СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОГО КОНЦЕНТРАТА СОЛОДОВОГО НАПИТКА.
MALT BEVERAGE DRY CONCENTRATE PRODUCTION METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу производства сухого концентрата солодового напитка. В частности, настоящее изобретение относится к более эффективному способу производства сухого концентрата солодового какао-напитка, при котором данный концентрат производят с использованием одной емкости для смешивания, просушивания и гранулирования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Производство концентрата солодового напитка хорошо известно. Примером популярного концентрата солодового какао-напитка является Bournvita, который представляет собой продукт, в настоящее время продаваемый под торговой маркой Cadbury. Вообще говоря, способ производства Bournvita прежде всего включает производство пастообразных рецептурных ингредиентов и затем просушивание пастообразной смеси, чтобы получить порошок. Рецептурные ингредиенты включают сыпучие твердые вещества (сахар, какао-порошок, сухое обезжиренное молоко/сухую молочную сыворотку и др.), второстепенные твердые вещества (такие как соль, специи и др.), наливные жидкие ингредиенты (солодовый экстракт, карамелизованный сахарный сироп) и второстепенные жидкие ингредиенты (специи, соевый лецитин, пастообразную смесь для переработки и др.). Пастообразную смесь обычно просушивают в вакуумной печи отдельными порциями или непрерывно. Данный способ является дорогим, поскольку устройство, используемое для производства концентрата напитка, содержит несколько емкостей, которые соединяют вместе, для того чтобы смешивать и просушивать продукт. Использование нескольких емкостей увеличивает не только общую стоимость устройства, но также эксплуатационные расходы и время, связанное с обслуживанием и очисткой.
В патенте США 6541056 описан способ приготовления солодовых напитков. В примерах, приведенных в данном документе, солодовый экстракт, обезжиренное сухое молоко, какао, сахар, жиры, минералы и витамины смешивают в ленточном смесителе с водой для получения сырой смеси. Затем сырую смесь переносят в вакуумную ленточную сушилку и затем измельчают и размалывают, чтобы получить основной порошок. Затем сухую смесь обезжиренного сухого молока и какао смешивают с основным порошком, чтобы получить готовый порошок. Данный способ включает несколько стадий, которые осуществляются в разных устройствах, что увеличивает время и стоимость данного способа.
Целью настоящего изобретения является создание более эффективного устройства и/или усовершенствованного способа производства сухого концентрата солодового напитка.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым вариантом выполнения изобретения предлагается способ изготовления сухого концентрата солодового напитка, включающий:
а) смешивание твердых и жидких компонентов напитка в одной емкости с получением смеси;
b) подвергание смеси в емкости нагреванию при пониженном давлении, так чтобы осуществить сушку и гранулирование смеси и получить сухой концентрат солодового напитка; и
с) выгрузку сухого концентрата солодового напитка из емкости.
Изобретение обеспечивает способ, в котором смешивание, просушивание и гранулирование осуществляются в одной емкости без необходимости использования нескольких отдельных емкостей для обработки смеси. Это не только уменьшает стоимость изготовления устройства, но также позволяет повысить производительность и быстрее очищать и обслуживать устройство.
Термин «сухой» в отношении сухого концентрата солодового напитка обозначает продукт, который по существу не содержит влаги и который требует гидратации, прежде чем продукт может быть выпит в виде напитка. Обычно продукт подвергается гидратации с использованием горячего или холодного молока и/или воды. Специалисту в данной области техники будет понятно, что такие сухие концентраты могут содержать очень малое количество влаги, которое обычно составляет не более 3%. В идеале влагосодержание составляет примерно 1,5%±0,5%.
Будет понятно, что сухой концентрат солодового напитка содержит солодовый ингредиент, такой как солодовый экстракт. Солодовый ингредиент может быть использован в данном способе в твердом виде (например, порошковый солодовый экстракт) или в жидком виде (например, жидкий солодовый экстракт).
Твердые компоненты могут содержать одно или более, выбираемое из порошкового солодового экстракта, мальтодекстрина, какао-порошка, сухого молока/сливок, сухой молочной сыворотки, соли, специй, натуральных красителей и их смеси. Другие твердые компоненты могут быть также очевидны для специалиста в данной области техники.
