ПЕНЯЩАЯСЯ КОФЕЙНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
FOAMING COFFEE COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к пенящейся кофейной композиции и к способу ее получения. Конкретнее, изобретение относится к пенящейся быстрорастворимой кофейной композиции, такой как подвергнутая сублимационной сушке или агломерированная гранулярная быстрорастворимая кофейная композиция, которая при добавлении к ней горячей воды обеспечивает получение кофейного напитка, имеющего пену на его поверхности.
Быстрорастворимые кофейные композиции хорошо известны. По существу, быстрорастворимый кофе представляет собой высушенный водный экстракт жареного молотого кофе. Зерна, используемые для поучения быстрорастворимого кофе, перемешиваются, жарятся и подвергаются помолу, как и при приготовлении обычного кофе. Для получения быстрорастворимого кофе жареный, молотый кофе затем загружается в колонки, называемые перколаторами, через которые прокачивается горячая вода, что приводит к получению концентрированного кофейного экстракта. Затем экстракт сушится для получения конечной кофейной композиции, которая продается потребителю. Композиция при желании может также перемешиваться с другими ингредиентами, такими как сухое молоко и сливки или порошкообразный или гранулированный заменитель молока или сливок и/или подсластитель.
Концентрированный кофейный экстракт обычно сушится распылительной сушкой или сублимационной сушкой. В целом, сублимационная сушка обеспечивает получение более качественного продукта, который имеет более привлекательный внешний вид, чем быстрорастворимый кофе, высушенный распылительной сушкой, и имеет лучший аромат, поскольку сублимационная сушка не повергает кофейную композицию воздействию повышенных температур, необходимых для распылительной сушки.
,
В некоторых обстоятельствах желательно получение быстрорастворимой кофейной композиции, которая пенится, то есть, другими словами, которая имеет пену на ее поверхности после ее восстановления влагосодержания в горячей воде. Такая пена может, например, в большей или меньшей степени имитировать пену, образующуюся на полученном из кофе эспрессо напитке, изготовленном из жареного и молотого кофе эспрессо или может просто обеспечить потребителю другое вкусовое ощущение или комплекс восприятий от выпитого кофе.
Пенящаяся высушенная распылением порошкообразная кофейная композиция раскрыта, например, в патенте США № US-A-5882717. В способе, описанном, например, в данной ссылке, кофейный экстракт вспенивается инжекцией газа, вспененный экстракт гомогенизируется для уменьшения размера пузырьков, и гомогенизированный экстракт сушится распылением для получения частиц, имеющих пузырьки газа, включенные в него, причем большинство пузырьков газа имеет размер 10 мкм или менее. Этот способ обеспечивает возможность получения пенящейся высушенной распылением быстрорастворимой кофейной композиции, но его нельзя использовать для кофейной композиции, подвергнутой сублимационной сушке, поскольку распылительная сушка представляет собой существенную стадию для задержки газовых пузырьков в кофейной композиции. Поскольку полученный таким образом, подвергнутый распылительной сушке порошок сушится из эмульсии газовых пузырьков, диспергированных в непрерывной жидкой фазе, то предусматривается, что в эмульсии, образованной инжекцией газа в жидкость, определенные поверхностно-активные химические вещества, присутствующие в жидкости, в результате их химических и физических свойств, станут распределенными на поверхности раздела между жидкостью и захваченными газовыми пузырьками во время образования эмульсии.
В определенном случае получения кофе, считается, что такие соединения включают полисахариды, обнаруживаемые в растворимом в воде экстракте жареных кофейных зерен. Эмульсия, которая образована инжекцией газа, в последующем сушится для образования порошкообразного продукта выпариванием воды во время сушки распылением, и, следовательно, предусматривается, что указанные химические виды останутся на этой поверхности закрытых пор, в определенной степени присутствующих внутри желательных порошковых частиц. Когда в порошке восстанавливается влагосодержание, то захваченный газ изнутри частиц высвобождается и образует слой пены на поверхности напитка. Предусматривается, что относительно высокая концентрация указанных выше поверхностно-активных химических видов на внутренней поверхности закрытых пор внутри частиц может содействовать образованию и стабилизации слоя пены на поверхности напитка, таким образом помогая обеспечению увеличенного объема пены.
2
Быстрорастворимые высушенные распылением кофейные порошки, полученные таким образом, обычно имеют насыпную плотность в диапазоне от около 0,12 до около 0,25 г/см, средний размер частиц около 100-150 мкм и объем закрытых пор до около 1,0 мл/г. Такие порошки легко растворяются при восстановлении влагосодержания горячей водой, образуя привлекательный слой пены на поверхности напитка.
