Процесс экстракции кофе и кофейный продукт
Группа изобретений относится к кофейной промышленности. Быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка содержит растворимые сухие вещества кофе и нерастворимые сухие вещества кофе, где нерастворимые сухие вещества кофе содержат кофейные масла и нерастворимую фракцию кофейного осадка, при этом композиция содержит от по меньшей мере 6 мас. % до 15 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка и по меньшей мере 0,8 мас. % кофейных масел от массы в сухом состоянии, а при анализе после кислого гидролиза нерастворимая фракция осадка содержит 1 мас. % арабинозы или менее. Также описан способ получения такой композиции. Изобретение позволяет получить растворимый продукт с улучшенными органолептическими характеристиками. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл., 5 пр.
Настоящее изобретение относится к способу экстракции обжаренного молотого кофе водой, в частности к способу, который включает обработку кофейной суспензии с получением кофейного напитка с улучшенными вкусоароматическими свойствами и вкусовыми качествами. Настоящее изобретение также относится к кофейному продукту, который можно получить указанным способом.
Экстракция обжаренного молотого кофе водой для получения экстракта кофе с высоким содержанием сухих веществ хорошо известна. Более того, хорошо известен способ сушки такого экстракта путем распылительной или сублимационной сушки с получением растворимого сухого напитка. Затем, как будет удобно потребителю, этот сухой напиток может быть восстановлен горячей водой для получения кофейного напитка. Желательно, чтобы такой кофейный напиток домашнего приготовления имел вкус, сходный со вкусом напитков, которые готовятся в кофейнях.
Промышленное производство растворимых кофейных продуктов связано с более высокими температурами и давлениями по сравнению с системами для приготовления кофе в кофейнях. Это позволяет увеличить выход и, следовательно, прибыльность, но имеет побочный эффект, который состоит в том, что в процессе у кофе может появиться нежелательный привкус. Чтобы избежать этого, применяют разнообразные методики, включая способы захвата ароматических веществ, чтобы обеспечить сохранение вкусоароматических молекул на начальных стадиях экстракции при более низкой температуре.
Пример традиционного процесса экстракции кофе включает следующие стадии. Необжаренные кофейные зерна обжаривают до желаемой степени обжарки и размалывают до размера частиц 2-3 мм. Его подвергают процессу экстракции в колонне сначала при температуре около 150°C, а затем при более высокой температуре около 185°C. Кофейные экстракты, вымываемые из зерен на каждом этапе экстракции, объединяют, концентрируют и высушивают. Способ является полунепрерывным с применением множества экстракционных колонн.
В ЕР0826308 описан способ противоточной экстракции растворимых сухих веществ кофе. Растворимые сухие вещества кофе экстрагируют из обжаренного молотого кофе на первой стадии экстракции с применением первичной экстракционной жидкости при температуре от 80 до 160°C. Затем растворимые сухие вещества кофе экстрагируют из частично экстрагированных молотых зерен на второй стадии экстракции с применением вторичной экстракционной жидкости при температуре от 160 до 190°C, причем молотый кофе содержит по меньшей мере 25 мас. % растворимых сухих веществ, экстрагированных из него. Молотые кофейные зерна, полученные на второй стадии экстракции, сливают и термически гидролизуют на стадии гидролиза при температуре от 160 до 220°C в течение 1-15 минут. Растворимые сухие вещества кофе экстрагируют из гидролизованного молотого кофе на третьей стадии экстракции с использованием третичной экстракционной жидкости при температуре от 170 до 195°C с получением экстрагированного молотого кофе и гидролизованного экстракта кофе. Получают растворимый кофейный продукт, содержащий не менее 30% сахаридов, включающих менее 1% производных фурфураля, менее 4% моносахаридов, менее 10% олигосахаридов и не менее 19% полисахаридов, при этом сахариды имеют средневзвешенную молекулярную массу более 2000 единиц с полидисперсностью выше 3.
В ЕР0916267 описан способ непрерывной экстракции водорастворимых сухих веществ из содержащих их частиц, таких как обжаренный молотый кофе, для получения экстракционного продукта на одной или нескольких стадиях экстракции. На каждой стадии экстракции суспензию, содержащую частицы для экстракции и экстракт, вводят в реактор для экстракции (например, непосредственно над сепаратором твердой и жидкой фазы с образованием поднимающегося плотного слоя). Частицы снимают с плотного слоя, образуя верхнюю поверхность слоя. Экстракционную жидкость вводят в экстракционный реактор над поверхностью плотного слоя. Часть экстракционной жидкости, просачивающейся через плотный слой для экстракции водорастворимых веществ из частиц в плотном слое, получают с образованием экстракта. Оставшаяся часть экстракционной жидкости захватывает частицы, снятые с плотного слоя, с получением отработанной суспензии частиц. Отработанную суспензию частиц удаляют из экстракционного реактора. Экстракт удаляют из-под плотного слоя, и по меньшей мере часть экстракта образует экстракционный продукт. Стадии экстракции могут быть разделены одной или несколькими стадиями повышения растворимости.
В ЕР1069830 описан способ извлечения ароматических компонентов из кофе. Суспензию молотого кофе в водной жидкости подвергают отгонке для извлечения ароматических компонентов из суспензии. Отгонку осуществляют с использованием газа по существу в противотоке для получения ароматизированного газа, содержащего ароматические компоненты. Ароматические компоненты затем собирают из ароматизированного газа. Ароматические компоненты могут быть добавлены к концентрированному экстракту кофе перед сушкой экстракта. Полученный порошкообразный кофе имеет значительно усиленный и улучшенный аромат и вкус и содержит более высокие уровни фуранов и дикетонов.
В US3682649 описана экстракция обжаренного кофе (в виде цельных зерен или измельченного) холодной водой под давлением с получением качественного экстракта кофе и частично экстрагированного кофе, которые можно подвергать дальнейшей обработке. Экстракт кофе может быть высушен с получением растворимого кофе высокого качества. Частично экстрагированный кофе может быть дополнительно экстрагирован стандартными методами перколяции или высушен и использован в качестве обычного обжаренного молотого кофе.
В US3652292 описан процесс производства быстрорастворимого порошкообразного кофе, содержащего растворимые сухие вещества кофе, полученные экстракцией в виде водной среды, в которую добавляют влажные молотые коллоидные частицы обжаренного или экстрагированного обжаренного кофе. Коллоидные частицы составляют приблизительно от 3 до 40 мас. % от общей массы кофейного продукта. Коллоидные частицы стабилизируют путем регулирования уровня кислотности таким образом, чтобы они не превышали рН 5,2, а указанные частицы были заключены в высушенные растворимые сухие вещества кофе с образованием быстрорастворимого кофейного продукта, имеющего аромат и мутность свежесваренного кофе.
ЕР1795074 относится к способу получения концентрированного кофейного экстракта, богатого ароматическим компонентом, высвобождающимся при измельчении обжаренных кофейных зерен, и содержащего контролируемое количество кофейных масел в соответствии с применением и целью, а также к способу его промышленного производства. В соответствии с настоящим изобретением поставленная выше цель достигается путем отделения содержащего ароматический компонент дистиллята, содержащей кофейные масла жидкости и кофейного экстракта из суспензии, полученной путем мокрого измельчения обжаренных кофейных зерен и добавления содержащего ароматический компонент дистиллята и содержащей кофейные масла жидкости после концентрирования кофейного экстракта.
Поскольку производство жидких (т.е. водных) кофейных экстрактов и высушенных растворимых кофейных продуктов связано с различием во вкусоароматических свойствах по сравнению со свежесваренными кофейными напитками, приготовленными в кофейне, существует постоянная цель, состоящая в улучшении способов производства для получения более качественных продуктов. Одним из распространенных подходов к улучшению вкусоароматических свойств высушенных растворимых кофейных продуктов является добавление частиц обжаренного кофе тонкого помола в кофейный экстракт перед сушкой. Включение таких частиц, как правило, контролируется во избежание нежелательного осадка в напитке, при этом обычно оказывает благоприятное воздействие на вкусоароматические свойства продукта. Наличие мелких частиц также может способствовать появлению наблюдаемых вкусовых ощущений.
