ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ РАСТВОРИМЫЙ КОФЕ, СОДЕРЖАЩИЙ СЖАТЫЙ ГАЗ
FOAM-FORMING INSTANT COFFEE CONTAINING COMPRESSED GAS

Настоящее изобретение относится к композиции быстрорастворимого сухого напитка и, в частности, к композиции, которая при разведении водой дает напиток, имеющий на поверхности пену.
Кофейный экстракт получают путем введения в контакт жареного или измельченного кофе с кипящей водой или с водой, близкой к кипению, в течение определенного времени варки. Экстракт, в том числе растворенные вещества, затем отделяют от нерастворенных веществ с получением конечного напитка, который используется сразу. Однако сегодня и длительное время при существующей сильной тенденции к удобным продуктам питания для части потребителей кофе предпочтительно использование быстрорастворимого кофе.
Быстрорастворимый кофе в основном представляет собой высушенный водный экстракт жареного, измельченного кофе. Зерна, используемые для получения быстрорастворимого кофе, смешивают, обжаривают и измельчают так, как и при изготовлении обычного кофе. Чтобы получить быстрорастворимый кофе, обжаренный, измельченный кофе затем загружают в колонну, называемую перколятором, через который насосом пропускают горячую воду, получая в результате концентрированный кофейный экстракт. Экстракт затем сушат, обычно или распылительной сушкой или сублимационной сушкой, получают конечный порошкообразный кофе, который поставляется потребителю в твердом состоянии. При добавлении горячей воды к сухому кофейному порошку кофе получают без необходимости проводить обычные и более сложные стадии варки.
Как объясняется в канадском патенте №670794 (Standard Brands Incorporated), высушенный распылительной сушкой быстрорастворимый кофе включает полые сферы или агрегаты, которые образуют тонкую и устойчивую пену при добавлении горячей воды к порошку кофе. Это составляет отличие от более грубой и быстрее оседающей пены, которая образуется при выливании в чашку горячего водного экстракта жареного кофе. Следовательно, так как обычно приготовленный кофе не имеет такой пены, пена, которую дает высушенный распылительной сушкой быстрорастворимый кофе, нежелательна. В соответствии с этим разработано много технологий для снижения, изменения или исключения характеристик пенообразования высушенного распылительной сушкой быстрорастворимого кофе. Например, в канадском патенте №670794 небольшое количество моноглицерида высшей жирной кислоты вводят в высушенный распылительной сушкой кофе, чтобы изменить внешний вид пены, образующейся при контакте кофе с горячей водой. Новая пена имеет характеристики пены приготовленного в чашке кофе, а не более устойчивой тонкой пены, обычно ассоциирующейся с высушенным распылительной сушкой быстрорастворимым кофе.
С другой стороны, образование пены на кофе не всегда нежелательно. В частности, кофе эспрессо представляет собой определенный тип кофейного напитка, который пользуется все большей популярностью у потребителей. Кофе эспрессо обычно содержит тонко измельченные жареные зерна, которые готовят быстро с помощью воды под давление/пара, что соответственно приводит к образованию пены в чашке. Конечный напиток эспрессо создает аспекты густоты и вкуса, сильно отличающиеся от обычных чашек кофе. Эспрессо, как указывается, имеет насыщенный вкус и темный внешний вид и сопровождается шапкой светлоокрашенной пенки или пены, которую ревностные поклонники напитка эспрессо считают решающей. Пена включает коллоидные масляные капли и твердые частицы, которые придают эспрессо характерную консистенцию и ощущение во рту. Следует отметить, что пенка или пена, характерные для кофе эспрессо, совсем не похожи на пену, образующуюся от высушенного распылительной сушкой быстрорастворимого кофе, описанного выше.
Можно было бы ожидать, что из-за его уникального вкуса и других характеристик кофе эспрессо приготовить нелегко. Чтобы получать постоянно высококачественный напиток эспрессо, процесс готовки должен контролироваться очень тщательно, то есть очень короткое время варки, определенное давление, температуры, объемы воды, подаваемой на измельченный кофе, необходимость точной регулировки и т.д. Следовательно, устройства для приготовления эспрессо относительно сложные, большие и дорогие и требуют некоторой квалификации для работы. Таким образом, было бы предпочтительно найти альтернативный способ приготовления напитка эспрессо, способ, который является проще и легче при применении.
Хотя вкус кофе эспрессо можно имитировать за счет использования темного обжаренного кофе Арабика и соответствующих условий процесса экстракции, характеристики пенообразования эспрессо повторить нелегко, так как вспенивание обжаренного и измельченного кофе преимущественно вызвано паром высокого давления, который подается устройством для приготовления эспрессо. Пар высокого давления обеспечивает источник барботирующего газа, который при содействии поверхностно-активных компонентов, присутствующих в кофе, образует пенистые ячейки. Напиток эспрессо также является результатом эмульгирования масла в напиток и пену. Полученная пена состоит из воды, газа, поверхностно-активных компонентов и масла и имеет сметанообразный внешний вид и консистенцию.
Общепринято, что белок, присутствующий в необжаренных зернах кофе, не сохраняется в жареном кофе или в растворимом порошке кофе, полученном из экстрактов жареного кофе. Кофейный белок быстро и в значительной степени денатурируется и разлагается за счет высоких температур и химических реакций, которые имеют место во время жарки и экстракции (см., например, Coffee, Volume 1: Chemistry, R.J.Clarke, R.Macrae, Eds., Elsevier Applied Science Publishers, New York, 1987, pp.138-143). Как сообщается в публикации Coffee, Recent Developments, R.J.Clarke, O.G.Vitzthum, Eds., Blackwell Science Ltd., London, 2001, p.155, кофейные напитки содержат «трансформированный белковый материал, объединенный под общим названием меланоидины». Соответственно растворимые кофейные порошки, в том числе полученные из жареного кофе порошки растворимого эспрессо, расцениваются как не содержащие белок. В отличие от обычных пищевых пен, которые стабилизируются белками, такими как белки, находящиеся в молоке, яйцах, пшенице и т.д., полагают, что углеводы, в особенности полисахариды кофе стабилизируют пену эспрессо. Как сообщается в публикации Coffee, Recent Developments, p.15, стабильность пены эспрессо непосредственно связана с концентрацией присутствующего полисахарида, и стабилизирующий пену эффект приписывается вязкости, придаваемой экстракту галактоманнаном.
