СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМОГО КОФЕЙНОГО ПРОДУКТА (ВАРИАНТЫ)
INSTANT COFFEE PRODUCT MANUFACTURE METHOD (VERSIONS)

Настоящее изобретение относится к способам получения растворимых кофейных продуктов и к продуктам, полученным с помощью этих способов.
Предшествующий уровень техники
Быстрорастворимые кофейные продукты, такие как сублимированный (freeze-dried) или высушенный распылением (spray-dried) быстрорастворимый кофе, хорошо известны. Такие быстрорастворимые кофейные продукты получают из жидкого концентрата кофейного экстракта (обычно известного как кофейная паста/раствор), извлекаемого из кофейных бобов с помощью хорошо известных способов обжаривания и экстракции. Кофейный концентрат затем подвергают различным этапам вспенивания и сушки для получения сухого гранулированного готового продукта, который можно восстановить до кофейного напитка путем добавления горячей воды.
Известны способы включения в растворимый кофейный продукт доли обжаренного молотого кофе с целью получения более привлекательного быстрорастворимого кофейного продукта. Например, в заявке WO 2010/005604 описаны различные растворимые кофейные продукты из смеси компонентов растворимого и молотого кофе.
В патенте RU 2400098 описан способ производства кофейной композиции на основе быстрорастворимого сублимированного кофе, в котором обжаренный молотый кофе включен в жидкий кофейный концентрат перед вспениванием до стадии сублимации. Однако недостатком данного способа является отсутствие стадии смешивания/гомогенизации для получения однородной/гомогенизированной смеси, в связи с чем не исключено образование комков. Тонкий помол как таковой не может обеспечить равномерное распределение частиц молотого кофе внутри гранул сублимированного продукта, т.е. гомогенную структуру, без дополнительных действий/стадий, обеспечивающих получение гомогенной/однородной структуры конечного продукта.
Из уровня техники известен целый ряд технических решений, в которых используется смешивание компонентов, обеспечивающее получение однородной (гомогенной) композиции: ЕР 220889 (см. реферат и пункт 1 формулы), US 3652292 (см. реферат и пункт 6 формулы), GB 2022394 (см. реферат), СА 1110104 (стр.4 описания), US 4594257 (см. реферат).
Кроме того, авторы настоящего изобретения установили, что когда уровень жареного молотого кофе увеличивается примерно выше 10% на основе сухой массы растворимого кофейного продукта, то напиток, приготовленный из растворимого кофейного продукта, может иметь слой темной пены сверху, что может обеспечивать непривлекательный вид для потребителя, оставляя «грязный налет» внутри чашки.
В заявке ЕР 220889 описан способ производства кофейного продукта (колонка 1, строки 3-4), который растворяется в воде (колонка 1, строки 20-25 и колонка 5, строки 22-24). Кофейная композиция содержит тонкий помол жареного кофе с растворимым кофе для производства сублимированного продукта (колонка 1, строки 5-10). Итоговый кофейный продукт обладает улучшенными свойствами кофе «прямо в чашку» («in-cup»), что для специалиста означает возможность получения в чашке ароматного насыщенного напитка, практически не отличающегося от напитка, приготовленного в кофеварке, обладающего желаемым ароматом и вкусом (колонка 1, строки 9-10), кофейный продукт обеспечивает аромат натурального кофе (колонка 5, строки 23-24). Предпочтительный кофейный продукт содержит от 5 до 20 вес.% частиц натурального жареного кофе тонкого помола (пункт 15 формулы, колонка 4, строки 3-7). Частицы натурального жареного кофе тонкого помола предпочтительно имеют такой размер, что 98 вес.% их проходит через сито с ячейкой 75 мкм (пункт 14 формулы). Способ содержит стадию смешивания натурального жареного кофе тонкого помола с жидким кофейным экстрактом (колонка 1, строки 60-64). Смесь подвергается гомогенизации, предпочтительно, с использованием мешалки (миксера) с большими усилиями сдвига (колонка 3, строки 14-20), и смешивания в смесителе с растворимым кофейным экстрактом (колонка 3, строки 22-34), предпочтительно, с использованием ленточного типа спирали. Окончательная смесь замораживается, измельчается и подвергается сублимационной сушке (колонка 3, строки 52, 61). Преимуществом стадии гомогенизации является получение равномерного распределения частиц тонкого помола в кофейном экстракте (колонка 3, строки 16-20). В целях достижения диапазона требуемых скоростей растворения достаточно, чтобы размер частиц жареного кофе тонкого помола был менее 200 мкм. При этом частицы тонкого помола имеют размер 75 мкм и менее (п.14 формулы).