Таким образом, желательно обеспечить улучшенный способ производства кофейных продуктов и (или) решить по меньшей мере некоторые проблемы, связанные с известным уровнем техники, или по меньшей мере обеспечить коммерчески выгодную альтернативу для этой цели.
В соответствии с первым аспектом предложен способ производства кофейного экстракта, включающий:
(a) получение обжаренного молотого кофе со средним размером частиц 100-600 мкм;
(b) смешивание обжаренного молотого кофе с водой с образованием первой суспензии, содержащей 15-30 мас. % сухих веществ кофе;
(c) пропускание первой суспензии через стадию разделения ароматических веществ для извлечения кофейной ароматической фракции и образования деароматизированной суспензии;
(d) подачу деароматизированной суспензии в первое фильтрующее устройство при температуре от 90 до 150°C с образованием первого экстракта кофе и первого отфильтрованного осадка;
(e) добавление воды к первому отфильтрованному осадку с образованием восстановленной суспензии, содержащей по меньшей мере 12 мас. % сухих веществ кофе;
(f) термическую обработку восстановленной суспензии при температуре от 150 до 205°C;
(g) последующее пропускание термообработанной восстановленной суспензии через второе фильтрующее устройство с образованием второго кофейного экстракта и второго отфильтрованного осадка;
(h) объединение первого и второго кофейных экстрактов с образованием третьего кофейного экстракта;
(i) концентрирование третьего экстракта кофе с образованием четвертого экстракта кофе, содержащего от 35 до 70 мас. % сухих веществ кофе;
(j) добавление кофейной ароматической фракции к четвертому кофейному экстракту с образованием жидкого кофейного экстракта.
Ниже представлено дополнительное описание настоящего изобретения. В следующих разделах более подробно описаны различные аспекты изобретения. Каждый описываемый аспект можно объединить с любым другим аспектом или аспектами, если явным образом не указано обратное. В частности, любой элемент, указанный как предпочтительный или преимущественный, можно объединить с любым другим элементом или элементами, указанными как предпочтительные или преимущественные.
В настоящем изобретении предложен способ производства кофейного экстракта. Таким образом, в изобретении предложены кофейные продукты, полученные из экстракта кофе. Примеры таких продуктов включают в себя жидкие концентраты, такие как кофейные продукты, продаваемые в «мешках в коробке» (bag-in-box), или растворимые кофейные продукты, например порошки, полученные сублимационной сушкой или распылительной сушкой, или таблетки. Как жидкие концентраты, так и растворимые кофейные продукты считаются быстрорастворимыми кофейными продуктами, поскольку при добавлении воды они немедленно образуют напиток. Все эти различные типы продуктов хорошо известны в данной области. К таким продуктам можно дополнительно добавить небольшое количество обжаренного тонкомолотого кофе для улучшения вкусоароматических свойств или внешнего вида, что хорошо известно в данной области.
Настоящая заявка относится к «сухим веществам». Это вещества, которые остаются после удаления всей воды. Соответственно, если взять кофейный напиток и удалить воду (путем выпаривания), то останутся сухие вещества кофе. Эти сухие вещества кофе будут содержать растворимые и нерастворимые сухие вещества. Нерастворимые сухие вещества кофе будут включать материал обжаренного молотого кофе, а также кофейные масла. В настоящем документе проводится дополнительное различие для нерастворимой фракции кофейного осадка, которая представляет собой немасляную часть нерастворимых сухих веществ кофе.
В настоящем изобретении используется новый процесс экстракции, способный принципиально изменять вкусоароматические свойства и вкус быстрорастворимого кофе, при этом опираясь исключительно на водную экстракцию. Ключевым параметром, приводящим к этим изменениям, является использование значительно более тонкого помола в сочетании с более низкими температурами экстракции и гидролиза, но без ущерба для выхода.
Настоящее изобретение имеет ряд преимуществ по сравнению со способами известного уровня техники, что будет очевидно из приведенного ниже описания. Одно преимущество настоящего способа заключается в том, что его можно осуществлять без каких-либо перерывов. Это снижает стоимость и сложность производственного оборудования. Другое преимущество заключается в том, что его можно использовать с меньшими количествами воды, что, конечно, желательно с точки зрения охраны окружающей среды, но также приводит к значительной экономии энергии при использовании для получения жидких концентратов или высушенных порошков, поскольку требуется удалить меньшее количество воды.
В настоящем изобретении также используется более низкая, чем обычная, температура при начальной термической обработке, что способствует восстановлению более предпочтительных вкусоароматических свойств кофе. Поскольку способ предполагает более высокую температуру вторичной термической обработки, это обеспечивает поддержание высокого выхода.
Кроме того, в изобретении предложен кофейный продукт, который обладает улучшенными вкусоароматическими свойствами и вкусом. В частности, неожиданно было обнаружено, что вкусоароматические свойства и вкус отличаются от качеств тех продуктов, которые были получены традиционными способами, так что напиток отличают более густая консистенция и более приятные вкусоароматические ноты.
Способ включает ряд этапов. Будет очевидно, что ряд этих этапов должен проводиться последовательно для конкретной части обрабатываемого материала, но следует также понимать, что этапы могут выполняться в рамках непрерывного процесса, периодического процесса или их комбинации.
На первом этапе (этап (а)) получают обжаренный молотый кофе со средним размером частиц от 100 до 600 мкм, предпочтительно от 200 до 600 мкм. Обжаренный молотый кофе получают из кофейных зерен, которые были обжарены и перемолоты с использованием хорошо известных в данной области методик. Средний размер частиц соответствует диаметру D50, измеренному с помощью лазерного дифракционного анализатора Helos в стандартных условиях измерения.
Используемая в настоящем документе степень помола намного тоньше, чем применяемая в традиционных способах экстракции кофе, в которых, как правило, используются частицы размером около 2 мм. Малый размер частиц позволяет образовывать перекачиваемую суспензию при одновременном увеличении площади поверхности для экстракции. И наоборот, энергия, необходимая для помола кофе до такого размера, не слишком велика и не приводит к нежелательному тепловому разложению зерен во время помола.
Предпочтительно обжаренный молотый кофе измельчают до среднего размера частиц 200-400 мкм (более предпочтительно до размера 250-350 мкм), до которого традиционно измельчают зерна для получения кофейных напитков на основе эспрессо. Это особенно выгодно, поскольку, как объяснено ниже, для получения суспензии необходимо добавлять меньше воды. Более того, при размере менее 250 мкм фильтрация становится более сложной и менее эффективной. При размере частиц менее 100 мкм частицы могут засорять фильтр.
В другом варианте осуществления средний размер частиц предпочтительно обжаренного молотого кофе составляет от 400 до 600 мкм. Это особенно выгодно для получения жидких кофейных концентратов. Это связано с тем, что для жидкого продукта лучше подходят более крупные частицы для снижения содержания масел в продукте, поскольку масла приводят к нестабильности кремовой пенки в жидкости. Частицы большего размера высвобождают в полученный экстракт меньшее количество масла.
На следующем этапе (этап (b)) обжаренный и перемолотый кофе смешивают с водой с образованием первой суспензии, содержащей 15-30 мас. % сухих веществ кофе. То есть воду добавляют к кофейным зернам в таком соотношении, чтобы кофейные зерна составили 15 30 мас. % всей смеси, предпочтительно 20-25 мас. %. Сухие вещества кофе включают нерастворимые сухие вещества, а также растворимые сухие вещества, некоторые из которых растворяются в добавленной воде. Этот объем воды обеспечивает получение перекачиваемой суспензии. Количество воды, необходимое для получения перекачиваемой суспензии, зависит от степени использованного помола: для более грубого помола требуется больше воды для обеспечения перекачиваемости. При степени помола около 250 мкм легко применять разбавление для достижения, например, 25% сухих веществ. При степени помола около 100 мкм легко применять разбавление для достижения, например, 30% сухих веществ. Однако при размере частиц от 400 до 600 мкм желательно добавлять больше воды для получения 15% сухих веществ.