Жидкие компоненты могут содержать одно или более, выбираемое из воды, солодового экстракта, карамелизованного сахарного сиропа, натуральных красителей, специй, соевого лецитина, мальтодекстрина и их смеси. Другие жидкие компоненты могут быть также очевидны для специалиста в данной области техники.
Твердые компоненты могут дополнительно содержать сахар. В качестве альтернативы, жидкие компоненты могут дополнительно содержать сахарный раствор. В другой альтернативе, сахар может быть как кристаллическим (твердым), так и в виде раствора (жидким).
Если, по меньшей мере, часть сахара предусмотрена в жидком виде, то перед введением его на стадии (а) способ может включать получение сахарного раствора посредством растворения кристаллического сахара в растворителе. В одном варианте выполнения сахарный раствор может быть получен посредством нагревания смеси до температуры от 105°С до 130°С, до тех пор пока раствор не будет содержать влагу от 5% до 30% и таким образом образуется раствор с концентрацией примерно от 70% до 95%.
Термин «сахар» используется для обозначения любого моносахарида или дисахарида, включая сахарозу, фруктозу, глюкозу, декстрозу, лактозу, галалактозу, маннозу или высокомолекулярный спирт.
Использование сахара, по меньшей мере, частично в виде раствора обеспечивает ряд преимуществ, и предполагается, что это помогает обеспечить производство сухого концентрата солодового напитка в одной емкости. Например, использование сахарного раствора обеспечивает влажность, требующуюся для получения оптимального аромата/вкуса и однородного цвета, в отличие от процесса простого сухого смешивания, причем аромат находится в диапазоне, который довольно близок к обычному способу обработки в печи. Кроме того, наличие, по меньшей мере, одного другого ингредиента, более гигроскопичного, чем сахар (например, порошкового солодового экстракта), приводит к более быстрой кристаллизации сахара с возможностью удаления влаги из сахара. Использование оптимальных условий температуры и давления обеспечивает ускоренное просушивание и гранулирование смеси. Влага из сахарного раствора также выступает в качестве связующего вещества для гранулирования, а также обеспечивает получение однородного цвета и аромата в продукте.
Сухой концентрат солодового напитка может содержать до 40% сахара. В качестве альтернативы, сухой концентрат солодового напитка может содержать до 35%, 30%, 25%, 20%, 15% или 10% сахара. Сухой концентрат солодового напитка может содержать от 5% до 40% или от 10% до 20% сахара.
Часть или весь содержащийся сахар может быть заменен мальтодекстрином. Мальтодекстрин может быть использован в твердом виде или в виде концентрированного раствора. Если в продукте содержится мальтодекстрин, то он может составлять до 25%, 20%, 15%, 10% или 5%. Если в продукте содержится мальтодекстрин, то он может содержаться в количестве, которое по существу равно содержанию сахара в продукте - например, продукт может содержать ~15% сахара и ~15% мальтодекстрина. Мальтодекстрин необязательно должен содержаться в продукте и может быть исключен или заменен сахаром. Стадия (b) может включать нагревание смеси до температуры от 60 до 80°С при пониженном давлении от 1 до 20 кПа. Стадия (b) может включать нагревание смеси до температуры от 65 до 75°С при пониженном давлении от 1 до 15 кПа. Сочетание тепла с пониженным давлением снижает температуру кипения смеси и таким образом уменьшает риск появления привкусов подгоревшего в готовом продукте, а также предотвращает загрязнение емкости.
Стадия (а) может дополнительно включать добавление воды.
Твердые компоненты могут быть смешаны друг с другом перед введением в емкость.
Способ может обеспечить получение продукта отдельными порциями или непрерывно. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что в способе могут потребоваться некоторые модификации, для того чтобы приспособить любой производственный способ.
В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения создан сухой концентрат солодового напитка, изготавливаемый в соответствии со способом, описанным выше в данном документе.
В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения создан солодовый напиток, полученный с использованием сухого концентрата солодового напитка, описанного выше в данном документе.
В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения создано устройство для производства сухого концентрата солодового напитка, включающее:
а) одну емкость для приема и смешивания твердых и жидких компонентов;
b) средство для нагревания емкости;
с) средство для понижения давления в емкости; и
d) средство для выгрузки концентрата солодового напитка из емкости.