В патенте США №5882717 (Panesar et al.), который включен сюда путем ссылки, раскрыт способ изготовления высушенного распылительной сушкой быстрорастворимого кофе с использованием процесса вспенивания кофейного экстракта впрыскиваемым газом, после чего следует гомогенизация вспененного кофейного экстракта для уменьшения размера пузырьков газа, а затем распылительная сушка гомогенизированного экстракта с получением растворимого порошка кофе эспрессо, имеющего пространства, образованные пузырьками газа. В результате образуются конечные захваченные пузырьки газа при атмосферном давлении за счет газа, распределенного в жидком экстракте до распылительной сушки.
В патенте США №6713113, который включен сюда путем ссылки, описан порошкообразный растворимый пенообразующий ингредиент, который имеет матрицу, содержащую углевод, белок и захваченный сжатый газ. Газ высвобождается при добавлении порошка к жидкости.
В патентной публикации США №2003/0026836, включенной сюда путем ссылки, описан способ получения таблеток или порошков фармацевтических средств или пищевых продуктов на основе углеводов, который включает воздействие на таблетки или порошки, которые содержат основу напитка, такую как растворимый кофе, вспененный порошок, сахар и сливки, давления и температуры с получением таблетки или порошка с повышенной растворимостью или диспергируемостью при контакте с водой. Кроме того, описан способ, который способствует растворению или диспергированию таблетки или не образующего пены порошка путем воздействия на таблетку или порошок сжатого газа так, что газ захватывается ими, чтобы способствовать растворению или диспергированию таблетки или порошка при контакте с водой. В приведенных рабочих примерах показано улучшенное растворение таблеток на основе углевода, состоящих из высушенного распылительной сушкой кофе и любой углеводной кристаллической сахарозы или порошка вспененного углевода и высушенного распылительной сушкой порошка сливок, содержащих захваченный газ. Однако в патентной публикации США №2003/0026836 ни в одном из рабочих примеров производства не представлен пенообразующий растворимый порошок кофе или пенообразующий растворимый порошок эспрессо, содержащий захваченный сжатый газ. Также ни в одном из рабочих примеров не показано улучшенное растворение или диспергируемость кофейного порошка, одного или в сочетании с другими ингредиентами, содержащими захваченный газ.
В патентах США №№4830869 и 4903583 (Wimmers, et al.), включенных сюда путем ссылки, описан способ изготовления кофейного напитка, имеющего толстый слой вспененного кофе на его поверхности, аналогичный по внешнему виду кофе капучино. Отмеренное количество высушенного распылительной сушкой быстрорастворимого кофе и небольшое количество холодной воды смешивают при интенсивном перемешивании с образованием вспененного кофейного концентрата. Затем добавляют горячую воду с получением кофейного напитка.
В патенте США №4618500 (Forquer), который включен сюда путем ссылки, описан способ получения заваренного кофейного напитка типа эспрессо, который имеет шапку пены на поверхности напитка. Для получения пены в сваренный кофейный напиток вводят относительно сухой пар.
В патенте США №3749378 (Rhodes), который включен сюда путем ссылки, описано устройство для вспенивания кофейного экстракта. Газ вводят в кофейный экстракт, и вспененный кофе затем подвергают распылительной сушке с получением растворимого кофейного продукта, имеющего низкую насыпную плотность.
Хотя растворимые порошки кофе эспрессо доступны, все еще остается необходимость в композиции растворимого сухого кофе эспрессо, которая при разбавлении дает характеристику пены, требуемую истинными ценителями эспрессо. Например, прежние полученные напитки эспрессо не дают достаточной пены, пена исчезает слишком быстро или присутствует сочетание того и другого. Таким образом, необходим быстрорастворимый сухой кофейный продукт эспрессо, который обеспечивает характеристики пены обычно получаемого напитка эспрессо.
Настоящее изобретение в одном из его вариантов относится к созданию композиции быстрорастворимого сухого напитка, содержащей растворимый кофе, имеющий внутренние пространства, заполненные сжатым газом. В одном из конкретных вариантов при разбавлении водой растворимый кофе высвобождает расширяющиеся пузырьки.
В другом варианте изобретение относится к разработке способа получения быстрорастворимого напитка, содержащего растворимый кофе. Способ включает нагревание высушенного растворимого кофе при достаточном давлении, чтобы принудительно ввести газ во внутренние пространства высушенного растворимого кофе. Нагретый кофейный порошок охлаждают и затем сбрасывают давление, получая растворимый кофе, имеющий внутренние пространства, заполненные сжатым газом.
Эти и другие объекты настоящего изобретения будут понятны из подробного описания, которое показано с помощью предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Далее следует подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые рассматриваются вместе с прилагаемым чертежом, на котором представлено схематичное изображение процесса настоящего изобретения.
На чертеже подобные элементы обозначены подобными позициями.
Настоящее изобретение относится к композиции быстрорастворимого сухого напитка, содержащей растворимый кофе, имеющий внутренние пространства, заполненные сжатым газом. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления такого растворимого напитка с улучшенными характеристиками пенообразования в чашке. Схематичное изображение предпочтительного способа показано на чертеже. В предпочтительном способе высушенный распылительной сушкой кофе 12 помещают в автоклав 14. Высушенный распылительной сушкой кофе 12 может быть получен из жидкого кофейного экстракта, в который введен газ, например подвергнут газированию, до проведения распылительной сушки. С другой стороны, высушенный распылительной сушкой кофе может быть получен сушкой жидкого кофейного экстракта, который не был подвергнут газированию. Высушенный распылительной сушкой кофе находится в форме или порошка или гранулированного продукта.