На следующем этапе (этап (с)) первая суспензия пропускается через стадию разделения ароматических веществ для извлечения кофейной ароматической фракции и образования деароматизированной суспензии. Системы разделения ароматических веществ хорошо известны в области производства растворимого кофе. Примером оборудования для обработки является колонна с вращающимся конусом, которую можно использовать для экстракции аромата. Процесс включает введение в суспензию пара, удаляющего ароматические вещества из кофе, который может быть восстановлен в виде водного потока ароматических веществ, сохраняемого для последующего использования. Этап (с) можно проводить под вакуумом.
Температуру суспензии на этапе разделения ароматов можно регулировать по мере необходимости, но, как правило, она составляет от 70 до 100°C, например 90-100°C в начале обработки. Эту термообработку (т.е. разделение ароматических веществ) по возможности проводят от 10 секунд до 2 часов, от 1 до 25 минут, предпочтительно от 1 до 5 минут. В альтернативном варианте осуществления продолжительность может составлять 15-25 минут. Разумеется, добавление пара может повлиять на температуру, если используется методика извлечения ароматических веществ. Отделение ароматических веществ можно осуществлять под вакуумом.
Температуру суспензии можно повысить до этапа отделения ароматических веществ путем нагревания добавленной воды либо до, либо после образования суспензии. Изменение температуры возможно за счет тепла, извлеченного на других этапах процесса, например с помощью обычных теплообменников. На этапе (b) предпочтительно, чтобы температура воды находилась в диапазоне от 80 до 100°C при смешивании с кофе. Это связано с тем, что добавление горячей воды дешевле, чем ее нагрев с зернами или использование пара для нагревания суспензии. Если воду не нагревают перед смешиванием с кофе, ее добавляют при температуре от 15 до 40°C и полученную в результате суспензию нагревают до температуры 80-100°C. Этот вариант имеет преимущество, состоящее в повышении простоты процесса.
На этом этапе способа (после этапа (с)) суспензия содержит растворимые сухие вещества кофе, нерастворимые сухие вещества кофе, которые были деароматизированы, и воду.
На дополнительном этапе (этап (d)) деароматизированную суспензию подают в первое фильтрующее устройство при температуре от 90 до 150°C, предпочтительно от 90 до 120°C и более предпочтительно от 90 до 100°C, с образованием первого экстракта кофе и первого отфильтрованного осадка. В предпочтительном варианте осуществления деароматизированную суспензию подают в первое фильтрующее устройство при температуре от 140 до 150°C. Таким образом, этот способ отделяет большую часть растворимых сухих веществ кофе и воду от нерастворимых сухих веществ кофе. Первое фильтрующее устройство может быть одной из нескольких известных систем фильтрации, включая резервуары для осаждения, фильтры и центрифуги. Фильтры предпочтительны из-за их способности к эффективной непрерывной обработке и универсальности при работе с мелкодисперсными частицами. Наиболее желательно использовать устройство непрерывного фильтрования. Это позволяет эффективно отделять нерастворимые сухие вещества от воды при коэффициентах извлечения растворимых сухих веществ выше 90%.
Сухие вещества кофе в отфильтрованном осадке можно подвергать промывке или прессованию для повышения экстракции растворимых сухих веществ кофе. Первый экстракт кофе, который представляет собой концентрированную кофейную пасту, можно хранить для последующего применения в данном способе или добавлять непосредственно на последующем этапе в непрерывном варианте способа.
На следующем этапе (этап (е)) воду добавляют к первому отфильтрованному осадку с образованием восстановленной суспензии, содержащей по меньшей мере 12 мас. % сухих веществ кофе. То есть воду добавляют в количестве, необходимом для получения суспензии, как правило, имеющей несколько более низкое содержание сухих веществ, чем на первом этапе образования суспензии. Предпочтительно восстановленная суспензия, образованная на этапе (е), содержит от 12 до 30 мас. % сухих веществ, более предпочтительно от 12 до 20 мас. % сухих веществ. Этот уровень сухих веществ выбирают для достижения желаемой перекачиваемости. При необходимости восстановление можно повторно выполнить с помощью нагретой воды.
На этапе (е) предпочтительно, чтобы температура воды находилась в диапазоне от 80 до 100°C. Это связано с тем, что дешевле добавить горячую воду, и это также частично помогает достичь температуры, требуемой на следующем этапе. Тепло можно рекуперировать на других этапах способа.
На следующем этапе (этап (f)) восстановленную суспензию подвергают термической обработке при температуре от 150 до 205°C, предпочтительно от 170 до 205°C и более предпочтительно от 180 до 205°C. Это нагревание предпочтительно проводят при повышенном давлении для повышения скорости экстракции. Предпочтительное давление составляет от 2 до 30 бар, например 15 бар. Эту термическую обработку предпочтительно проводят от 5 минут до 2 часов, предпочтительно 5 15 минут и более предпочтительно 5 10 минут. В альтернативном варианте осуществления продолжительность может составлять от 15 до 25 минут. На этом этапе некоторые из нерастворимых сухих веществ кофе гидролизуются до растворимых сухих веществ, которые могут быть затем извлечены. Этот этап может быть осуществлен с помощью реактора с пробковым потоком.
На этом этапе способа суспензия снова содержит растворимые сухие вещества кофе, нерастворимые сухие вещества кофе и воду. Она может подвергаться мгновенной обработке, при которой падение давления позволяет удалить любые нежелательные вкусоароматические свойства.
На следующем этапе (этап (g)) термообработанная восстановленная суспензия пропускается через второе фильтрующее устройство с образованием второго кофейного экстракта и второго отфильтрованного осадка. В качестве фильтрующего устройства может использоваться любое фильтрующее устройство, как описано выше. Оно служит для отделения кофейной пасты, содержащей растворенные растворимые сухие вещества кофе, от нерастворимых сухих веществ кофе. Второй отфильтрованный осадок можно снова промыть и (или) спрессовать для извлечения дополнительного экстракта кофе. Второй экстракт кофе обычно имеет более низкую концентрацию растворимых сухих веществ, чем первый экстракт кофе.
Второй экстракт кофе, который представляет собой концентрированную кофейную пасту, можно сохранить для последующего применения в способе.
На следующем этапе (этап (h)) первый и второй кофейные экстракты объединяют с образованием третьего кофейного экстракта. Два кофейных экстракта по существу объединяют простым смешиванием для получения третьего.
На следующем этапе (этап (i)) третий кофейный экстракт концентрируют с образованием четвертого кофейного экстракта, содержащего от 35 до 70 мас. % сухих веществ кофе, предпочтительно от 35 до 65 мас. % и более предпочтительно от 40 до 50%. При добавлении к аромату на следующем этапе (j) предпочтителен уровень сухих веществ от 55 до 60% (после этапа (i)), чтобы обеспечить возможность разбавления до достижения подходящей конечной концентрации. Это требуется для получения экстракта кофе, подходящего для применения в качестве концентрата (т.е. текучего) или для применения в процессе сушки с получением высушенного продукта (т.е. меньшее количество воды для удаления). Предпочтительно этап (i) проводят в испарительном аппарате.
На следующем этапе (этап (j)) кофейную ароматическую фракцию (после этапа (с)) добавляют к четвертому кофейному экстракту с образованием жидкого кофейного экстракта. Это улучшает вкусоароматические свойства экстракта без ущерба для уровня сухих веществ. Ароматические вещества добавляют обратно после этапа концентрации, чтобы избежать потери ограниченных количеств ароматических веществ из продукта. Полученный экстракт кофе предпочтительно содержит от 35 до 65 мас. % и предпочтительно от 45 до 65 мас. % сухих веществ кофе.
Предпочтительно кофейный экстракт представляет собой растворимый порошок. То есть способ дополнительно включает этап (k) сушки жидкого кофейного экстракта с образованием растворимого порошка. Этап сушки предпочтительно представляет собой сублимационную сушку, поскольку это помогает сохранять улучшенные ароматические свойства продукта. Средний размер частиц порошкового продукта предпочтительно варьируется от 200 до 3000 мкм, более предпочтительно от 500 до 2000 мкм.