Емкость может содержать по существу цилиндрический корпус с расположенным в нем перемешивающим средством. Для специалиста в данной области техники будет очевидно количество перемешивающих устройств для использования в таких емкостях. Перемешивающее средство может содержать одну или более перемешивающих лопастей, лопаток, плужных элементов и измельчающих элементов. Одна или более перемешивающих лопастей, лопаток, плужных элементов и измельчающих элементов могут быть прикреплены к валу, который выполнен с возможностью вращения внутри цилиндрического корпуса. В качестве альтернативы, емкость может быть выполнена с возможностью вращения вокруг вала. В другом альтернативном варианте емкость может быть выполнена с возможностью вращения и может содержать одну или более лопастей, лопаток или плужных элементов, расположенных на внутренней поверхности емкости.
Емкость может содержать плужный смеситель, например плужный смеситель с усилием сдвига.
Нагревательное средство может содержать несколько устройств, пригодных для нагревания смеси, таких как нагревательные элементы, прикрепленные или встроенные в стенку емкости, или нагреваемую оболочку, окружающую, по меньшей мере, часть емкости. Если используется нагреваемая оболочка, то оболочка может нагреваться посредством текучей среды, такой как пар или вода. Средство понижения давления может содержать вакуумный насос. Средство для выгрузки сухого концентрата солодового напитка может представлять собой просто отверстие, образованное в емкости, которое при необходимости может быть открыто. Кроме того, выгруженный сухой концентрат солодового напитка может быть охлажден посредством охлаждающего средства, такого как холодильная труба или холодильный контейнер, перед упаковкой продукта.
Устройство может дополнительно содержать средство для смешивания твердых компонентов перед введением их в емкость. Средство для смешивания твердых компонентов может сообщаться по текучей среде с емкостью, чтобы обеспечить введение твердых компонентов в емкость. Сообщение по текучей среде может быть осуществлено посредством нескольких устройств, например какой-либо трубы или конвейера.
В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения создан комплект деталей, содержащих твердые и жидкие компоненты сухого концентрата солодового напитка и устройство, причем устройство содержит:
а) одну емкость для приема и смешивания твердых и жидких компонентов;
b) средство для нагревания емкости;
с) средство для понижения давления в емкости; и
d) средство для выгрузки концентрата солодового напитка из емкости.
Устройство комплекта деталей может содержать один или более признаков, которые описаны выше в данном документе со ссылкой на устройство для производства сухого концентрата солодового напитка.
Устройство и/или комплект деталей может быть использовано в способе, который описан выше в данном документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будет описан конкретный вариант выполнения настоящего изобретения только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг.1 - вид в разрезе устройства, используемого в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - вид устройства с измельчающими лопастями, используемого в устройстве, показанном на фиг.1; и
фиг.3 - вид внутренней части устройства, показывающий две измельчающие лопасти, которые показаны на фиг.2.
Со ссылкой на фиг.1-3 показан плужный смеситель 10 с усилием сдвига, кратко содержащий преимущественно цилиндрическую емкость 12, содержащую один горизонтальный вал 14, который выполнен с возможностью вращения (в направлении, показанном стрелкой 116 на фиг.3) через центр емкости. Ряд плугообразных лопаток 16 продолжаются наружу из вала 14 до положения рядом с внутренней поверхностью емкости 12 так, что когда вал вращается, лопатки проходят рядом с внутренней поверхностью и быстро перемещаются поперек основной части всей внутренней поверхности емкости. Внешняя поверхность емкости 12 покрыта рядом оболочек 18, которые разделены на различные секции, через которые могут перемещаться текучие среды, для того чтобы нагревать и охлаждать емкость во время работы.
Емкость 12 содержит пылеулавливающий купол 20, продолжающийся вертикально вверх из центрального участка в емкости. Купол 20 выполнен в виде цилиндрического удлинения. Купол 20 заканчивается съемной плоской крышкой 22 и содержит выпускное отверстие 24, которое может соединяться с вакуумной системой и системой обработки пыли (не показанной) для обработки пыли 28, при этом купол 20 также содержит впускные клапаны 26 для жидких компонентов.
Смеситель 10 может также содержать охлаждающую башню или другое устройство (непоказанное) для удаления конденсата из смеси.
В основании емкости 12 предусмотрен выпускной клапан 30, который используется для выпуска готового продукта из емкости 12.