Данный способ может быть выбран в качества наиболее близкого аналога.
Краткое изложение сущности изобретения
В данном описании, если в контексте не требуется иное, термин «обжаренный кофе» означает кофейную субстанцию, произведенную путем обжаривания зеленых кофейных бобов. Субстанция может быть в форме обжаренных кофейных бобов или в некоторых других формах, произведенных в последующих производственных этапах, таких как измельчение, декофеинизация, прессование и т.д. Частные примеры обжаренного кофе включают обжаренные кофейные бобы, пресс-остаток обжаренного кофе с экспеллера, хлопья обжаренного кофе.
В данном описании, если в контексте не требуется иное, термин «молотый обжаренный кофе» означает обжаренную кофейную субстанцию, подвергнутую процессу измельчения для снижения размера частиц исходной обжаренной кофейной субстанции. Вновь, если в контексте не требуется иное, процесс измельчения может включать одно или более из перемалывания, рубки, дробления и раздавливания.
В данном описании термин «распределение по размеру сухих частиц D90 по Helos» означает 90-й процентиль по объему при распределении частиц по размеру, полученный с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц Helos™ от Sympatec, Клаусталь-Целлерфельд, Германия. То есть, D90 является таким значением распределения, что 90% по объему частиц имеют характеристический размер, равный или меньший этой величины. Значение может быть получено для сухого образца (обозначается как «значение для сухих частиц по Helos»).
Helos является лазерной дифракционной измерительной системой, для которой один метод оценки применяется на протяжении всего диапазона измерения от 0,1 мкм до 8750 мкм. Этот прибор предназначен для анализа размера частиц сухих и мокрых образцов, т.е. порошков, суспензий, эмульсий или аэрозолей.
Распределение по размеру сухих частиц измеряли с применением HELOS/KF, измерительной ячейки R4, дисперсионной системы RODOS/M и подающего устройства VIBRI, произведенных Sympatec GmbH.
Настоящее изобретение обеспечивает способ формирования сублимированного растворимого кофейного продукта, включающий этапы:
i) получения концентрированного кофейного экстракта;
ii) вспенивания и факультативного (т.е. по желанию) предварительного замораживания концентрированного кофейного экстракта до получения вспененного и предпочтительно предварительно замороженного промежуточного кофейного продукта;
iii) последующего включения обжаренного молотого кофе во вспененный и предпочтительно предварительно замороженный промежуточный кофейный продукт;
iv) последующего замораживания вспененного и предпочтительно предварительно замороженного промежуточного кофейного продукта до получения замороженного промежуточного кофейного продукта;
v) перемалывания и просеивания замороженного промежуточного кофейного продукта до получения молотого промежуточного кофейного продукта;
vi) сублимационной сушки молотого промежуточного кофейного продукта до получения сублимированного (freeze-dried) растворимого кофейного продукта.
Было установлено, что включение обжаренного молотого кофе после вспенивания концентрированного кофейного экстракта способствует снижению и даже позволяет избежать формирования слоя темной пены, образующего «грязный налет» при приготовлении напитка. Не углубляясь в теорию, считается, что слой темной пены и «грязный налет» образуется в известных процессах из-за частичной экстракции растворимых твердых веществ из обжаренного молотого кофе во время этапа перемешивания и при хранении перед этапами вспенивания и предварительного замораживания. С помощью настоящего изобретения время между добавлением обжаренного молотого кофе и «фиксацией» продукта путем сублимационной сушки или распылительной сушки снижается или сводится к минимуму, и таким образом, как считается, это снижает или предотвращает нежелательную экстракцию растворимых твердых веществ из обжаренного молотого кофе.
Если применяется предварительное замораживание, его можно проводить в то же самое время, что и вспенивание, или на отдельном этапе производства. Предварительное замораживание (иначе обозначаемое как охлаждение) позволяет снижать температуру в предварительно замороженном промежуточной кофейном продукте примерно от -6°C до -10°C так, чтобы сформировать кристаллы льда в промежуточном продукте.
Предпочтительно сублимированный растворимый кофейный продукт содержит от 10 до 30% обжаренного молотого кофе на основе массы сухого вещества и от 70 до 90% растворимого кофе на основе массы сухого вещества. Более предпочтительно, он содержит 15% обжаренного молотого кофе на основе массы сухого вещества и 85% растворимого кофе на основе массы сухого вещества.