В альтернативном варианте, если необходимо получить жидкий кофейный концентрат, способ может включать в себя дополнительный этап после этапа (L) (после этапа (j)), на котором экстракт разбавляют для снижения уровней сухих веществ, так что конечный продукт содержит от 25 до 55 мас. %, предпочтительно от 25 до 35%, растворимых сухих веществ. Это подходящий уровень сухих веществ для жидкого концентрата.
Сухие вещества кофе, оставшиеся после этапа (g), можно переработать в виде потока отходов и можно сжечь для обеспечения способа энергией (например, для нагрева воды). В качестве альтернативы второй отфильтрованный осадок можно подвергать дополнительному высокотемпературному процессу экстракции с получением дополнительного кофейного экстракта для объединения на этапе (h) с первым и вторым кофейными экстрактами с образованием третьего кофейного экстракта. Подходящими для этой дополнительной высокотемпературной обработки являются температуры от 190 до 215°C. Эту термическую обработку предпочтительно проводят от 5 минут до 2 часов, предпочтительно 15-25 минут. Этот дополнительный этап можно осуществлять с применением дополнительного набора этапов формирования суспензии и фильтрации или с применением стандартной методики экстракции.
В целом заявленный способ включает применение меньшего количества воды, чем для традиционного способа экстракции. Использование высоких уровней содержания сухих веществ снижает потребление энергии на соответствующих этапах концентрации. Способ также позволяет эффективно рециркулировать тепло между разными стадиями с добавлением нагретой воды и тепла, которое можно рекуперировать из продуктов этапа высокотемпературной экстракции.
Способ предпочтительно включает также упаковку экстракта кофе.
Соответственно, в предпочтительном варианте осуществления способ включает:
(a) получение обжаренного молотого кофе со средним размером частиц 200-600 мкм;
(b) смешивание обжаренного молотого кофе с водой с образованием первой суспензии, содержащей 15-30 мас. % сухих веществ кофе;
(c) пропускание первой суспензии через стадию разделения ароматических веществ для извлечения кофейной ароматической фракции и образования деароматизированной суспензии;
(d) подачу деароматизированной суспензии в первое фильтрующее устройство при температуре от 90 до 100°C с образованием первого экстракта кофе и первого отфильтрованного осадка;
(e) добавление воды к первому отфильтрованному осадку с образованием восстановленной суспензии, содержащей по меньшей мере 12 мас. % сухих веществ кофе;
(f) термическую обработку восстановленной суспензии при температуре от 180 до 205°C;
(g) последующее пропускание термообработанной восстановленной суспензии через второе фильтрующее устройство с образованием второго кофейного экстракта и второго отфильтрованного осадка;
(h) объединение первого и второго кофейных экстрактов с образованием третьего кофейного экстракта;
(i) концентрирование третьего экстракта кофе с образованием четвертого экстракта кофе, содержащего от 35 до 60 мас. % сухих веществ кофе;
(j) добавление кофейной ароматической фракции к четвертому кофейному экстракту с образованием жидкого кофейного экстракта.
Этот предпочтительный вариант осуществления можно свободно комбинировать со всеми дополнительными признаками первого аспекта.
В соответствии с дополнительным аспектом предложен экстракт кофе, получаемый способом, описанным в настоящем документе.
Готовый быстрорастворимый кофейный продукт демонстрирует улучшенные вкусоароматические свойства с меньшими технологическими вкусоароматическими свойствами и улучшенными вкусоароматическими свойствами, близкими к свежезаваренному кофе. Также уменьшается нежелательный кислый вкус, появляющийся в результате обработки при более высоких температурах.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что описанный выше способ позволяет получить уникальный быстрорастворимый кофейный продукт (т.е. жидкий концентрат кофе или растворимый порошкообразный кофе). В частности, продукт обладает улучшенным ароматом и вкусовыми ощущениями по сравнению с традиционными кофейными продуктами, имеющимися на рынке. Авторы изобретения стремились идентифицировать уникальные свойства продукта, которые приводят к наблюдаемым улучшениям аромата и вкусовых ощущений.
Этот способ приводит к присутствию нерастворимой фракции кофейного осадка в продукте. Эта фракция внешне похожа на обжаренный молотый кофе, часто добавляемый к кофейным продуктам для улучшения аромата традиционных кофейных экстрактов. Однако нерастворимая фракция кофейного осадка присутствует в продукте непосредственно вследствие процесса и не требует дополнительного этапа добавления обжаренного молотого кофе в кофейный экстракт. Соответственно, продукт, отвечающий признакам настоящего изобретения, может характеризоваться наличием нерастворимой фракции кофейного осадка, которая отличается от доступных в продаже кофейных продуктов, не обогащенных дополнительным обжаренным молотым кофе.
Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что нерастворимая фракция кофейного осадка, полученная непосредственно в результате обработки, с меньшей вероятностью выпадает из экстракта по сравнению с экстрактами кофе, в которые впоследствии был добавлен обжаренный молотый кофе. Это наблюдается в конечном напитке, где заметно снижено образование осадка или пены на стенке сосуда после завихрения напитка в приемном сосуде.
Нерастворимая фракция кофейного осадка, полученная описанным выше способом, также отличается от нерастворимой фракции осадка, наблюдаемой в кофе при традиционном добавлении обжаренного молотого кофе. Это связано с тем, что фракция проходит процесс экстракции кофе, когда ее подвергают воздействию нагретых водных сред, что изменяет баланс углеводов в нерастворимом кофейном материале. Соответственно, продукт, отвечающий признакам настоящего изобретения, может характеризоваться углеводным анализом нерастворимой фракции кофейного осадка, которая отличается от доступных в продаже кофейных продуктов, не обогащенных дополнительным обжаренным молотым кофе.
Кроме того, этот способ приводит к образованию более высокой фракции масел в кофейном продукте. Это является следствием того, что в данном способе используется более тонкая степень помола кофе. Поскольку более тонкий помол увеличивает площадь поверхности кофе для экстракции, следует понимать, что в процессе экстракции высвобождается большее количество масел. Соответственно, продукт, отвечающий признакам настоящего изобретения, может характеризоваться наличием более высокой фракции масел, которая отличается от доступных в продаже кофейных продуктов, полученных традиционными способами экстракции.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложена быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка,
отличающаяся тем, что композиция содержит по меньшей мере 6 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка, при этом при анализе после кислого гидролиза нерастворимая фракция осадка содержит 1 мас. % арабинозы или менее.
Нерастворимая фракция кофейного осадка представляет собой осадок, полученный с помощью процесса многократного центрифугирования, описанного в настоящем документе. Она представляет собой сухой материал (а не масла), присутствующий в продукте, который не растворяется в воде.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложена быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка,
отличающаяся тем, что композиция содержит нерастворимую фракцию кофейного осадка, при этом при анализе после кислого гидролиза нерастворимая фракция осадка содержит 1 мас. % арабинозы или менее, а также
отличающаяся тем, что композиция содержит по меньшей мере 0,8 мас. % кофейных масел от массы в сухом состоянии, предпочтительно от 1 до 5 мас. % кофейных масел.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложена быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка,
отличающаяся тем, что композиция содержит по меньшей мере 6 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка и по меньшей мере 0,8 мас. % кофейных масел от массы в сухом состоянии, предпочтительно от 1 до 5 мас. % кофейных масел.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложена быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка,
отличающаяся тем, что композиция содержит по меньшей мере 6 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка, при этом при анализе после кислого гидролиза нерастворимая фракция осадка содержит 1 мас. % арабинозы или менее, а также
отличающаяся тем, что композиция содержит по меньшей мере 0,8 мас. % кофейных масел от массы в сухом состоянии, предпочтительно от 1 до 5 мас. % кофейных масел.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложена быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка,
отличающаяся тем, что композиция содержит по меньшей мере 6 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка, а также
отличающаяся тем, что при анализе методом влажной лазерной дифракции при концентрации 1,5 мас. % композиция имеет одномодальное распределение частиц по размерам.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложена быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка,
отличающаяся тем, что композиция содержит нерастворимую фракцию кофейного осадка, которая при анализе после кислого гидролиза содержит 1 мас. % или менее арабинозы, а также
отличающаяся тем, что при анализе методом влажной лазерной дифракции при концентрации 1,5 мас. % композиция имеет одномодальное распределение частиц по размерам.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложена быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка,
отличающаяся тем, что при анализе методом влажной лазерной дифракции при концентрации 1,5 мас. % композиция имеет одномодальное распределение частиц по размерам, а также
отличающаяся тем, что композиция содержит по меньшей мере 0,8 мас. % кофейных масел от массы в сухом состоянии, предпочтительно от 1 до 5 мас. % кофейных масел.