В растворимой кофейной грануле после сублимационной сушки образуется только фракция внутренних пор в результате захвата газовых пузырьков в растворимый кофейный экстракт перед сублимационной сушкой. Остальные поры в быстрорастворимой кофейной грануле после сублимационной сушки образуются в результате сублимации ледяных кристаллов во время сублимационной сушки. Предусматривается, что образованные таким образом поры могут не содержать необходимый уровень поверхностно-активных видов на поверхности пор для содействия образованию пены и стабилизации после восстановления влагосодержания и поэтому могут способствовать худшему пенообразованию кофейных гранул после сублимационной сушки в отличие от высушенного распылением кофейного порошка после инжекции газа.
2
Быстрорастворимые высушенные распылением кофейные порошки, полученные таким образом, обычно имеют насыпную плотность в диапазоне от около 0,12 до около 0,25 г/см, средний размер частиц около 100-150 мкм и объем закрытых пор до около 1,0 мл/г. Такие порошки легко растворяются при восстановлении влагосодержания горячей водой, образуя привлекательный слой пены на поверхности напитка.
В растворимой кофейной грануле после сублимационной сушки только фракция внутренних пор образована в результате захвата пузырьков газа в растворимый кофейный экстракт перед сублимационной сушкой. Остальные поры в быстрорастворимой кофейной грануле после сублимационной сушки образованы в результате сублимации ледяных кристаллов во время сублимационной сушки. Предусматривается, что поры, образованные таким образом, могут не содержать необходимый уровень поверхностно-активных видов на поверхности пор для содействия образованию и стабилизации пены после восстановления влагосодержания напитка и поэтому могут способствовать худшему пенообразованию кофейных гранул после сублимационной сушки в отличие от высушенного распылением кофейного порошка после инжекции газа.
2
2
2
2
2
2
Патент ЕР-А-1627568 относится к пенящейся кофейной композиции, которая может быть получена распылительной сушкой или сублимационной сушкой. В соответствии с описанным в данной ссылке способом ранее полученная растворимая кофейная композиция, которая может быть получена сублимационной сушкой или распылительной сушкой, нагревается под достаточным давлением для принуждения газа к поступлению во внутренние пустоты высушенного растворимого кофе, нагретый высушенный растворимый кофе охлаждается и затем подвергается декомпрессии. Поскольку температура, до которой нагревается композиция под давлением, выше температуры стеклования композиции, то полученные кофейные частицы имеют поверхность, по существу не содержащую пустот, и газ остается захваченным внутри внутренних пустот после охлаждения и декомпрессии композиции. Этим способом охлажденные кофейные частицы имеют внутренние пустоты (также именуемые закрытыми порами), заполненные сжатым газом. В случае полученных сублимационной сушкой растворимых кофейных гранул, считается, что дополнительные внутренние пустоты образуются внутри гранул в результате процесса нагревания. Когда композиция имеет добавленную в нее воду, то она обеспечивает получение пенящегося кофейного напитка. Однако хотя в этом способе в качестве исходного материала может также использоваться кофе после сублимационной сушки, конечная композиция имеет характеристики, отличные от кофейной композиции после сублимационной сушки, обычно продаваемой потребителю. В частности, композиция не имеет обычного, привлекательного внешнего вида композиции после сублимационной сушки, поскольку она гораздо темнее после воздействия дальнейших условий способа, изложенных выше. Кроме того, плотность композиции существенно увеличивается. Например, в примере 8 патента ЕР-А-1627568 кофейная композиция после сублимационной сушки, имеющая насыпную плотность 0,24 г/см, превращается в пенящуюся кофейную композицию, имеющую насыпную плотность 0,63 г/см. Такая композиция может не быть особенно подходящей или приемлемой в качестве быстрорастворимой кофейной композиции для продажи потребителю. В идеале для того, чтобы быть коммерчески удовлетворительной, кофейная композиция должна иметь насыпную плотность от 0,16 до 0,45 г/см, предпочтительнее, от 0,16 до 0,30 г/см, или предпочтительнее, от 0,19 до 0,25 г/см, поскольку тогда стандартная полная чайная ложка обеспечит получение кофейного напитка соответствующей крепости, которую ожидает потребитель. Кофейная композиция, имеющая значительно более высокую насыпную плотность, обеспечила бы получение кофейного напитка, который был бы, вероятно, слишком крепким для среднего потребителя. По этим же причинам некоторые потребители предпочитают кофе, имеющий насыпную плотность от 0,16 до 0,30 г/см.
Поэтому есть необходимость в предоставлении быстрорастворимой кофейной композиции, имеющей внешний вид и приблизительную насыпную плотность стандартной кофейной композиции после сублимационной сушки, но которая также обеспечивает эффект пенообразования, когда к ней добавляется горячая вода. Настоящее изобретение относится к такой композиции и к способу получения указанной композиции.