В автоклаве 14 повышают давление с помощью газообразного азота 16, подаваемого в автоклав 14 под желаемым давлением, регулируемым с помощью регулятора давления 20. Хотя в данном варианте осуществления используется азот, может быть использован любой другой газ пищевого качества, включая воздух, углекислый газ и закись азота.
Затем автоклав помещают в предварительно нагретую печь или баню, или помещают в обогревающую рубашку, нагретую путем циркуляции электрического тока или горячей жидкости в позиции 18. Высушенный кофейный продукт нагревают при температуре в интервале от 20 до 150°С в течение от 1 до 300 мин, предпочтительно в интервале температур от 40 до 130°С в течение от 5 до 200 мин, и более предпочтительно при температурах в интервале от 60 до 110°С в течение от 10 до 150 мин. Давление в автоклаве находится в интервале от 20 до 3000 фунт/кв.дюйм, предпочтительно в пределах интервала от 100 до 2000 фунт/кв.дюйм и более предпочтительно в интервале от 500 до 1500 фунт/кв.дюйм. Нагревание может привести к тому, что начальное давление, созданное в автоклаве, значительно увеличивается. Максимальное давление, достигнутое внутри автоклава во время нагревания, может быть приблизительно оценено путем умножения начального давления на отношение температуры нагревания к начальной температуре с использованием температурных единиц Кельвина. Например, повышение давления в автоклаве до 1000 фунт/кв.дюйм при 25°С (298 К) и затем нагревания до 100°С (373 К) приведет к повышению давления внутри автоклава до около 1250 фунт/кв.дюйм.
После нагревания находящийся под давлением высушенный кофе охлаждают до комнатной температуры путем переноса автоклава 14 в охлаждающую рубашку 24, которая охлаждается водой. После охлаждения в автоклаве 14 сбрасывают давление на стадии 26 для извлечения конечного обработанного под давлением растворимого кофейного продукта 28.
3
3
3
3
Полученный растворимый кофе имеет насыпную плотность и набивную плотность в интервале от 0,1 до 0,7 г/см, обычно от 0,2 до 0,6 г/см, скелетную плотность в интервале от 0,3 до 1,4 г/см, обычно от 0,5 до 1,3 г/см, объем внутренних пространств в интервале от 5 до 80%, обычно от 10 до 65%, и содержит сжатый газ под давлением в интервале от 20 до 3000 фунт/кв.дюйм, предпочтительно от 100 до 2000 фунт/кв.дюйм и более предпочтительно 300-1500 фунт/кв.дюйм. Растворимый кофе, содержащий захваченный сжатый газ, обычно имеет размер частиц приблизительно от 1 до 5000 мкм, предпочтительно приблизительно от 5 до 2000 мкм, и более предпочтительно приблизительно от 10 до 1000 мкм.
Способ настоящего изобретения может быть применен к множеству сортов растворимого кофе, включая высушенный распылительной сушкой, высушенный распылительной сушкой с введением газа, экструзией с введением газа, сублимационной сушкой и т.д., как показано в приведенных примерах. Применение данного способа на высушенном распылительной сушкой кофе является предпочтительным.
3
3
3
3
3
3
3
3
Насыпную плотность (г/см) определяют путем измерения объема (см), который данная масса (г) растворимого кофе занимает при ссыпании через воронку в градуированный цилиндр. Набивную плотность (г/см) определяют путем ссыпания растворимого кофе в градуированный цилиндр при встряхивании цилиндра до тех пор, пока кофейный продукт не утрясется до своего наименьшего объема, определения объема, взвешивания продукта и деления массы на объем. Скелетную плотность (г/см) определяют путем измерения объема взвешенного количества растворимого кофе с использованием гелиевого пикнометра (Micromeritics AccuPyc 1330) и деления массы на объем. Скелетная плотность представляет собой величину плотности кофейного продукта, который включает объем любых пространств, присутствующих в отдельных частицах растворимого кофе, которые закрыты для атмосферы, и исключает промежуточный объем между частицами кофе и объем любых пространств, присутствующих в отдельных частицах растворимого кофе, которые открыты для атмосферы. Объем указанных закрытых пространств, называемых в данном случае внутренними пространствами, также получают при измерении скелетной плотности растворимого кофейного продукта после измельчения в ступке пестиком для удаления или вскрытия всех внутренних пространств для атмосферы. Такой тип скелетной плотности, называемой истинной плотностью (г/см), представляет собой фактическую плотность только твердого материала, составляющего растворимый кофейный продукт. Объем внутренних пространств (%), объемный процент внутренних пространств, содержащихся в частицах, составляющих растворимый кофейный продукт, определяют путем вычитания обратного значения истинной плотности (см/г) из обратного значения скелетной плотности (см/г) и затем умножением скелетной плотности (г/см) на 100%.
Настоящее изобретение предлагает растворимый кофейный продукт 28 в соответствии с изобретением, который физически модифицирован, причем модифицированный растворимый кофейный продукт имеет внутренние пространства, заполненные сжатым газом, причем сжатый газ образует пену при разбавлении растворимого кофе водой. То есть нагревание коммерческого высушенного распылительной сушкой кофейного продукта при высоком давлении принудительно вводит газ во внутренние пространства. Нагревание выше температуры стеклования растворимого кофейного продукта повышает количество сжатого газа, который принудительно введен во внутренние пространства размягченной позже проницаемой для газа кофейной структуры. Охлаждение нагретого и находящегося под давление высушенного кофейного продукта до сбрасывания давления приводит к охлажденному растворимому кофейному продукту, удерживающему сжатый газ во внутренних пространствах. Когда сжатый растворимый кофейный продукт смешивают с водой, пространства со сжатым газом высвобождают большой объем способных увеличиваться в объеме пузырьков, которые поднимают поверхность напитка и создают пену.