В каждом из приведенных выше аспектов, относящихся к быстрорастворимой кофейной композиции, термин «быстрорастворимый» охватывает как высушенный порошкообразный продукт, такой как растворимый кофе, так и жидкий кофейный экстракт (например, 30 мас. % сухих веществ кофе (растворимых и нерастворимых) в воде). Композицию предпочтительно сушат (в том числе под вакуумом), более предпочтительно сушат распылением или сублимацией. Такие высушенные продукты, как правило, имеют более длительный срок службы.
Композиции предпочтительно содержат от 7,5 до 15 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка. Это количество нерастворимой фракции кофейного осадка обеспечивает сбалансированный аромат без чрезмерно большого количества нерастворимого материала, который может неблагоприятно влиять на вкусовые ощущения и может вызывать появление нежелательного осадка.
Предпочтительно нерастворимая фракция кофейного осадка содержит от 0,5 до 1 мас. % арабинозы при анализе после кислого гидролиза.
Предпочтительно нерастворимая фракция кофейного осадка при анализе после кислого гидролиза содержит менее 5 мас. % галактозы, предпочтительно от 2 до 4 мас. % галактозы.
Предпочтительно быстрорастворимая кофейная композиция содержит по меньшей мере 1 мас. % кофейных масел от массы в сухом состоянии, предпочтительно от 1,5 до 5 мас. % кофейных масел. Повышенные уровни масел улучшают вкусовые ощущения от продукта. Масла получают в результате процесса, и было обнаружено, что они хорошо распределены внутри экстракта, что помогает улучшить вкусовые ощущения без появления нежелательной маслянистой пленки на поверхности конечного напитка.
Быстрорастворимая кофейная композиция при анализе методом влажной лазерной дифракции при концентрации 1,5 мас. % (сухих веществ) предпочтительно имеет одномодальное распределение частиц по размерам. Это отличает ее от продуктов, в которых обжаренный молотый кофе добавляют к растворимому порошкообразному кофе (как правило, в кофейный экстракт перед сушкой). В частности, традиционно это способы размалывания, при которых перемалывание кофейных зерен обычно приводит к бимодальному распределению, основанному на дроблении кофейных зерен, с более низким пиком, полученным из наиболее мелких фрагментов стенок ячеек. Напротив, удерживаемые частицы кофе после способа, предложенного в настоящем изобретении, или удерживаемые в стандартном экстракте, выходящем из перколяционной колонны, имеют бимодальное распределение.
При одинаковом измерении частиц быстрорастворимая кофейная композиция предпочтительно также имеет D50 менее 10 мкм, предпочтительно от 2,5 до 7,5 мкм. Такой размер мелкодисперсных частиц отражает влияние экстракта, полученного в результате описанного выше процесса приготовления кофе. Действительно, наблюдаемое распределение частиц по размерам необычно, поскольку значение D90, как правило, превышает 30 мкм, что отражает широкое распределение частиц по размерам.
Композиция предпочтительно состоит из кофе. То есть предпочтительно кофейная композиция не включает каких-либо некофейных компонентов или добавок.
Количественное определение и анализ нерастворимой фракции кофейного осадка требует отделения нерастворимых сухих веществ от растворимых сухих веществ кофе. Чтобы упростить эту оценку жидкого кофейного продукта, необходимо высушить продукт до порошкообразного состояния, чтобы можно было выполнить тот же анализ.
Для выделения и количественного определения нерастворимой фракции кофейного осадка (также известной как гуща) 30 граммов данного образца кофе (сухого порошка) добавляют к 70 граммам кипящей воды и встряхивают в течение 2 минут. Затем образец центрифугируют в течение 15 минут при ускорении 10000 g. После центрифугирования надосадочную жидкость сливают и осадок повторно растворяют в 70 граммах кипящей воды, встряхивают в течение 2 минут, а затем снова центрифугируют в тех же условиях, что описаны выше. Этот процесс мойки повторяют 3 раза. Всего выполняют четыре этапа центрифугирования. Осадок после последней промывки высушивают сублимацией, а затем процент осаждения соотносят с исходным образцом 30 г (например, 1,8 г осадка - это 6 мас. % нерастворимой фракции кофе). Перед проведением любого анализа высушенный образец осадка гомогенизируют простым перемешиванием.
Учитывая способ анализа нерастворимой фракции кофейного осадка, фракция не включает в себя каких-либо кофейных масел, которые могут присутствовать, даже если они также будут считаться нерастворимыми. Это связано с тем, что масло будет легко отделяться на этапах центрифугирования.
Для тестирования углеводов в выделенной нерастворимой фракции кофейного осадка общий анализ углеводов выполняют с помощью высокоэффективной анионообменной хроматографии с пульсирующим амперометрическим детектором (HPAEC-PAD) в соответствии со стандартом ISO 11292-1995. Образец готовят путем смешивания уже выделенного осадка с 50 мл 1М HCl с последующим встряхиванием образца в течение 150 минут при температуре 95°C. Количественное определение моносахаридов выполняют путем анализа внешних стандартов моносахаридов в обычном порядке.
Для определения распределения частиц по размерам быстрорастворимого кофейного продукта анализ распределения частиц по размерам проводили с использованием анализатора Malvern Mastersizer 3000 с баком Hydro MV. 1,5 г образца (±0,0005 г) доводили до 100 г (±0,05 г) деионизированной водой, кипящей при 100°C, перемешивали в течение 60 секунд, слегка охлаждали и добавляли по каплям в аппарат Malvern для достижения затемнения около 10%. Было получено среднее значение 3 показаний. И вновь, чтобы упростить эту оценку жидкого кофейного продукта, необходимо высушить продукт до порошкообразного состояния, чтобы можно было выполнить тот же анализ.
Для определения содержания масел образцы продукта (сначала высушенные, если продукт представляет собой жидкий концентрат кофе) оценивали с помощью анализатора Soxtec Н6. 2 г образца смешивали с петролейным эфиром 40-60, кипятили в течение 2 часов, после чего промывали в течение приблизительно 30 минут. Полученный конденсат затем нагревали для извлечения растворителя. Оценка содержания масел таким способом хорошо известна в данной области.
В некоторых вариантах осуществления быстрорастворимые композиции кофе, отвечающие признакам настоящего изобретения, можно смешивать с традиционным кофе, полученным известными способами. Например, продукт может содержать 10-100%, например от 20 до 50%, кофе, описанного в настоящем документе, смешанного с остальным количеством обычного кофе. Хотя этого можно легко достичь для жидкого продукта, растворимый продукт может быть образован из смешанного жидкого экстракта или сухой смеси различных порошковых продуктов. Это может быть преимуществом в том случае, если необходимо смягчить вкусовые ощущения и вкус, чтобы сделать их ближе к ощущениям от традиционного напитка.
Далее приводится описание изобретения со ссылкой на фигуры, где:
- На Фиг. 1 представлена блок-схема этапов настоящего изобретения.
- На Фиг. 2 представлен график вязкости различных образцов при различных скоростях сдвига.
- На Фиг. 3 показаны органолептические данные испытания.
Как показано на Фиг. 1, способ производства кофейного экстракта включает несколько этапов.
На этапе (а) получают обжаренный молотый кофе со средним размером частиц от 100 до 600 мкм, предпочтительно от 200 до 600 мкм. В пределах этого диапазона предпочтение отдается жидким экстракционным продуктам, тогда как для высушенных растворимых кофейных продуктов предпочтителен меньший размер.
