЭКСТРАКТА (57) Изобретение относится к экстрагированию и может быть использовано в пищевой промышленности для получения кофейного экстракта при производстве растворимого кофе. Цель — сокращение потерь в отходах и экономия сырья. Способ осуществляется следующим образом. Измельченный обжаренный кофе смешивают с измельченной обжаренной серебристой кофейной оболочкой, после чего полученную смесь экстрагируют жидким экстрагентом в аппаратах колонного типа. Изобретение позволяет увеличить выход водорастворимых веществ из обжаренного кофе и сократить потери в отходах при экстракции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. повышением температуры процесса свыше

120 С в водной среде происходит гидролитическое расщепление высокомолекулярных полисахаридов, входящих в состав как обжаренного кофе, так и кофейной оболочки, и переход образовавшихся моносахаридов в растворимые формы., При этом выход растворимых веществ,из кофейной оболочки достигает 307, ее сухой массы, . О

Вкус и запах экстракта из оболочки близки к кофейным. Особенно велико сходство экстракта из оболочки с экстрактом гидролизованногб кофе.

Кофейная оболочка обладает на порядок меньшим, чем измельченный кофе, объемным весом и, соответственно, большей пористостью. В смеси с измельченным обжаренным кофе разрыхляет слой последнего.

1709976

Цель изобретения достигается тем, что в способе получения кофейного экстракта, включающем измельчение обжаренного кофе. и последующее экстрагирование его водой, измельченный обжаренный кофе перед экстрагированием смешивают с 0,1-5,0% серебристой кофейной оболочки.

Отличием является также то, что оболочку перед смешиванием обжаривают при

180-220 С в течение 15-45 мин, а также то, что кофейную оболочку перед смешиванием измельчают до размера частиц 1,0-3.0 мм.

Смешивание. измельченного обжаренного кофе с 0,1-5.0 серебристой кофейной оболочки перед экстракцией необходимо . для того, чтобы улучшить гидродинамическую обстановку в экстракторах с неподвижным слоем твердой фазы, разрыхлить этот слой и тем самым повысить интенсивность массоотдачи растворимых целевых компонентов от поверхности твердых частиц в зкстрагент.

Выход растворимых веществ из сереребристой кофейной оболочки в процессе экстрагирования с измельченным обжаренным кофе при известных режимах достигает

30%, Поэтому 1 т кофейной оболочки, направленной на экстракцию, позволяет сэкон.омить при экстрагировании 680. кг обжаренного кофе. Уменьшение количества кофейной оболочки в смеси с измельченным обжаренным кофе ниже 0,1 к массе кофе не влияет на улучшение гидродинамических условий.в экстракторе и соответственно не повышает интенсивность массоотдачи в слое твердой фазы, увеличение дори кофейной оболочки свыше 5% приводит к возникновению пробок из оболочки в .неподвижном слое твердой фазы, что ухудшает массоотдачу. При этом также снижается производительность экстракторов. так как насыпной объемный вес кофейной оболочки существенно ниже объемного веса измельченного кофе (соответственно 50 и 420 кг/мз), .

Обжаривание серебристой кофейной оболочки перед смешиванием с измельченным обжаренным кофе необходимо для обеспечения перераспределения растворимых веществ в оболочке. Хотя при обжарке общее количество растворимых веществ в кофейной оболочке сохраняется, однако происходит увеличение содержания легкорастворимых веществ (до 10%) и снижение содержания растворимых веществ, образующихся в процессе гидролиза (до 20 ).

Этот факт "растягивает" процесс экстрагирования оболочки на область температур до 100 C и на высокотемпературную область приходится не 30. а уже 20% рас5 Максимальный выход растворимых веществ достигается путем обжаривания оболочки при 200 С в течение 30 мин.

При температуре выше 220 С пик выха10

40 накопителя 8; бункера-смесителя 9 с автоматическими весами; экстракторов 10 колонного типа. соединенных в батарею.

Способ осуществляют следующим об50 разом.

Кофейную оболочку, отделенную от кофейного зерна в обжарочном аппарате 5 подают через систему циклонов-разгрузителей 1-3 в шнековый дозатор 4, а затем s

55 обжарочный аппарат 6, где оболочку подвергают обжарке в воздушной. среде.при

180-220 С в течение 15-45 мин. Обжаренную кофейную оболочку измельчают в измеиьчителе 7 до размера частиц 1,0-3,0 мм и направляют в бункер-накопитель 8. Отсю20

30 творимых веществ, что позволяет провести более глубокую экстракцию из оболочки и уменьшить потери в отходах более чем на да растворимых веществ наблюдается эа более короткое время обжарки, однако при этом происходит обугливание продукте, в результате чего выход резко падает.