Температура стеклования может быть измерена с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии или с помощью термомеханического анализа. Температура стеклования обозначает вторичное фазовое изменение, характеризующееся превращением растворимого кофейного продукта из жесткого стеклообразного состояния в размягченное каучукоподобное состояние. В общем случае растворимость газа и скорости диффузии выше в материалах при температурах выше их температуры стеклования.
Температура стеклования растворимого кофе обычно находится в интервале от 40 до 100°С, но может быть выше или ниже в зависимости от конкретного химического состава и уровня влагосодержания. В общем случае более низкая среднемолекулярная масса и/или более высокая влажность будут понижать температуру стеклования. Температура стеклования может быть специально повышена или понижена простым уменьшением или увеличением соответственно содержания влаги в кофейном продукте с использованием любого подходящего способа, известного специалистам в данной области.
Когда растворимый кофе подвергают воздействию высокого давления при температуре стеклования или выше температуры стеклования, для некоторых кофейных частиц обычной является способность разрываться с громким треском в течение короткого времени после сбрасывания давления вследствие разрыва локализованных областей кофейной структуры, которая является слишком слабой, чтобы удерживать сжатый газ. Исследования под микроскопом такого кофейного продукта обычно показывает более высокое количество разрушенных полых сфер, чем изначально присутствует в необработанном кофе, что повышает насыпную плотность порошка. Нагретый продукт часто приобретает более темный насыщенный внешний вид, что может давать преимущество в случае быстрорастворимого продукта эспрессо.
Напротив, когда растворимый кофе подвергают воздействию высокого давления при температуре ниже температуры стеклования и сбрасывают давление, разрывы для частиц обычно менее характерны. Однако частицы производят слабый шипящий звук в течение короткого времени после сброса давления. Внешний вид порошка и насыпная плотность обычно меняются незначительно при таких мягких условиях, но скелетная плотность и объем внутренних пространств обычно меняются значительно.
Рассматриваемый способ может быть использован для производства улучшенного быстрорастворимого напитка эспрессо или для повышения пенообразующей способности смесей быстрорастворимого капучино. Для максимального повышения содержания газа и пенообразующей способности проверен широкий интервал времени нагревания (от 5 до 150 мин), температур (от 25 до 105°С) и давления газа (от 500 до 1300 фунт/кв.дюйм).
Рассматриваемый обработанный под давлением кофейный продукт растворяется в воде с образованием стабильной пены без использования добавок. Кроме того, конечный обработанный под давлением порошок может быть произведен так, чтобы он имел значительно более высокую насыпную плотность, более высокую пенообразующую способность и более темный цвет, чем пенообразующие кофейные продукты низкой плотности, описанные в предшествующем уровне техники. Обработанный под давлением кофейный продукт может быть использован в качестве образующего пену быстрорастворимого продукта эспрессо или может быть смешан с другим сухим пищевым продуктом и другими ингредиентами напитков, такими как отдушки, подслащивающие вещества и сливки, с получением широкого разнообразия пенообразующих быстрорастворимых кофейных продуктов. Обработанный под давлением кофейный продукт особенно подходит для использования в пенообразующем быстрорастворимом капучино или смесях напитка такого типа, которые готовят c пенообразующей композицией сухих сливок, описанной в патенте США №4438147 и ЕР 04558310 или в патенте США 6129943, в качестве средства повышения объема пены напитка, получаемого при разбавлении жидкостью. В этих и в других кофейных смесях обработанный под давлением кофейный продукт может быть смешан с необработанным кофейным продуктом или может заменять его, чтобы соответствующим образом увеличить объем пены напитка без необходимости вводить в кофейные смеси посторонние ингредиенты, такие как химические газирующие реагенты, описанные в патентах США №№5721003 и 5780092, или вспенивающие композиции, описанные в патенте США №6713113 и в публикации WO-A-2004/019699.
В отличие от патента США №5882717 и патентной публикации США №2003/0026836, в которых описан кофе, содержащий захваченные пузырьки газа при обычном, то есть при атмосферном давлении, рассматриваемый растворимый кофе имеет внутренние пространства, заполненные сжатым газом. В результате такой сжатый газ приводит к значительно более высокой вспенивающей способности, когда сжатый газ высвобождается при разбавлении водой растворимого обработанного под давлением кофе.
Кроме того, следующие примеры представлены для иллюстрации заявленного изобретения и, как полагают, никоим образом не ограничивают объем изобретения, который определен прилагаемой формулой изобретения.
Пример 1
3
Помещают 5 г высушенного распылительной сушкой порошка растворимого кофе, имеющего температуру стеклования 51°С, в автоклав объемом 75 см (цилиндр для отбора проб газа из нержавеющей стали, производства Whitley Corporation; используется во всех примерах, кроме примера 8) и повышают давление с помощью азота с давлением 1000 фунт/кв.дюйм. Автоклав помещают в печь при 80°С на 2,5 час. Автоклав извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры в потоке холодной водопроводной воды. Затем охлажденный автоклав открывают для сброса давления. Полученный порошок является более темным, чем исходный высушенный распылительной сушкой растворимый кофейный порошок.
3
3
3
3
3
3
В течение первых пяти минут после извлечения порошка из автоклава небольшая часть частиц кофе разрывается с громким треском и разлетается из чашки весов, на которую они были помещены. До обработки давлением кофейный порошок имел насыпную плотность 0,21 г/см, набивную плотность 0,27 г/см, скелетную плотность 1,00 г/см и объем внутренних пространств около 32%. После обработки под давлением кофейный порошок имеет насыпную плотность 0,36 г/см, набивную плотность 0,48 г/см, скелетную плотность 1,32 г/см и объем внутренних пространств около 11%.