На этапе (b) обжаренный молотый кофе смешивают с водой 5 с образованием первой суспензии 10, содержащей от 15 до 30 мас. % сухих веществ кофе. Воду 5 добавляют при температуре от 80 до 100°C и предпочтительно от 90 до 95°C. Уровень содержания сухих веществ определяется размером частиц, поскольку при необходимости для получения перекачиваемой суспензии 10 используют минимальное количество воды 5. Чем больше размер частиц, тем больше воды 5 требуется (меньше сухих веществ) для получения перекачиваемой суспензии 10.
На этапе (с) первая суспензия пропускается через стадию разделения ароматических веществ для извлечения кофейной ароматической фракции 15 и образования деароматизированной суспензии 20. Стандартный подход к этому способу включает добавление пара к перекачиваемой суспензии 10, когда пары обрабатывают в специальном устройстве с вращающимся конусом.
На этапе (d) деароматизированную суспензию 20 подают в первое фильтрующее устройство при температуре от 90 до 150°C, например от 90 до 100°C, с образованием первого кофейного экстракта 25 и первого отфильтрованного осадка 30. Поддерживают температуру предыдущего этапа или дополнительно повышают ее для увеличения выхода. Осадок 30 на фильтре можно промыть и спрессовать для получения максимально возможного количества растворимых сухих веществ кофе.
На этапе (е) к первому отфильтрованному осадку 30 добавляют воду 5 с образованием восстановленной суспензии 35, содержащей по меньшей мере 12 мас. % сухих веществ кофе. Предпочтительно добавлять горячую воду 5, и может происходить механическое перемешивание для разрушения первого отфильтрованного осадка 30. Для растворения суспензии, как правило, необходимо больше воды, чем для этапа (b).
На этапе (f) восстановленную суспензию 35 подвергают термической обработке при температуре от 150 до 205°C, например от 180 до 205°C, с образованием термообработанной восстановленной суспензии 40. То есть она перекачивается через устройство для термообработки, такое как реактор с пробковым потоком. Продолжительность термической обработки, как правило, составляет по меньшей мере 5 минут для обеспечения хорошей экстракции.
На этапе (g) термообработанная восстановленная суспензия 40 пропускается через второе фильтрующее устройство с образованием второго кофейного экстракта 45 и второго отфильтрованного осадка 50. Второй осадок 50 на фильтре можно промыть и спрессовать для получения максимально возможного количества растворимых сухих веществ кофе. На этом этапе может поддерживаться температура предшествующего этапа. Температуру можно также понижать по мере рекуперации тепла для применения на этапе (b) (например, до температуры 80-100°C).
Второй отфильтрованный осадок 50 затем можно сжечь на этапе М с получением тепла для этого способа или можно подвергнуть дополнительной высокотемпературной экстракции на этапе М с получением дополнительного экстракта кофе 52.
На этапе (h) первый кофейный экстракт 25 и второй кофейный экстракт 45 объединяют с образованием третьего кофейного экстракта 55. На данном этапе также можно добавлять другие водные экстракты кофе, такие как дополнительный экстракт кофе 52.
На этапе (i) третий экстракт кофе 55 концентрируют с образованием четвертого экстракта кофе 60, содержащего от 35 до 70 мас. % сухих веществ кофе, например от 35 до 60 мас. % сухих веществ кофе.
На этапе (j) кофейную ароматическую фракцию 15 добавляют к четвертому кофейному экстракту 60 с образованием жидкого кофейного экстракта 65.
Жидкий кофейный экстракт 65 можно обработать на этапе K с образованием высушенного кофейного продукта, такого как растворимый порошкообразный кофе 70. Жидкий кофейный экстракт 65 можно разбавить на этапе L с образованием жидкого концентрата кофе 80.
На Фиг. 3 текущая технология представлена самым маленьким четырехугольником. Два других четырехугольника представляют различные прототипы с 70% продукта, полученного по текущей технологии, и 30% продукта по новой технологии. Оси означают: положительное направление оси х (Вязкий); положительное направление оси у (Мутный); отрицательное направление оси х (Порошкообразный); отрицательное направление оси у (Сухой).
Ниже настоящее изобретение описано со ссылкой на следующие не имеющие ограничительного характера примеры.
Пример 1
Обжаренные цельные зерна измельчали в трехступенчатой вальцовой мельнице до размера 200-100 мкм.
Обжаренный молотый кофе суспендировали в воде при температуре 20-30°C в соотношении 25% кофе к 75% воды.
Суспензию подавали в теплообменник и нагревали до 95°C перед перемещением в колонну с вращающимся конусом, где из суспензии выделяли ароматические вещества.
После выхода из вращающегося конуса суспензию подавали в теплообменник, повышая температуру до 120-150°C в течение 2-5 минут.
Затем суспензию подавали в фильтр, отделяющий кофейную пасту от гущи. Затем гущу подвергали 2 дополнительным этапам промывки при температуре от 130 до 150°C для удаления дополнительных сухих веществ.
После этого гущу повторно суспендировали в свежей воде в соотношении 12-17% сухих веществ. Полученную суспензию подавали на этап гидролиза, на котором ее нагревали до температуры 180-205°C (185°C) и выдерживали в течение 5-20 минут.
Полученную суспензию затем охлаждали до температуры ниже 100°C, после чего пропускали через второй этап фильтрации, повторяя разделение и промывку первого этапа.
Кофейные экстракты, полученные на каждом этапе фильтрации, объединяли и концентрировали. Ароматические соединения отделяли от первой суспензии, а затем добавляли к смеси. Смесь всех трех компонентов затем подвергали сублимационной сушке с помощью стандартного способа с получением растворимого порошкообразного кофе.
Способ позволял получить постепенно нарастающий выход обжаренного кофе 2% по сравнению с существующими технологиями при снижении потребления воды.
Пример 2
Зерна арабики и (или) робусты обжаривали и измельчали в трехступенчатой вальцовой мельнице до среднего размера частиц 300 мкм. Затем молотый кофе суспендировали в воде при температуре 20-25°C в соотношении 25% кофе к 75% воды.
Суспензию подавали в теплообменник и нагревали до 70°C перед перемещением в колонну с вращающимся конусом, где из суспензии выделяли ароматические вещества. Затем суспензию подавали в фильтр при температуре 95°C, отделяя кофейную пасту от гущи. Далее гущу подвергали 2 дополнительным этапам промывки для удаления дополнительных сухих веществ.
После этого гущу повторно суспендировали в свежей воде в соотношении 12-17% сухих веществ. Полученную суспензию подавали в реактор с пробковым потоком (этап гидролиза), где ее нагревали до 170°C и выдерживали в течение 5-10 минут.
Полученную суспензию затем охлаждали до температуры ниже 100°C, после чего пропускали через второй этап фильтрации, повторяя разделение и промывку первого этапа.
Кофейные экстракты, полученные на каждом этапе фильтрации, объединяли и концентрировали. Ароматические соединения отделяли от первой суспензии, а затем добавляли к смеси. Смесь всех трех компонентов затем подвергали сублимационной сушке с помощью стандартного способа с получением растворимого порошкообразного кофе.
Было обнаружено, что продукт из этого примера обладает более приятной консистенцией / вкусовыми ощущениями, чем продукты, полученные с использованием современной технологии.
Пример 3
Кофейную суспензию готовили, как описано в примере 1.
Суспензию подавали в теплообменник и нагревали до 95°C перед перемещением в колонну с вращающимся конусом, где из суспензии выделяли ароматические вещества.
После выхода из вращающегося конуса суспензию подавали в теплообменник, повышая температуру до 145-150°C в течение 4-5 минут.
Затем суспензию подавали в фильтр, отделяющий кофейную пасту от гущи. После этого гущу подвергали 2 дополнительным этапам промывки при температуре 140°C для удаления дополнительных сухих веществ.
Затем суспензию подавали в фильтр, отделяющий кофейную пасту от гущи. После этого гущу повторно суспендировали в свежей воде в соотношении 12-17% сухих веществ. Полученную суспензию подавали в реактор с пробковым потоком (этап гидролиза), где ее нагревали до 200°C и выдерживали в течение 7-10 минут.
Полученную суспензию затем охлаждали до температуры ниже 100°C, после чего пропускали через второй этап фильтрации, повторяя разделение и промывку первого этапа.