Температура менее 180 С позволяет достичь максимального выхода растворимых веществ из оболочки за более длительное время обжарки, а величина максимального выхода в этом случае.существенно ниже. чем для предлагаемого интервала температур

Измельчение оболочки необходимо для. более полного извлечения растворимых ее-. ществ, более равномерной дозировки и смешивания кофейной оболочки с измельченным обжаренным кофе. При этом увеличивается насыпной объемный вес и соответственно производительность экстракторов.

Уменьшение .размера частиц оболочки менее 1 мм приводит к появлению. мелкодисперсной фракции. засорению фильтров, . ухудшению фильтрации через слой экстрагируемого материала и, как следствие, к уменьшению. выхода и ухудшению качества экстракта. Увеличение размера частиц более 3 мм нецелесообразно, так как затраты на измельчение превышают достигнутый положительный эффект от этой операции.:

На чертеже изображена схема установки для осуществления способа. Она состоит иэ системы циклонов-разгрузителей 1-3 со

- шлюзовыми затворами и шнековым доэатором 4, которая сообщается с обжарочным аппаратом 5 воздухопроводами; обжарочного аппарата 6 для кофейной оболочки, измельчителя 7 кофейной оболочки;.бункера5 1709976 6 да 0,1-5,0 g кофейной оболочки к массе обжаренного кофе направляют на смешивание с измельченным обжаренным кофе в бункер-смеситель 9 с весами. Смесь измельченного обжаренного кофе и кофейной оболочки подают в экстракторы 10 колонного типа. После загрузки экстрактор со свежезагруженной твердой фазой герметизируют и подают в него жидкую фазу из предыдущего экстрактора. Температуру процесса 10 поддерживают от 80-85 С в первом экстракторе со свежезагруженной твердой фазой до 175-185ОС в последнем экстракторе с наиболее истощенной твердой фазой.

После отбора зкстрактора последний 15 экстрактор разгружают, промывают водой и заполняют свежим материалом. Затем цикл повторяют, Пример 1, Серебристую кофейную . оболочку, отделенную от зерен кофе, обжа- 20 ривают в воздушной среде при 180 С в течение 15 мин, затем измельчают до размера частиц 1 мм и смешивают 0,1 оболочки с измельченным обжаренным кофе, таким образом в 1 кг смеси содержится 1 г серебри- 25 стой кофейной оболочки..

Затем смесь экстрагируют в течение 4,5 ч при 85 С в начале процесса и 185 С в конце экстрагирования. Расход жидкой фазы (воды) на экстракцию в расчете на один эксг 30 трактор 6-членной батареи — 400% к массе загруженной твердой фазы.

Получают 1,95 кг кофейного экстракта с концентрацией растворимых веществ

21,3%. Выход растворимых веществ при 35 этом составил 44,1-",ь сухой. массы обжаренного кофе.

Добавление 1 r (0,1 ) кофейной оболочки позволяет сэкономить 2,1 r измельченного обжаренного кофе, что составляет 0,21 40 от его массы.

Пример 2. Способ осуществляют, как указано в примере 1, в той лишь разницей, что обжарку проводят при 220 С в течение

45 мин; серебристую кофейную оболочку из- 45 мельчают до размера частиц 3 мм и смешивают 57ь кофейной оболочки с измельченным обжаренным кофе. В результате в 1 кг смеси содержится 50 r кофейной оболочки. 50

Получают 2,0 кг кофейного экстракта с: концентрацией растворимь1х веществ

20,9 . Выход растворимых веществ при этом составляет 44,5 сухой массы обжаpewora кофе. Добавление 50 r (5 ) кофей- 55 ной оболочки позволяет сэкономить 1t r. измельченного обжаренного кофе на каж-. дый килограмм смеси, что составляет 1,1% от его массы.

Пример 3. Способ в соответствии с примером 1 с той лишь разницей, что обжарку проводят при 200 С в течение 30 мин, серебристую кофейную оболочку измельчают до размера частиц 2 мм и смешивают 3 обжаренной измельченной кофейной оболочки с измельченным обжаренным кофе, В результате в 1 кг смеси содержится 30 r кофейной оболочки.