2
Настоящее изобретение относится к пенящейся быстрорастворимой кофейной композиции, содержащей частицы, имеющие насыпную плотность от 0,16 до 0,45 г/см, причем указанные частицы включают непрерывную фазу, содержащую быстрорастворимую кофейную матрицу, и прерывистую фазу, содержащую частицы пенящегося компонента, содержащего газ.
2
2
В первом варианте осуществления настоящее изобретение относится к пенящейся, подвергнутой сублимационной сушке быстрорастворимой кофейной композиции, содержащей частицы, имеющие насыпную плотность от 0,16 до 0,45 г/см, причем указанные частицы включают непрерывную фазу, содержащую быстрорастворимую кофейную матрицу после сублимационной сушки, имеющую захваченную в ней прерывистую фазу, содержащую частицы пенящегося компонента, содержащего газ. Предпочтительно, пенящийся компонент имеет закрытые поры, содержащие газ и/или содержит клатрат, содержащий газ. Предпочтительно, пенящийся компонент имеет закрытые поры, и частицы композиции имеют объем закрытых пор по меньшей мере 0,10 г/см.
2
2
Во втором варианте осуществления настоящее изобретение относится к пенящейся быстрорастворимой кофейной композиции, содержащей частицы, имеющие насыпную плотность от 0,16 до 0,45 г/см, причем указанные частицы включают непрерывную фазу, содержащую агломерированные быстрорастворимые кофейные частицы, и прерывистую фазу, содержащую частицы пенящегося компонента, содержащего газ. Предпочтительно, пенящийся компонент имеет закрытые поры, содержащие газ, и/или содержит клатрат, содержащий газ. Предпочтительно пенящийся компонент имеет закрытые поры, и частицы композиции имеют объем закрытых пор по меньшей мере 0,10 г/см.
Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу получения определенной выше композиции, в частности композиции по первому варианту осуществления, который включает:
i. смешивание частиц пенящегося компонента с водным кофейным экстрактом для образования кофейной смеси;
ii. замораживание кофейной смеси, прежде чем частицы пенящегося компонента растворятся;
iii. гранулирование замороженной кофейной смеси; и
iv. образование кофейной композиции, подвергнутой сублимационной сушке, путем удаления воды сублимацией.
Кроме того, еще настоящее изобретение относится к способу получения определенной выше композиции, в частности композиции по второму варианту осуществления, который включает:
i. смешивание частиц пенящегося компонента с частицами быстрорастворимых кофейных частиц;
ii. агломерацию смеси быстрорастворимых кофейных частиц и частиц пенящегося компонента для образования агломерированных частиц, имеющих непрерывную фазу, содержащую быстрорастворимые кофейные частицы, и прерывистую фазу, содержащую частицы пенящегося компонента; и
iii. сушку агломерированных частиц.
Настоящее изобретение также относится к способу получения кофейного напитка, который включает добавление горячей воды к определенной выше композиции.
2
Композиция по настоящему изобретению имеет насыпную плотность от 0,16 до 0,45 г/см, которая представляет собой целесообразную насыпную плотность для кофейных композиций, продаваемых среднему потребителю. Кофейная композиция также имеет обычные характеристики, связанные с быстрорастворимой кофейной композицией после сублимационной сушки, например такие же или по существу такие же визуальные характеристики и вкусовые характеристики. Кроме того, композиция имеет то преимущество, что она является пенящейся.
3
3
Простой способ тестирования можно использовать для измерения количества пены, генерируемой композициями по настоящему изобретению, после восстановления влагосодержания, далее именуемый количественным тестом пенообразования в чашке. Этот способ основан на использовании стеклянного мерного цилиндра емкостью 100 см диаметром 25 мм и высотой 250 мм, в который отвешивают 1,8 г кофе, а затем в него выливают 70 см воды при 80°С из химического стакана через воронку, помещенную сверху на мерный цилиндр, в течение периода около 5 секунд. Используемая воронка состоит из конического отдела с диаметром у основания 50 мм и высотой 40 мм, соединенного с трубчатым отделом с внутренним диаметром 5 мм и длиной 50 мм. Назначение воронки в регулировании добавления воды, используемой для восстановления влагосодержания композиции. Объемы пены генерируемой композиции после восстановления влагосодержания отмечаются через интервалы времени 1 и 10 минут. Все измерения проводятся в двух повторениях.