Кофейные экстракты, полученные на каждом этапе фильтрации, объединяли и концентрировали. Ароматические соединения отделяли от первой суспензии, а затем добавляли к смеси. Смесь всех трех компонентов затем подвергали сублимационной сушке с помощью стандартного способа с получением растворимого порошкообразного кофе.
Было обнаружено, что продукт из этого примера обладает более приятной консистенцией / вкусовыми ощущениями, чем продукты, полученные с использованием современной технологии.
Пример 4
Зерна арабики и (или) робусты обжаривали и измельчали в трехступенчатой вальцовой мельнице до среднего размера частиц 400 мкм. Затем молотый кофе суспендировали в воде при температуре 20-25°C в соотношении 15% кофе к 85% воды.
Далее способ осуществляли в соответствии с примером 1.
Полученный продукт имеет более низкие концентрации масел по сравнению с продуктом из примера 1.
Пример 5
Образцы, полученные способом, описанным в настоящем документе, оценивали по сравнению с рядом доступных в продаже растворимых кофейных продуктов. Как видно по результатам комплексного испытания, полученные с помощью данного способа продукты являются новыми и их можно легко отличить от продуктов, полученных с помощью традиционных способов.
Образцы 7, 8, 9 и 10 были получены в соответствии со способом, описанным в настоящем документе. Образцы 1-6 представляют собой доступные в продаже продукты, из которых 2 и 4 являются продуктами, дополненными добавками обжаренного молотого кофе (в таблице обозначены как «быстрорастворимый зерновой»).
Обычно следует понимать, что содержание масел в зернах робуста ниже, чем в зернах арабика. Как правило, об этом свидетельствует более низкое содержание масел в продуктах, содержащих зерна робуста, включая обладающий признаками изобретения образец 9. Образец 10 представляет собой бразильский кофе темной обжарки, известный высоким содержанием масел.
Как можно видеть, в чистом быстрорастворимом кофе, т.е. в образцах 1, 3, 5 и 6, в которые не добавляли обжаренный молотый кофе, содержится меньше масел. В образцах 2 и 4 содержание масел несколько выше из-за содержания масел в добавленном обжаренном молотом кофе, причем образец 2 содержит приблизительно 5% обжаренного молотого кофе, а образец 4 содержит больше обжаренного молотого кофе.
Образцы 7, 8 и 10 содержат больше масел из-за тонкого помола обжаренного кофе в новом способе, при котором в экстракт высвобождается больше масел.
Как можно видеть, традиционные растворимые кофейные продукты не содержат значительных уровней масел. Действительно, предполагается, что масла, наблюдаемые для некоторых из этих продуктов, впоследствии добавляют на поверхность высушенного порошка для улучшения его аромата.
Единственными продуктами известного уровня техники с высоким содержанием масел являются продукты, в которые добавляется обжаренный молотый кофе. Напротив, в способе, описанном в настоящем документе, высокое содержание масел достигается даже в продуктах из зерен робуста.
Количество осадка
Количество осадка определяли путем добавления 30 граммов определенного образца кофе к 70 граммам кипящей воды и встряхивания в течение 2 минут. Затем образец центрифугируют в течение 15 минут при ускорении 10000 g. После центрифугирования надосадочную жидкость сливают и осадок повторно растворяют в 70 граммах кипящей воды, встряхивают в течение 2 минут, а затем снова центрифугируют в тех же условиях, что описаны выше. Этот процесс мойки повторяют 3 раза. Всего выполняют четыре этапа центрифугирования. Осадок после последней промывки высушивают сублимацией, а затем процент осаждения соотносят с исходным образцом 30 г (например, 1,8 г осадка - это 6 мас. % нерастворимой фракции кофе).
Образцы 7, 8 и 9 были получены в соответствии со способом, описанным в настоящем документе. Образцы 16 представляют собой доступные в продаже продукты, из которых 4, 5 и 6 являются продуктами, обогащенными добавками обжаренного молотого кофе.
Как можно видеть, все доступные в продаже быстрорастворимые кофейные продукты образуют нерастворимый кофейный осадок. Предполагается, что это небольшие фрагменты стенок ячеек кофе, которые проходят через систему экстракции в экстракты кофе. Уровни нерастворимой фракции кофейного осадка, как правило, повышаются у продуктов, в которые добавляется обжаренный молотый кофе.
Как можно видеть, все продукты, полученные в соответствии со способом, описанным в настоящем документе, имеют значительно более высокие уровни нерастворимой фракции кофейного осадка по сравнению с быстрорастворимыми кофейными продуктами, в которые не был добавлен обжаренный молотый кофе.
Образцы 7, 8 и 9 были получены в соответствии со способом, описанным в настоящем документе. Образцы 16 представляют собой доступные в продаже продукты, из которых 4, 5 и 6 являются продуктами, обогащенными добавками обжаренного молотого кофе.
Способ количественного определения осадка, включающий множество стадий центрифугирования, позволяет извлекать большое количество очень мелких частиц.
Распределение частиц по размерам измеряли с помощью анализатора Malvern 3000 после приготовления 1,5%-го горячего напитка из высушенного продукта, например 3 г высушенного продукта на 200 мл горячей воды.
Различают 3 класса осадков:
Класс 1. L'Or Intense, Kenco Rich и Carte Noir
Одномодальное распределение D10<1,5 и D90<15 мкм.
Относительно низкое содержание осадка <5,5 мас. %.
Очень малый размер частиц (например, малый D90), возможно, отражает способ выхода этих частиц из экстракционной колонны в экстракт или маннаны, которые оседали в испарителе.
Класс 2. Kenco Milicano, Nescafe Gold и Azera четко отличается от классов 1 и 3
Пик 1 бимодального распределения (2 пика) между 1 и 10 мкм и пик 2 между 10 и 100 мкм.
Класс 3. Образцы, обладающие признаками изобретения
Одномодальное распределение, но более широкое, чем в классе 1, D10>1,0 и D90>15 мкм, и относительно большее содержание осадка, например >7,5 мас. %.
Анализ углеводов
Проводили анализ на моносахариды после кислого гидролиза.
Образцы 7, 8 и 9 были получены в соответствии со способом, описанным в настоящем документе. Образцы 1-6 представляют собой доступные в продаже продукты, из которых 4, 5 и 6 являются продуктами, обогащенными добавками обжаренного молотого кофе.
Как можно видеть, нерастворимая фракция кофейного осадка продуктов, отвечающих признакам изобретения, имеет уровень арабинозы, в целом аналогичный уровню растворимого кофейного продукта, в который не был добавлен обжаренный молотый кофе. Обычно он также имеет более низкий уровень галактозы по сравнению с растворимым кофейным продуктом, обогащенным обжаренным молотым кофе.
Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, считается, что высокие уровни арабинозы в продуктах с добавками являются следствием присутствия неэкстрагированного кофейного материала. Для продуктов, отвечающих признакам изобретения, уровни, напротив, ниже. Это отражает тот факт, что арабиноза уже была экстрагирована в растворимую фракцию кофе с помощью процесса изобретения.
Органолептические испытания
2 прототипа продуктов, отвечающих признакам изобретения, были объединены с продуктом, изготовленным по существующей технологии, в отношении 30 (изобретение): 70 (текущий продукт). Затем их тестировали вместе с дополнительным образцом 100%-го продукта, изготовленного по современной технологии. 3 образца были предоставлены группе экспертов по органолептической оценке, которых затем попросили объединить продукты в пары по сходству/отличию с третьим.
Результаты показывают, что даже при уровнях всего 30% в смеси с существующими продуктами прототип считается более вязким/сухим и порошкообразным - все свойства влияют на вкусовые ощущения/консистенцию. Уровни напрямую коррелируют с данными трибологии. Большее содержание масел означает лучшую смазку, что предполагает более приятные вкусовые ощущения/консистенцию. Результаты представлены на Фиг. 3.