Получают 2,0 кг кофейного экстракта с концентрацией растворимых веществ

21,2%; Выход растворимых веществ при этом составил 45,1 сухой массы обжаренного кофе.

Добавление 30 r (3%) кофейной оболочки позволяет сэкономить при экстрагировании 20,4 r измельченного обжаренного кофе на каждый килограмм смеси, что составляет

2,04 от его сухой массы.

Процесс получения кофейного экстракта по этому примеру обеспечивает максимальный выход растворимых веществ при экстрагировании и сэкономить наибольшее количество измельченного обжаренного ко. фе.

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

П р.и м е р 4. Способ в соответствии с примером 1, с той лишь разницей, что обжарку проводят при 170 С в течение 10 мин, кофейную оболочку измельчают до размера частиц 1 мм и смешивают 0,05 обжаренной измельченной серебристой кофейной оболочки с измельченным обжаренным кофе. В результате в 1 кг смеси содержится 05

r кофейной оболочки.

Получают 1,95 кг кофейного экстракта с концентрацией растворимых веществ

21,2 . Выход растворимых веществ при этом составил 44,0.% сухой массы обжаренного кофе, Добавление 0,5 г (00,5 ) обжаренной кофейной оболочки при экстрагировании. не . дает экономии измельченного обжаренного кофе. При этом ухудшается качество полу- ченного Экстракта ввиду того, что значительная часть тонкодисперсной кофейной оболочки уносится с-жидкой фазой. что требует дополнительной очистки экстракта.

Пример 5. Способ в соответствии с примером 1, с той лишь разницей, что серебристую кофейную оболочку обжаривают при

23ООС в течение 60 мин, измельчение проводят до размера частиц 4 мм и смешивают

6,0 обжаренной измельченной оболочки с измельченным обжаренным кофе. В резуль1709976 тате в 1 кг смеси содержится 60 г кофейной оболочки.

Получают 2;05 кг кофейного экстракта с концентрацией растворимых веществ

19,4 (,. Выход растворимых веществ при этом составил 39,7 ) сухой массы обжаренного кофе, Добавление 60 г (6® обжаренной измельченной оболочки при экстрвгиравании не только не обеспечивает экономии обжаренного кофе. но увеличивает его затраты на процесс, Это связано с резким ухудшением филь.трации жидкой фазы через слой твердой фазы, появлением зон, недоступных экстрагенту. Данные режимы обжарки более чем вдвое сокращают количество растворимых веществ в кофейной оболочке, ухудшают качество получаемого экстракта ввиду значительного угара оболочки.

Таким образом, параметры способа получения экстракта по примеру 3 являются оптимальными.

Использование предложенного способа получения кофейного экстракта по сравнению с прототипом позволит повысить выход растворимых веществ при экстрагировании обжаренного кофе на 1 1 сухой массы измельченного обжаренного кофе, Экономия обжаренного кофе за счет использования серебристой кофейной оболочки составляет 20,4 кг на каждую тонну экстра гируемого кофе.

При существующем технологическом процессе обжаривания кофе отделенная се5 ребристая, кофейная оболочка смывается холодной водой в канализацию. В этой связи постоянно происходит засорение канализационных стоков, приводящие к остановке производства и значительным

10. гютерям.

Кроме этого, выбросы оболочки существенного загрязняют окружающую среду.

Использование предложенного способа полностью устраняет эти недостатки.

15 Формула изобретения

1. Способ получения кофейного экстракта, включающий измельчение обжаренного кофе и последующее экстрагирование его водой, отличающийся тем, что, с целью

20 сокращения потерь в отходах и экономии сырья, измельченный обжаренный кофе перед экстрагированием смешивают с сереб- ристой кофейной оболочкой, которую берут в количестве 0,1-0,5®.

25 2. Способ по п.1. отличающийся тем, что серебристую кофейную оболочку . перед смешиванием обжаривают при 180220 С в течение 15-45 мин.

3. Способ по п1,отличаю щи йс я

30 тем, что серебристую кофейную оболочку перед смешиванием измельчают до размера частиц 1,0-3,0 мм. l709976

Составитель К.Виноградов

Редактор Л.Волкова Техред М;Моргентал Корректор Л.Патай

Заказ 282 Тираж Подписное,:

ВНИИПИ Государственного комитета tl0 изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Óæãîðîä, ул.Гагарина. 101