Вал 14 приводится в движение электродвигателем 32. Вращение вала 14 в емкости 12 облегчается посредством механических уплотнений 34, 36 вала, расположенных внутри концевых крышек 38, 40, которые расположены в каждом конце емкости 12. Механические уплотнения 34, 36 вала содержат воду, протекающую через них под давлением, для того чтобы охлаждать и смазывать уплотняющие поверхности. Уплотнения защищены от температуры, давления и при желании могут также включать в себя реле уровня потока.
Емкость 12 также содержит дополнительное впускное отверстие 42 для твердых компонентов, продолжающееся вертикально из емкости, через которое в емкость 12 могут быть введены порошкообразные и твердые компоненты 44.
При использовании плужный смеситель 10 с усилием сдвига используется для производства сухого концентрата солодового напитка из различных компонентов. Вообще говоря, сыпучие твердые вещества (какао-порошок, обезжиренное сухое молоко/сухую молочную сыворотку/сливки, соль и специи) смешивают и подают в емкость 12, при этом в емкость добавляют наливные жидкости (воду, солодовый экстракт, карамелизованный сахарный сироп, специи, соевый лецитин) и смешивают вместе с получением смеси. Во время добавления электродвигатель 32 используется для вращения вала 14, при этом лопасти 16 мешалки основательно перемешивают компоненты. Емкость 12 по существу уплотнена во время перемешивания, поскольку она уплотнена на обоих концах посредством концевых крышек 38, 40, и вал 14 свободно вращается в механических поверхностных уплотнениях 34, 36.
Затем в емкость добавляют сахарный раствор и смешивают его со смесью.
Во время перемешивания оболочки 18 нагреваются посредством горячей текучей среды (такой как вода или пар) до конкретной температуры, для того чтобы нагревать смесь. Пар 28 образуется в куполе 20 и удаляется через выпускное отверстие 24 для дополнительной обработки посредством системы обработки пара (которая будет более подробно описана ниже). После гранулирования порошок охлаждают и выпускают через выпускной клапан 30 для дополнительной обработки/хранения/транспортировки. Для обеспечения охлаждения и технического обслуживания плоская крышка 22 на куполе выполнена с возможностью удаления, чтобы обеспечить вход во внутреннюю часть емкости 12.
Внутренняя часть устройства 10 также включает узлы 100 вращающихся измельчающих лопастей, которые более подробно показаны на фотоснимке на фиг.2. Узел 100 измельчающих лопастей кратко содержит вращающийся вал 102, который образует продольную ось, из которого продолжается несколько лопастных элементов 104. Лопастные элементы 104 расположены друг за другом, и каждый элемент подобен двухлопастному пропеллеру с режущими передними кромками 106 и нережущими задними кромками 108. Каждый лопастный элемент 104 расположен один за другим на валу 102 таким образом, что режущие кромки 106 смежных элементов не перекрываются и стопа образует четыре ряда режущих кромок, продолжающихся перпендикулярно от продольной оси. Вал 102 проходит через центр каждого лопастного элемента и прикреплен на одном конце к электродвигателю 110 лопастей, при этом гайка 112 на противоположном конце вала прикрепляет к нему лопастные элементы 114. При использовании в нужный момент времени включают электродвигатель 110 лопастей, для того чтобы вращать измельчающие лопасти 104 в направлении 114 по часовой стрелке, которое выполнено с возможностью измельчения комков в смеси и облегчения осуществления грануляции и достижения надлежащей объемной плотности в готовом продукте. Измельчающие лопасти 104 приводятся в движение только после добавления в смесь жидких компонентов.
Технологическая емкость 10 является очень эффективной, и введение ингредиентов осуществляется в течение более короткого времени по сравнению с обычным устройством, которое требует отдельных емкостей для смешивания и обработки.
Пример 1
Порцию сухого концентрата солодового напитка изготавливали с использованием одного плужного смесителя 10 с усилием сдвига.
Сначала рецептурные количества сухих ингредиентов (порошкового солодового экстракта; какао-порошка; порошкового карамелизованного сахарного раствора (CSS); витаминной смеси; минеральной смеси; порошкового этилванилина (EV); и мальтодекстрина) смешивали, для того чтобы получить порошкообразную смесь.
Перед введением порошкообразной смеси в плужный смеситель с усилием сдвига горячую воду подвергали циркуляции в оболочке 18 для горячей воды. Температура воды в оболочке составляла примерно 65-75°С. После достижения надлежащей температуры оболочки 18 приводили во вращение вал 14 и через впускное отверстие 44 для твердых компонентов вводили сухие ингредиенты. Включали вращающуюся измельчающую лопасть 100 внутри смесителя.