3
Объемы внутренних пространств рассчитывают относительно истинной плотности 1,47 г/см, измеренной для такого растворимого кофе с помощью гелиевого пикнометрического анализа порошка после измельчения в ступке пестиком для удаления или вскрытия всех пространств для атмосферы. Использование равной массы обработанного (то есть содержащего сжатый газ) порошка кофе вместо необработанного кофе в быстрорастворимой смеси капучино с использованием массового соотношения приблизительно одна часть кофе, две части сахара и три части пенообразующих сливок дает высоту пены приблизительно на 90% больше при разбавлении 11 г смеси капучино 130 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 250 мл, имеющем внутренний диаметр 65 мм. Только смесь капучино, содержащая обработанный кофейный порошок, производит треск при разбавлении. Быстрорастворимые напитки капучино, полученные с использованием необработанного или обработанного кофейного порошка, имеют прекрасный вкус.
Разбавление 1,0 г обработанного порошка кофе 50 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 100 мл, имеющем внутренний диаметр 46 мм, дает темный быстрорастворимый напиток эспрессо приблизительно высотой 30 мм с желаемой светло-коричневой пеной, которая покрывает поверхность напитка до высоты 8 мм. Разбавление 1,0 г необработанного кофейного порошка при тех же условиях дает более светлый кофейный напиток без сплошного покрытия пеной. Только обработанный кофейный порошок производит треск при разбавлении. Быстрорастворимые напитки эспрессо, приготовленные с использованием необработанного или обработанного кофейного порошка, имеют прекрасный вкус.
3
3
Данные по плотности пены разбавленной смеси капучино и увеличенному объему пены, обеспечиваемой обработанным и необработанным кофе, используют для оценки количества (скорректированного к комнатной температуре и давлению) газа, высвобождаемого каждым порошком. Установлено, что необработанный порошок кофе высвобождает приблизительно только 2,5 см газа на 1 г кофе, тогда как обработанный порошок кофе высвобождает около 14 см газа на 1 г кофе. Оценка того же обработанного порошка кофе в такой же смеси капучино через несколько месяцев показывает, что повышенная пенообразующая способность обработанного порошка со временем уменьшается незначительно.
Рассмотрение объема внутренних пространств обработанного порошка кофе подтверждает, что приблизительно половина газа, высвобожденного порошком, содержится во внутренних порах под давлением и приблизительно половина содержится в твердом веществе в растворенном состоянии. Полагают, что газ, растворенный в размягченном проницаемом для газа кофейном веществе во время нагревания, диффундирует во внутренние пространства до тех пор, пока не будет достигнуто уравнивание давлений или до охлаждения порошка. Таким образом, ожидается, что охлажденные частицы должны удерживать как газ, захваченный во внутренних пространствах под давлением, так и газ, растворенный в твердом кофейном веществе. Это мнение подтверждается обработкой при тех же условиях по времени, температуре и давлении, описанных выше, измельченного растворимого кофейного порошка без внутренних пространств, который после обработки дает приблизительно половину увеличенного объема пены обработанного неизмельченного порошка растворимого кофе, содержащего внутренние пространства.
Пример 2
3
Другой образец массой 5 г высушенного распылительной сушкой порошка растворимого кофе примера 1 помещают в автоклав объемом 75 см и повышают давление азотом с давлением 1000 фунт/кв.дюйм при 25°С в течение 5 мин. Автоклав открывают для сброса давления. Полученный порошок имеет тот же цвет, насыпную плотность и внешний вид, что и необработанный высушенный распылительной сушкой порошок растворимого кофе.
3
3
В течение первых пяти минут после извлечения порошка из автоклава слышны слабые хлопки/треск, но разрывы частиц не видны. До обработки давлением порошок кофе имел скелетную плотность 1,00 г/см и объем внутренних пространств около 32%. После указанной обработки порошок кофе имеет скелетную плотность 1,25 г/см и объем внутренних пространств около 15%. Объемы внутренних пространств рассчитывают с использованием описанного выше способа. Использование такой же массы обработанного (то есть содержащего сжатый газ) порошка кофе вместо необработанного кофе в смеси быстрорастворимого капучино с использованием соотношения приблизительно одна часть кофе, две части сахара и три части пенообразующих сливок дают высоту пены приблизительно на 30% больше при разбавлении 11 г смеси капучино 130 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 250 мл, имеющем внутренний диаметр 65 мм.
3
3
Данные по плотности пены разбавленной смеси капучино и увеличенному объему пены, создаваемой обработанным и необработанным кофе, используют для оценки количества (скорректированного к комнатной температуре и давлению) газа, высвобожденного каждым порошком. Установлено, что необработанный порошок кофе высвобождает приблизительно только 2,5 см газа на 1 г кофе, тогда как обработанный порошок кофе высвобождает около 7,5 см газа на 1 г кофе. Однако оценка того же обработанного порошка кофе той же смеси капучино через два дня показывает, что пенообразующая способность обработанного порошка уменьшается до промежуточного уровня.
Обработка давлением значительно уменьшает объем внутренних пространств порошка кофе, указывая на то, что большая часть пространств, несомненно, открыта для атмосферы за счет сил, существующих при повышении давления и/или сбрасывании давления. По-видимому, некоторое количество сжатого газа, принудительно веденного во внутренние пространства, удерживается временно, как могло бы иметь место, если сжатый газ принудительно введен в пространства, имеющие относительно большие объемы через очень маленькие отверстия, что предупреждает быстрое высвобождение сжатого газа в атмосферу после сброса давления в автоклаве. Временное повышение пенообразующей способности, обеспечиваемой порошками растворимого кофе, обработанными под давлением при температурах ниже их температуры стеклования, может все же обеспечить значительную пользу, если порошок кофе разбавляют до того, как весь сжатый газ улетучится в атмосферу.
Пример 3
В приведенной ниже таблице суммированы результаты, полученные при обработке дополнительных образцов массой 5 г высушенного распылительной сушкой порошка растворимого кофе примера 1 в условиях, приведенных в способе примера 1, когда одинаковой массой каждого обработанного порошка кофе заменяют необработанный порошок кофе в смеси растворимого капучино примера 1. Этот пример показывает комбинированное влияние времени обработки, температуры и давления на относительную пенообразующую способность порошка кофе при разбавлении смеси капучино.