После этапа iii) вспененный и предпочтительно предварительно замороженный промежуточный кофейный продукт, содержащий обжаренный молотый кофе, включенный в него, может подвергаться этапу(ам) дополнительного вспенивания и/или предварительного замораживания. Дополнительные этапы вспенивания и/или предварительного замораживания можно проводить в одно и то же время или на отдельных этапах способа. Дополнительное предварительное замораживание может быть благоприятным для снижения какого-либо подъема температуры в промежуточном продукте, вызванного добавлением и смешиванием с обжаренным молотым кофе.
Обжаренный молотый кофе по настоящему изобретению может иметь распределение по размеру сухих частиц D90 по Helos, меньшее или равное 40 микрон (мкм), предпочтительно, меньшее или равное 30 микрон. Обжаренный молотый кофе может быть произведен с помощью криогенного помола, ротационного помола, струйного помола или тому подобного.
Обжаренный молотый кофе с этапа iii) может быть обеспечен в качестве компонента смеси обжаренного молотого кофе и растворимого кофе, где смесь инкорпорируют во вспененный и предпочтительно предварительно замороженный промежуточный кофейный продукт. В этом случае растворимый кофе может быть кофе, высушенным распылительной сушкой, сублимированным кофе или их смесью.
Предпочтительно смесь содержит от 10 до 80% обжаренного молотого кофе на основе массы сухого вещества и от 20 до 90% растворимого кофе на основе массы сухого вещества; предпочтительно, от 10 до 70% обжаренного молотого кофе на основе массы сухого вещества и от 30 до 90% растворимого кофе на основе массы сухого вещества; более предпочтительно, от 15 до 50% обжаренного молотого кофе на основе массы сухого вещества и от 50 до 85% растворимого кофе на основе массы сухого вещества. В одном примере смесь содержит 50% растворимого кофе на основе массы сухого вещества и 50% обжаренного молотого кофе на основе массы сухого вещества.
Предпочтительно смесь имеет распределение по размеру сухих частиц D90 по Helos, меньшее или равное 40 микрон, предпочтительно, меньшее или равное 30 микрон.
Смесь может быть смесью, приготовленной посредством этапов:
a) введения частиц исходного продукта обжаренного кофе в размольную камеру;
b) введения частиц растворимого кофе в размольную камеру;
c) ввода газа в размольную камеру для движения частиц исходного обжаренного кофе и растворимого кофе;
d) получения смеси с помощью измельчения частиц исходного обжаренного кофе путем соударения частиц исходного молотого кофе и столкновения частиц растворимого кофе с частицами исходного обжаренного кофе внутри размольной камеры.
Подходящей струйной мельницей для производства смеси является мельница Jet-O-Mizer™, поставляемая Fluid Energy Processing and Equipment Company, Телфорд, Пенсильвания, США. Другой подходящей мельницей является Hosokawa Alpine Fluid Bed Opposed Jet Mill - AFG, поставляемая Hosakawa Micron Ltd, Ранкорн, Чешир, Соединенное Королевство.
Частицы исходного обжаренного кофе на этапе a) могут находиться при температуре от 5 до 30°C.
Предпочтительно, размольная камера не подвергается криогенному охлаждению во время этапов b), c) и d).
Газ, вводимый в камеру помола на этапе b), может быть азотом, воздухом или их смесью.
Предпочтительно газ имеет температуру между -20°C и комнатной температурой.
Способы, описанные выше, могут опционально включать этап хранения перед этапом iv) для обеспечения образования ледяных кристаллов и роста уже присутствующих ледяных кристаллов во вспененном и предварительно замороженном промежуточном кофейном продукте.
Способы, описанные выше, могут факультативно включать рециркуляцию мелких частиц льда с этапа помола через миксер для суспензии или тому подобное.
Настоящее изобретение также относится к способу получения растворимого кофейного продукта посредством распылительной сушки (spray-dried), включающему этапы:
i) получения концентрированного кофейного экстракта;
ii) вспенивания концентрированного кофейного экстракта до получения вспененного промежуточного кофейного продукта;
iii) последующего включения обжаренного молотого кофе во вспененный промежуточный кофейный продукт;
iv) факультативной (т.е. по желанию) фильтрации и гомогенизации вспененного промежуточного кофейного продукта до получения фильтрованного и гомогенизированного промежуточного кофейного продукта;
v) распылительной сушки вспененного промежуточного кофейного продукта или фильтрованного и гомогенизированного промежуточного кофейного продукта до получения высушенного распылением (spray-dried) растворимого кофейного продукта.
Способы, описанные выше, могут дополнительно включать добавление одного или нескольких дополнительных компонентов к растворимому кофейному продукту.