Температура смятия
Кристаллические продукты имеют четко определенную «эвтектическую» температуру замерзания/плавления, которую называют температурой их деформации. При сублимационной сушке концентрированного экстракта кофе экстракт нагревают до исходной температуры заморозки приблизительно 50°C под вакуумом. Это позволяет избавиться от воды. Скорость нагрева зависит от экстракта, и существует температура смятия, при превышении которой продукт будет плавиться и повреждаться. Затем температуру и давление можно повысить в последующих циклах до тех пор, пока не будут видны признаки смятия или расплавления, что указывает на то, что продукт слишком нагрет. Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что температура смятия для нескольких образцов продуктов, отвечающих признакам изобретения, была выше, чем для стандартных кофейных продуктов.
Образцы готовили из 10 г кофе, растворенного в 40 г воды при температуре 85°C. Полное растворение достигалось при перемешивании в течение 2 минут мешалкой длиной 25 мм, вращающейся со скоростью 150 об/мин.
Эти образцы испытывали простыми сдвиговыми движениями в диапазоне скоростей сдвига 0,01-1000 с-1 с использованием реометра Discovery HR-2 (объем образца 8 мл) с циркуляционной баней, установленной на -4°C. Образцы исследовали при температурах 20 и 65°C при концентрациях 1,5 и 20 мас. %.
Затем данные аппроксимировали моделью Квемады, в которой на основе теории внутренних структурных единиц (СЕ) развивается оценка реологии жидкости.
В концентрированных системах отдельные частицы и мелкие хлопья могут образовывать все большее количество групп, размер которых будет зависеть от применяемых скоростей сдвига.
Таким образом, поскольку вязкость (η) зависит от структуры (η=f(s)) и структура зависит от уровней прилагаемого сдвига (поскольку увеличенные скорости сдвига способствуют только распределению макроструктур и мез о структур хлопьев в отдельных субъединицах), вязкость можно выразить в виде соотношения упаковочного коэффициента и плотности, поскольку чем более компактны СЕ, тем выше упаковка и, следовательно, тем плотнее структура (выше вязкость).
Это связано с тем, что плотность СЕ будет влиять на структуру,
где η представляет собой вязкость, а Ф представляет собой степень плотности.
На Фиг. 2 представлены результаты этого измерения. На этом графике важная информация представлена пересечениями графиков по оси у, отображающими исходную структуру тестовых образцов. Линии сверху вниз представляют собой образцы 9, 8, 10, 4, 7, 3, 2, 1, 6, 5.
Можно сделать вывод о том, что при 20 масс. % (т.е. концентрированные образцы) и температуре 65°C (близкие к температуре потребления) образцы 4 (Milicano) и 7-10 имеют значительно более высокие значения η0. Это означает, что сточки зрения микроструктуры при более низких скоростях сдвига (1 с-1), которые представляют собой репрезентативные значения для перемешивания и отражают вкусовые ощущения, эти образцы более структурированы по сравнению с другими образцами. Это означает, что при этих более низких скоростях сдвига плотность их структурных единиц выше, т.е. лучше упаковка структурных единиц.
Также наблюдали трибологию образцов. «Трибология представляет собой науку и конструирование взаимодействующих поверхностей в относительном движении. Она включает в себя исследование и применение принципов трения, смазки и изнашивания». Следовательно, параметром, на который следует обратить внимание, является μmax, который представляет собой максимальное трение, наблюдаемое для каждого образца. Поскольку смазка указывает на вкусовые ощущения, в данном случае более высокое значение μmax свидетельствует о более низких скоростях смазки, что должно привести к ухудшению вкусовых ощущений.
Было отмечено, что при температуре 65°C (температура потребления) образцы 7, 8 и 10 имеют значительно более низкие значения μmax, что указывает на меньшее трение и, следовательно, улучшение вкусовых ощущений. Исключением является образец 9 (смесь робуста) с более низким содержанием масел.
Если не указано иное, все процентные значения в настоящем документе приведены по массе.
Хотя в настоящем документе подробно описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области следует понимать, что в них можно внести изменения без отклонения от объема изобретения или прилагаемой формулы изобретения.
1. Быстрорастворимая кофейная композиция для приготовления кофейного напитка, отличающаяся тем, что композиция содержит растворимые сухие вещества кофе и нерастворимые сухие вещества кофе, где нерастворимые сухие вещества кофе содержат кофейные масла и нерастворимую фракцию кофейного осадка, которая представляет собой немасляную часть нерастворимых сухих веществ кофе, отличающаяся тем, что композиция содержит от по меньшей мере 6 мас. % до 15 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка, при этом при анализе после кислого гидролиза нерастворимая фракция осадка содержит 1 мас. % арабинозы или менее, отличающаяся тем, что быстрорастворимая кофейная композиция содержит по меньшей мере 0,8 мас. % кофейных масел от массы в сухом состоянии.
2. Быстрорастворимая кофейная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что композиция содержит от 7,5 до 15 мас. % нерастворимой фракции кофейного осадка.
3. Быстрорастворимая кофейная композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что нерастворимая фракция кофейного осадка при анализе после кислого гидролиза содержит от 0,5 до 1 мас. % арабинозы.
4. Быстрорастворимая кофейная композиция по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что нерастворимая фракция кофейного осадка при анализе после кислого гидролиза содержит менее 5 мас. % галактозы, предпочтительно от 2 до 4 мас. % галактозы.
5. Быстрорастворимая кофейная композиция по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что быстрорастворимая кофейная композиция содержит от 1 до 5 мас. % кофейных масел.
6. Быстрорастворимая кофейная композиция по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что при анализе методом влажной лазерной дифракции при концентрации 1,5 мас. % имеет D50 менее 10 мкм, предпочтительно от 2,5 до 7,5 мкм.
7. Быстрорастворимая кофейная композиция по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что композиция состоит из кофе.
8. Быстрорастворимая кофейная композиция по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что композиция представляет собой полученную распылительной или сублимационной сушкой, или тем, что быстрорастворимая кофейная композиция представляет собой жидкий концентрат кофе.
9. Способ производства быстрорастворимой кофейной композиции по п. 1, включающий:
(a) получение обжаренного молотого кофе со средним размером частиц 100–600 мкм;
(b) смешивание обжаренного молотого кофе с водой с образованием первой суспензии, содержащей 15–30 мас. % сухих веществ кофе;
(c) пропускание первой суспензии через стадию разделения ароматических веществ для извлечения кофейной ароматической фракции и образования деароматизированной суспензии;
(d) подачу деароматизированной суспензии в первое фильтрующее устройство при температуре от 90 до 150 °C с образованием первого экстракта кофе и первого отфильтрованного осадка;
(e) добавление воды к первому отфильтрованному осадку с образованием восстановленной суспензии, содержащей от 12 мас. % до 30 мас. % сухих веществ кофе;
(f) термическую обработку восстановленной суспензии при температуре от 150 до 205 °C;
(g) последующее пропускание термообработанной восстановленной суспензии через второе фильтрующее устройство с образованием второго кофейного экстракта и второго отфильтрованного осадка;
(h) объединение первого и второго кофейных экстрактов с образованием третьего кофейного экстракта;
(i) концентрирование третьего экстракта кофе с образованием четвертого экстракта кофе, содержащего от 35 до 70 мас. % сухих веществ кофе;
(j) добавление кофейной ароматической фракции к четвертому кофейному экстракту с образованием жидкого кофейного экстракта.
10. Способ по п. 9, в котором средний размер частиц обжаренного молотого кофе составляет от 400 до 600 мкм, или в котором средний размер частиц обжаренного молотого кофе составляет от 250 до 400 мкм.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором кофейный экстракт представляет собой растворимый порошок, причем способ дополнительно включает: (k) сушку жидкого кофейного экстракта с образованием растворимого порошка.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором жидкий кофейный экстракт содержит от 40 до 50 мас. % сухих веществ кофе.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура воды на этапе (b) и/или (e) составляет от 80 до 100 °C.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором второй отфильтрованный осадок подвергают дополнительному высокотемпературному процессу экстракции с получением дополнительного кофейного экстракта, смешиваемого на этапе (h) с первым и вторым кофейными экстрактами с образованием третьего кофейного экстракта.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором этап (f) проводят в реакторе с пробковым потоком.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором этап (i) осуществляют в испарительном аппарате.
17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором этап (c) проводят под вакуумом.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором способ дополнительно включает упаковку экстракта кофе.
19. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором способ является непрерывным процессом.