<b>Время (мин)</b>
<b>Температура (</b>°<b>С)</b>
<b>Начальное давление (фунт/кв.дм)</b>
<b>Приблизительное максимальное давление (фунт/кв.дм)</b>
<b>Газ</b>
<b>% увеличения высоты пены капучино (в стакане объемом 250 мл)</b>
5
25
1000
1000
N<sub>2</sub>
30
150
60
600
700
CO<sub>2</sub>
30
90
60
1000
1150
N<sub>2</sub>
40
20
105
1000
1300
N<sub>2</sub>
50
150
60
1000
1150
N<sub>2</sub>
60
150
70
1000
1200
N<sub>2</sub>
70
120
80
500
600
N<sub>2</sub>
80
60
100
1000
1300
N<sub>2</sub>
90
60
90
1000
1250
N<sub>2</sub>
90
120
100
1000
1300
N<sub>2</sub>
90
150
80
1000
1200
N<sub>2</sub>
90
Пример 4
3
Высушенный распылительной сушкой порошок кофе (6 г), имеющий температуру стеклования 53°С, помещают в автоклав объемом 75 см и повышают давление азотом с давлением 1000 фунт/кв.дюйм. Автоклав помещают в печь при 100°С на 40 мин. Автоклав извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры потоком холодной водопроводной воды. Затем охлажденный автоклав открывают для сброса давления. Полученный порошок более темный, чем исходный высушенный распылительной сушкой порошок растворимого кофе.
3
3
3
3
3
3
В течение первых пяти минут после извлечения порошка из автоклава небольшая фракция частиц кофе разрывается с громким треском и разлетается из чашки весов, на которую они были помещены. До обработки давлением порошок кофе имел насыпную плотность 0,21 г/см, набивную плотность 0,28 г/см, скелетную плотность 1,03 г/см и объем внутренних пространств около 29%. После обработки под давлением порошок кофе имеет насыпную плотность 0,25 г/см, набивную плотность 0,35 г/см, скелетную плотность 1,28 г/см и объем внутренних пространств около 12%.
3
Объемы внутренних пространств рассчитывают относительно истинной плотности 1,45 г/см, измеренной для такого растворимого кофе с помощью гелиевого пикнометрического анализа порошка после измельчения в ступке пестиком для удаления или вскрытия всех пространств для атмосферы. Использование равной массы обработанного (то есть содержащего сжатый газ) порошка кофе вместо необработанного кофе в смеси быстрорастворимого капучино с использованием массового соотношения приблизительно одна часть кофе, две части сахара и три части оптимизированных пенообразующих сливок дает высоту пены приблизительно на 70% больше при разбавлении 12 г смеси капучино 130 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 250 мл, имеющем внутренний диаметр 65 мм. Оптимизированные пенообразующие сливки, используемые в этом примере, имеют больший объем внутренних пространств, содержащих газ с атмосферным давлением, и образуют высоту пены приблизительно на 50% больше, чем пенообразующие сливки, используемые в примерах 1-4, когда они смешаны с таким же необработанным порошком кофе и сахаром в тех же пропорциях и разбавлены водой при тех же условиях. Только смесь капучино, содержащая обработанный порошок кофе, издает треск при разбавлении.
Быстрорастворимые напитки капучино, полученные с использованием необработанного или обработанного порошка кофе, имеют прекрасный вкус. Однако высвобождение большего объема газа из обработанного порошка кофе при контакте с водой снижает смачиваемость частиц, что ухудшает распределение и растворимость обработанного порошка в сравнении с необработанным порошком. Смесь капучино, содержащая необработанный порошок кофе, распределяется и растворяется, по существу, мгновенно (в пределах пяти секунд) после добавления воды без необходимости перемешивания. Напротив, смесь капучино, содержащая обработанный порошок кофе, не распределяется и не растворяется мгновенно при добавлении воды, что проявляется в присутствии нерастворенного несмоченного порошка, покрывающего большую часть дна и стенок стакана. Без перемешивания необходимо около 30 сек, чтобы смесь капучино, содержащая обработанный порошок кофе, растворилась полностью. Однако такое ухудшение распределения и растворимости порошка соответствующим образом компенсируется за счет перемешивания разбавленной смеси, содержащей обработанный порошок кофе, для ускорения распределения и растворения. Тип и степень ухудшенного распределения и ухудшенной растворимости из-за высвобождения захваченного сжатого газа, показанная в этом примере, является типичной для пенообразующих растворимых порошков кофе, содержащих захваченный сжатый газ, полученный в соответствии с настоящим изобретением.
Разбавление 1,0 г обработанного порошка кофе 50 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 100 мл, имеющем внутренний диаметр 46 мм, дает темный быстрорастворимый напиток эспрессо высотой 30 мм с требуемой светло-коричневой пеной, которая покрывает поверхность напитка до высоты 10 мм. Разбавление 1,0 г необработанного порошка кофе при тех же условиях дает более светлый кофейный напиток без сплошного покрытия пеной. Только обработанный порошок кофе издает треск при разбавлении.
Быстрорастворимые напитки эспрессо, полученные с использованием необработанного или обработанного порошка кофе, имеют прекрасный вкус. Однако быстрорастворимый напиток эспрессо, полученный с использованием обработанного порошка кофе, выгодно имеет немного более темный цвет и более сильный вкус кофе, чем напиток, приготовленный с использованием необработанного порошка кофе. Необработанный порошок кофе при добавлении воды распределяется и растворяется, по существу, мгновенно, давая напиток быстрорастворимого эспрессо. Однако напиток быстрорастворимого эспрессо, полученный с использованием обработанного порошка кофе, содержит небольшое количество нераспределенного нерастворенного порошка в пене, для которого требуется около десять секунд для полного растворения в отсутствие перемешивания. Такой тип ухудшения, вызванный высвобождением захваченного сжатого газа, показанный в этом примере, является обычным для пенообразующих порошков растворимого кофе, содержащих сжатый газ, полученных в соответствии с настоящим изобретением.