Настоящее изобретение распространяется на растворимый кофейный продукт, произведенный с помощью способов, описанных выше, а также к контейнеру, содержащему указанный растворимый кофейный продукт. Контейнер может быть бутылкой, стеклянной банкой, жестяной банкой, повторно заполняемой упаковкой, пакетом-саше, пакетом «стик-пак», фильтрующим пакетом или контейнером, пригодным для применения в машине для приготовления напитков, таким как гибкая подложка, сформированная по меньшей мере частично из фильтрующего материала, или жесткий, полужесткий или гибкий картридж, сформированный из по существу воздухо- и водонепроницаемых материалов.
Контейнер может дополнительно содержать один или несколько дополнительных компонентов напитка, таких как натуральные или искусственные подсластители, молочные или немолочные забеливатели, лактоза, растительный жир, сывороточные белки, эмульгаторы, стабилизаторы, модифицированные крахмалы, носители, наполнители, вкусоароматические вещества, красители, питательные вещества, консерванты; вещества, улучшающие текучесть, или пенообразующие средства.
Настоящее изобретение распространяется на аппарат для приготовления напитка в комбинации по меньшей мере с одним контейнером, пригодным для применения в указанном аппарате для приготовления напитка, таким как гибкая подложка, сформированная по меньшей мере частично из фильтрующего материала, или жесткий, полужесткий или гибкий картридж, сформированный из по существу воздухо- и водонепроницаемых материалов, где указанный по меньшей мере один контейнер содержит один или несколько растворимых кофейных продуктов, описанных выше.
Настоящее изобретение распространяется на способ приготовления напитка, включающий этап смешивания одного или нескольких растворимых кофейных продуктов, описанных выше, с водной жидкостью, предпочтительно с горячей водой. Смешивание можно проводить с помощью аппарата для приготовления напитка. Альтернативно, смешивание можно проводить вручную в резервуаре.
Краткое описание чертежей
Аспекты настоящего изобретения далее описаны, только в качестве примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фигура 1 является поточной диаграммой, иллюстрирующей способ получения сублимированного растворимого кофейного продукта, как описано в заявке одноименного заявителя PCT/US 2011/044127;
Фигура 2 является поточной диаграммой, иллюстрирующей модифицированный способ получения сублимированного растворимого кофейного продукта;
Фигура 3 является поточной диаграммой, иллюстрирующей способ получения сублимированного растворимого кофейного продукта в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения;
Фигура 4 является поточной диаграммой, иллюстрирующей способ получения сублимированного растворимого кофейного продукта в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения;
Фигура 5 является поточной диаграммой, иллюстрирующей способ получения сублимированного растворимого кофейного продукта в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения.
Подробное изложение сущности изобретения
В последующих способах описано добавление «обжаренного молотого кофе 40». В каждом случае обжаренный молотый кофе 40 может быть чистым обжаренным молотым кофе или компонентом смеси обжаренного молотого кофе и растворимого кофе, где смесь как таковую добавляют в способе.
Способ получения сублимированного растворимого кофейного продукта, как описано в заявке одноименного заявителя PCT/US 2011/044127, показан на Фигуре 1. Концентрированный кофейный экстракт 30 (ароматизированный или неароматизированный) смешивают с обжаренным молотым кофе 40 с помощью миксера с высоким сдвиговым усилием 31 перед этапом вспенивания и предварительного замораживания 33. После вспенивания и предварительного замораживания промежуточный продукт замораживают на конвейерном морозильном аппарате, измельчают и просеивают на этапе 35 до получения частиц с размером в диапазоне от 0,3 до 3,5 мм, альтернативно от 0,3 до 2,5 мм, альтернативно от 0,3 до 1,5 мм. Промежуточный продукт затем подвергают вакуумной сушке на этапе 36 до получения сублимированного растворимого кофейного продукта 37.
На Фигуре 2 показан модифицированный способ по сравнению с Фигурой 1, в котором дополнительный, факультативный этап кристаллизации 34 включен непосредственно после вспенивания и предварительного замораживания 33, для обеспечения формирования и роста кристаллов льда в промежуточном продукте перед сублимационной сушкой. Кроме того, имеется факультативная рециркуляция мелких частиц льда 41 от измельчения и просеивания на этапе 35. Мелкие частицы льда 41 смешивают в концентрированном кофейном экстракте с применением миксера для суспензий 32.