Вакуумный насос включали и подсоединяли к смесителю. Было обнаружено, что для данного способа достаточен вакуум 1-20 кПа. Порцию перемешивали в течение примерно 10 минут, при этом скорость вращения вала 14 поддерживали на уровне примерно 60-70 об/мин.
Рецептурный вес сахара предварительно растворили в рецептурном количестве воды, для того чтобы получить раствор, и в сахарный раствор добавили также жидкую глюкозу. Затем раствор нагревали до температуры от 105°С до 125°С, и изменяли и поддерживали влажность от 5% до 30%.
Прежде чем добавить сахарный раствор в плужный смеситель 10 с усилием сдвига, сбросили вакуум (чтобы обеспечить введение раствора в емкость) и емкость заполнили сахарным раствором через впускной клапан 26. Однако проведенные недавно испытания показали, что добавление сахарного раствора под вакуумом при пониженном давлении также обеспечивает получение удовлетворительного продукта. В смеситель заливали горячий раствор, при этом как вентилятор, так и плуг находились в движении. Это обеспечивало равномерное распределение раствора по всей порции. После добавления раствора снова включали вакуум и продолжали перемешивание еще в течение 15-20 минут.
Затем вакуум сбросили и выключили вакуумный насос. Остановили измельчитель 100 и вал 14, открыли выпускной клапан 30 в нижней части емкости и собрали порцию. Перед упаковкой продукт охладили до температуры менее 30°С.
В приведенной ниже таблице показаны приблизительные диапазоны сухого веса составных частей готового сухого концентрата солодового напитка.
<b>Примерный состав продукта</b>
Ингредиент
Приблизительный сухой вес, %
Порошковый солодовый экстракт
58-68
Какао-порошок
18-28
Порошок EV
Небольшое количество
Соль
0,0-0,1
Витаминная смесь
0,0-0,5
Минеральная смесь
0,0-0,5
Порошок CSS
1,5-3,5
Мальтодекстрин
0,75-18
Сахарный сироп
0-15
Продукт для приготовления напитка был изготовлен в соответствии с рецептом, содержащим в процентном содержании по весу 65% порошкового солодового экстракта, 20% какао-порошка, небольшие количества порошка EV, соли, витаминной смеси, минеральной смеси, 2% порошка CS, 4% мальтодекстрина и 8% раствора сахара.
Полученный в результате сухой концентрат солодового напитка имел такие же хорошие параметры вкуса и качества, когда его смешивали с горячей или холодной водой или молоком, как и существующие продукты, при этом использование одного плунжерного смесителя со сдвиговым усилием позволило снизить себестоимость. За счет использования сахарного раствора вместо кристаллического сахара был получен ряд преимуществ. В отличие от способа простого смешивания в печи использование сахарного раствора обеспечивает влажность, требующуюся для получения оптимального аромата, вкуса и однородного цвета, при этом аромат находится в диапазоне, который довольно близок к обычному способу в печи. При использовании, по меньшей мере, одного другого ингредиента, который является более гигроскопичным, чем сахар (например, солодовый порошок), сахар склонен достаточно быстро кристаллизоваться и удалять влагу из сахара. Использование оптимальных условий температуры и давления обеспечивает очень быстрое просушивание и гранулирование порошкообразной смеси. Предполагается, что влага из сахарного раствора выступает в качестве связующего вещества для гранулирования, а также обеспечивает (а) получение однородного цвета и (b) получение аромата.
Пример 2
Другую порцию сухого концентрата солодового напитка изготавливали с использованием одного плужного смесителя 10 с усилием сдвига по почти такому же рецепту, который описан в примере 1. Однако вместо жидкого сахара был использован кристаллический сахар, причем данный кристаллический сахар вводили во время стадии первоначального смешивания сухих ингредиентов.
Полученный в результате сухой солодовый напиток имел сравнимые параметры вкуса и качества, когда его смешивали с горячей водой или молоком, как и существующие продукты, при этом использование одного плужного смесителя с усилием сдвига позволило значительно снизить себестоимость.
Описанные выше варианты выполнения приведены не для ограничения объема охраны, определяемого формулой изобретения, а для описания примеров того, как изобретение может быть осуществлено на практике.