3
3
Данные по плотности пены разбавленной смеси капучино и увеличенному объему пены, создаваемой обработанным и необработанным кофе, используют для оценки количества (скорректированного к комнатной температуре и давлению) газа, высвобожденного каждым порошком. Установлено, что необработанный порошок кофе высвобождает приблизительно только 2,5 см газа на 1 г кофе, тогда как обработанный порошок кофе высвобождает около 16,5 см газа на 1 г кофе. Оценка того же обработанного порошка кофе той же смеси капучино через несколько недель показывает, что пенообразующая способность обработанного порошка со временем сильно не уменьшается.
Пример 5
Еще один образец массой 2 г необработанного высушенного распылительной сушкой порошка растворимого кофе примера 4 смешивают с 10 г сахара. Смесь разбавляют 240 мл холодного снятого молока в химическом стакане объемом 400 мл, имеющем внутренний диаметр 72 час с получением холодного напитка капучино высотой около 65 мм, который полностью покрыт пеной при высоте около 4 мм. Необработанный порошок заменяют такой же массой другого образца обработанного порошка кофе примера 4. Разбавление смеси таким же способом дает напиток с высотой около 65 мм, который полностью покрыт пеной высотой около 10 мм. Пенка, создаваемая обработанным и необработанными порошками, имеет сметанообразную консистенцию и небольшой размер пузырьков, типичных для капучино, но только смесь, содержащая обработанный порошок издает треск при разбавлении. Сплошное покрытие из пены не образуется в холодном напитке капучино без добавления обработанного или необработанного порошка. Все напитки капучино имеют прекрасный вкус.
Пример 6
3
Высушенный распылительной сушкой порошок растворимого кофе эспрессо (6 г), изготовленный по методике патента США №5882717, который имеет температуру стеклования 74°С, помещают в автоклав объемом 75 см и повышают давление азотом под давлением 1000 фунт/кв.дюйм. Автоклав помещают в печь при 100°С на 30 мин. Автоклав извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры в потоке холодной водопроводной воды. Затем охлажденный автоклав открывают для сброса давления. Полученный порошок более темный, чем исходный высушенный распылительной сушкой порошок растворимого кофе.
3
3
3
3
3
3
В течение первых пяти минут после извлечения порошка из автоклава небольшая фракция частиц кофе разрывается с громким треском и разлетается из чашки весов, на которую они были помещены. До обработки давлением порошок кофе имел насыпную плотность 0,19 г/см, набивную плотность 0,22 г/см, скелетную плотность 0,72 г/см и объем внутренних пространств около 51%. После обработки под давлением порошок кофе имеет насыпную плотность 0,32 г/см, набивную плотность 0,40 г/см, скелетную плотность 1,27 г/см и объем внутренних пространств около 14%.
3
Объемы внутренних пространств рассчитывают относительно истинной плотности 1,47 г/см, измеренной для такого растворимого кофе с помощью гелиевого пикнометрического анализа порошка после измельчения в ступке пестиком для удаления или вскрытия всех пространств для атмосферы. Использование равной массы обработанного (то есть содержащего сжатый газ) порошка кофе вместо необработанного кофе в быстрорастворимой смеси капучино с использованием массового соотношения приблизительно одна часть кофе, две части сахара и три части оптимизированных пенообразующих сливок примера 4 дает приблизительно высоту пены на 45% больше при разбавлении 11 г смеси капучино 130 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 250 мл, имеющем внутренний диаметр 65 мм. Только смесь капучино, содержащая обработанный порошок кофе, издает треск при разбавлении.
Разбавление 1,0 г обработанного порошка кофе 50 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 100 мл, имеющем внутренний диаметр 46 мм, дает темный быстрорастворимый напиток эспрессо высотой около 30 мм с требуемой светло-коричневой пеной, которая покрывает поверхность напитка до высоты 13 мм. Разбавление 1,0 г необработанного порошка кофе при тех же условиях дает более светлый кофейный напиток с намного более тонким слоем пены, которая покрывает поверхность напитка до высоты менее чем 4 мм. Только обработанный порошок кофе издает треск при разбавлении.
3
3
Данные по плотности пены разбавленной смеси капучино и увеличенному объему пены, созданной обработанным и необработанным кофе, используют для оценки количества (скорректированного к комнатной температуре и давлению) газа, высвобожденного каждым порошком. Установлено, что необработанный порошок кофе высвобождает приблизительно только 2,5 см газа на 1 г кофе, тогда как обработанный порошок кофе высвобождает около 11,5 см газа на 1 г кофе.
Пример 7
3
Гранулированный порошок растворимого кофе (6 г), полученный экструзией с введением газа расплава кофе и измельчением охлажденного расплава, с температурой стеклования 73°С, помещают в автоклав объемом 75 см и повышают давление азотом под давлением 1000 фунт/кв.дюйм. Автоклав помещают в печь при 100°С на 30 мин. Автоклав извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры в потоке холодной водопроводной воды. Затем охлажденный автоклав открывают для сброса давления. Полученный порошок более темный, чем исходный гранулированный экструдированный растворимый кофе. Неожиданно обработанный кофе более не является гранулированным, а имеет более маленький размер частиц и общий внешний вид, аналогичный внешнему виду высушенного распылительной сушкой порошка кофе. Полагают, что сила, действующая при повышении давления/снижении давления, вызывает уменьшение гранул до более мелкого размера.