На Фигуре 3 показан способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, в котором концентрированный кофейный экстракт 30 (ароматизированный или неароматизированный) вспенивают на этапе 50, а затем инкорпорируют обжаренный молотый кофе 40 с применением миксера с высоким сдвиговым усилием 31. Обычно температура вспененного промежуточного продукта, в который инкорпорируют обжаренный молотый кофе 40, составляет от 5°C до 20°C. Далее, факультативно, мелкие частицы льда 41 добавляют с применением миксера для суспензии 32. Затем промежуточный продукт подвергают этапу вторичного вспенивания 33, который факультативно включает предварительное замораживание промежуточного продукта. Затем промежуточный продукт пропускают через кристаллизатор 34 и хранят от 30 до 90 минут для обеспечения роста кристаллов льда. Затем промежуточный продукт замораживают на конвейерном морозильном аппарате, измельчают и просеивают на этапе 35 для получения частиц с размером в диапазоне от 0,3 до 3,5 мм, предпочтительно от 0,3 до 2,5 мм, предпочтительно от 0,3 до 1,5 мм. Мелкие частицы 41 факультативно подвергают рециркуляции. Затем промежуточный продукт подвергают вакуумной сушке на этапе 36 для получения сублимированного растворимого кофейного продукта 37.
На Фигуре 4 показан способ в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, в котором в концентрированный кофейный экстракт 30 (ароматизированный или неароматизированный) факультативно добавляют мелкие частицы льда 41 с применением миксера для суспензии 32. Далее экстракт вспенивают и подвергают предварительному замораживанию на этапе 33. Обжаренный молотый кофе 40 затем инкорпорируют с применением миксера с высоким сдвиговым усилием 31. Обычно температура вспененного и предварительно замороженного (если это применяется) промежуточного продукта, в который инкорпорируют обжаренный молотый кофе 40, составляет от -5°C до 5°C. Затем промежуточный продукт подвергают этапу вторичного предварительного замораживания (охлаждения) 51. Затем промежуточный продукт пропускают через кристаллизатор 34 и хранят от 30 до 90 минут для обеспечения роста кристаллов льда. Затем промежуточный продукт замораживают на конвейерном морозильном аппарате, измельчают и просеивают на этапе 35 для получения частиц с размером в диапазоне от 0,3 до 3,5 мм, предпочтительно от 0,3 до 2,5 мм, предпочтительно от 0,3 до 1,5 мм. Мелкие частицы 41 факультативно подвергают рециркуляции. Затем промежуточный продукт подвергают вакуумной сушке на этапе 36 для получения сублимированного растворимого кофейного продукта 37.
На Фигуре 5 показан способ в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, в котором в концентрированный кофейный экстракт 30 (ароматизированный или неароматизированный) факультативно добавляют мелкие частицы льда 41 с применением миксера для суспензии 32. Далее экстракт вспенивают и подвергают предварительному замораживанию на этапе 33. Обжаренный молотый кофе 40 затем инкорпорируют с применением миксера с высоким сдвиговым усилием 31. Обычно температура вспененного и предварительно замороженного (если это применяется) промежуточного продукта, в который инкорпорируют обжаренный молотый кофе 40, составляет от -15°C до -5°C. Затем промежуточный продукт пропускают через кристаллизатор 34 и хранят от 30 до 90 минут для обеспечения роста кристаллов льда. Затем промежуточный продукт замораживают на конвейерном морозильном аппарате, измельчают и просеивают на этапе 35 для получения частиц с размером в диапазоне от 0,3 до 3,5 мм, предпочтительно от 0,3 до 2,5 мм, предпочтительно от 0,3 до 1,5 мм. Мелкие частицы 41 факультативно подвергают рециркуляции. Затем промежуточный продукт подвергают вакуумной сушке на этапе 36 для получения сублимированного растворимого кофейного продукта 37.
Вышеуказанные способы могут быть приспособлены для производства высушенного распылением (spray-dried) кофейного продукта, в который добавлен обжаренный молотый кофе после вспенивания концентрированного кофейного экстракта перед этапом распылительной сушки. В этом случае стадия распылительной сушки просто заменяет стадию сублимационной сушки в вышеприведенных примерах.
Растворимые продукты, описанные выше, можно паковать для продажи в контейнер, такой как стеклянная банка или контейнер, пригодный для применения с аппаратом для приготовления напитка, такой как подложка или картридж, и т.д.
Настоящее изобретение позволяет получить растворимый кофейный продукт, имеющий приятный вкус натурального кофе при желаемой гомогенной/однородной структуре конечного продукта, с улучшенной растворимостью, исключением нежелательных комков, а также предотвращением образования слоя темной пены сверху и «грязного налета» внутри чашки.