3
3
3
3
3
3
В течение первых пяти минут после извлечения кофе из автоклава небольшая фракция частиц кофе разрывается с громким треском и разлетается из чашки весов, на которую они были помещены. До обработки давлением порошок кофе имел насыпную плотность 0,19 г/см, набивную плотность 0,21 г/см, скелетную плотность 0,70 г/см и объем внутренних пространств около 52%. После обработки под давлением порошок кофе имеет насыпную плотность 0,34 г/см, набивную плотность 0,43 г/см, скелетную плотность 1,27 г/см и объем внутренних пространств около 14%.
3
Объемы внутренних пространств рассчитывают относительно истинной плотности 1,47 г/см, измеренной для такого растворимого кофе, с помощью гелиевого пикнометрического анализа порошка после измельчения в ступке пестиком для удаления или вскрытия всех пространств для атмосферы. Использование равной массы обработанного (то есть содержащего сжатый газ) порошка кофе вместо необработанного кофе в быстрорастворимой смеси капучино с использованием массового соотношения приблизительно одна часть кофе, две части сахара и три части оптимизированных пенообразующих сливок примера 4 дает высоту пены приблизительно на 60% больше при разбавлении 11 г смеси капучино 130 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 250 мл, имеющем внутренний диаметр 65 мм. Только смесь капучино, содержащая обработанный порошок кофе, издает треск при разбавлении.
Разбавление 1,0 г обработанного порошка кофе 50 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 100 мл, имеющем внутренний диаметр 46 мм, дает темный быстрорастворимый напиток эспрессо высотой около 30 мм с требуемой светло-коричневой пеной, которая покрывает поверхность напитка до высоты 12 мм. Разбавление 1,0 г необработанного порошка кофе при тех же условиях дает светлый кофейный напиток без сплошного покрытия пеной. Только обработанный порошок кофе издает треск при разбавлении.
3
3
Данные по плотности пены разбавленной смеси капучино и увеличенному объему пены, создаваемой обработанным и необработанным кофе, используют для оценки количества (скорректированного к комнатной температуре и давлению) газа, высвобожденного каждым порошком. Установлено, что необработанный гранулированный порошок кофе высвобождает приблизительно только 2,5 см газа на 1 г кофе, тогда как обработанный порошок кофе высвобождает около 14 см газа на 1 г кофе.
Пример 8
Гранулированный сублимированный порошок растворимого кофе (100 г), имеющий температуру стеклования около 60°С, помещают в двухлитровый автоклав (реакционный цилиндр из нержавеющей стали, производства Parr Corporation) и повышают давление азотом с давлением 870 фунт/кв.дюйм. Кофе внутри автоклава перемешивают при 90 об/мин с использованием внутренней якорной мешалки с нагреванием автоклава с помощью внешней обогревающей рубашки. Температуру порошка кофе повышают до 90°С (внутренняя температура) и поддерживают такую температуру 15 мин при постоянном перемешивании. Давление внутри сосуда повышается приблизительно до 1060 фунт/кв.дюйм в результате внешнего нагревания. Охлаждение проводят циркуляцией холодной воды через внешнюю рубашку, и температуру перемешиваемого порошка кофе снижают до комнатной температуры. Затем охлажденный автоклав стравливают для сброса давления и открывают. Полученный гранулированный порошок кофе более темный, чем исходный сублимированный порошок растворимого кофе.
3
3
3
3
3
3
В течение первых пяти минут после извлечения кофе из автоклава небольшая фракция гранул кофе разрывается с громким треском. До обработки давлением гранулы кофе имели насыпную плотность 0,24 г/см, набивную плотность 0,27 г/см, скелетную плотность 1,48 г/см и объем внутренних пространств около 1%. После обработки под давлением гранулы кофе имеют насыпную плотность 0,63 г/см, набивную плотность 0,72 г/см, скелетную плотность 1,33 г/см и объем внутренних пространств около 11%. Вероятно, объем внутренних пространств увеличивается в результате обработки под давлением из-за закрытия некоторых открытых пространств частиц и/или из-за создания некоторых новых пространств между сплавленными во время нагревания частицами.
3
Объемы внутренних пространств рассчитывают относительно истинной плотности 1,49 г/см, измеренной для такого растворимого кофе, с помощью гелиевого пикнометрического анализа порошка после измельчения в ступке пестиком для удаления или вскрытия всех пространств для атмосферы. Использование равной массы обработанного (то есть содержащего сжатый газ) гранулированного порошка кофе вместо необработанного гранулированного порошка кофе в быстрорастворимой смеси капучино с использованием массового соотношения приблизительно одна часть кофе, две части сахара и три части оптимизированных пенообразующих сливок дает высоту пены приблизительно на 55% больше при разбавлении 11 г смеси капучино 130 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 250 мл, имеющем внутренний диаметр 70 мм. Только смесь капучино, содержащая обработанный гранулированный порошок кофе, издает треск при разбавлении.
Разбавление 1,0 г обработанного гранулированного порошка кофе 50 мл воды с температурой 88°С в химическом стакане объемом 100 мл, имеющем внутренний диаметр 50 мм, дает темный быстрорастворимый напиток эспрессо высотой около 25 мм с требуемой светло-коричневой пеной, которая покрывает поверхность напитка до высоты 8 мм. Разбавление 1,0 г необработанного гранулированного порошка кофе при тех же условиях дает светлый кофейный напиток без сплошного покрытия пеной. Только обработанный порошок кофе издает треск при разбавлении.
3
3
Данные по плотности пены разбавленной смеси капучино и увеличенному объему пены, создаваемой обработанным и необработанным кофе, используют для оценки количества (скорректированного к комнатной температуре и давлению) газа, высвобожденного каждым порошком. Установлено, что необработанный гранулированный порошок кофе высвобождает приблизительно только 2,5 см газа на 1 г кофе, тогда как обработанный гранулированный порошок кофе высвобождает около 10 см газа на 1 г кофе.
Хотя изобретение подробно описано на предпочтительных вариантах его осуществления, понятно, что изобретение допускает множество модификаций и изменений, очевидных для специалиста в данной области, без отступления от существа и объема настоящего изобретения.