Типичные результаты показаны ниже в таблице 1
<b>Таблица 1</b>
Образец
Объем пены (см<sup>3</sup>)
1 мин
10 мин
Выпускаемый промышленностью пенящийся высушенный распылением кофе
4,5
3,0
Порошок непенящегося, высушенного распылением кофе
0,0
0,0
Выпускаемые промышленностью агломерированные быстрорастворимые кофейные гранулы
0,0
0,0
Выпускаемый промышленностью кофе А, подвергнутый сублимационной сушке
1,5
0,5
Контрольный образец гранул по настоящему изобретению (полученный в соответствии со способом примера 1, но без добавления пенящегося компонента)
0,5
0
Гранулы по настоящему изобретению, полученные с использованием пенящегося компонента кофе (Пример 1)
3,0
1,0
Гранулы по настоящему изобретению, полученные с использованием пенящегося компонента на основе мальтодекстрина (Пример 2)
4,0
1,75
Гранулы по настоящему изобретению, полученные с использованием пенящегося компонента на основе мальтодекстрина (Пример 3)
4,0
1,75
Гранулы по настоящему изобретению, полученные с использованием пенящегося компонента в виде кристаллического пенящегося компонента клатрата альфа-циклодекстрина-СО<sub>2</sub> (Пример 4)
2,75
1,5
Гранулы по настоящему изобретению, полученные с использованием пенящегося компонента кофе (Пример 5)
5,0
1,0
Композиция по настоящему изобретению, в частности по первому варианту осуществления, может быть получена модификацией стандартной процедуры получения кофейной композиции после сублимационной сушки. В таком способе водный кофейный экстракт, например, содержащий от 20 до 60% сухих веществ кофе, предпочтительно, от 40 до 50 вес.%, вспенивается, например, инжекцией газа, такого как азот, смешиванием, например, в мешалке с высоким сдвигом. Насыпную плотность готового кофейного продукта после сублимационной сушки можно регулировать изменением насыпной плотности вспененного кофейного экстракта перед замораживанием путем увеличения или уменьшения объема газа, инжектированного в экстракт. Затем эта композиция подвергается плиточному замораживанию по существу удалением воды путем возгонки в вакууме или частичном вакууме для получения кофейной композиции, подвергнутой сублимационной сушке. Такая композиция не сохраняет какой-либо способности пенообразования, поскольку в ней мало или отсутствуют внутренний объем закрытых пор, содержащих газ. Поры, которые остаются в частицах, по существу открыты для атмосферы, поскольку именно из этих пор удалена вода в атмосферу во время процесса сублимационной сушки.
3
3
3
Было обнаружено, что обычные кофейные композиции после сублимационной сушки обычно имеют объем закрытых пор менее чем около 0,1 см/г, обычно менее чем около 0,05 см/г. В таблице 2 (см. ниже) перечислен объем закрытых пор некоторых имеющихся кофейных композиций после сублимационной сушки. Напротив, пенящиеся высушенные распылением кофейные композиции, такие как композиции, описанные в патенте США US-A-5882717, обычно имеют объем закрытых пор до около 1,0 см/г.
<b>Таблица 2</b>
Кофе
Объем закрытых пор (см<sup>3</sup>/г)
Кофе Kraft 1
0,06
Кофе Kraft 2
0,04
Кофе Kraft 3
0,02
Кофе Kraft 4
0,03
Кофе Kraft 5
0,04
Кофе Kraft 6
0,06
Кофе Kraft 7
0,04
Кофе Kraft 8
0,02
Кофе Kraft 9
0,03
Кофе Kraft 10
0,04
Кофе Nestle
0,07
3
3
3
3
3
3
3
Объем закрытых пор может быть измерен следующим способом. Во-первых, необходимо измерить плотность каркаса (г/см) материала путем измерения объема отвешенного количества порошка или гранул с использованием гелиевого пикнометра (Micromeritics AccuPyc 1330) и деления веса на объем. Плотность каркасапредставляет собой показатель плотности, который включает объем любых пустот, присутствующих в частицах, которые герметизированы от атмосферы, и исключает интерстициальный объем между частицами и объем любых пустот, присутствующих в частицах, которые открыты в атмосферу. Объем герметизированных пустот, именуемый в настоящем описании объемом закрытых пор, получается также в результате измерения плотности каркаса порошка или гранул после растирания пестиком в ступке для удаления или открытия всех внутренних пустот в атмосферу. Этот тип плотности каркаса, именуемый в настоящем описании истинной плотностью (г/см), представляет собой действительную плотность только сухого вещества, содержащего порошок или гранулы. Объем закрытых пор (см/г) определяется вычитанием величины, обратной действительной плотности (см/г) из величины, обратной плотности каркаса (см/г). Возможно также выражение объема закрытых пор в виде объема закрытых пор в процентах, включенного в частицы, содержащие порошок или гранулы. Объем закрытых пор в процентах определяется вычитанием величины, обратной действительной плотности (см/г) из величины, обратной плотности каркаса (см/г), а затем умножением разности на плотность каркаса и 100%.
,
В первом способе по настоящему изобретению водный кофейный экстракт образуется таким же или подобным образом, как в стандартной процедуре получения кофейной композиции после сублимационной сушки. Таким образом, жареный кофе экстрагируется горячей водой для получения кофейного экстракта. Этот кофейный экстракт может при желании дополнительно концентрироваться или разбавляться водой. Водный кофейный экстракт предпочтительно содержит от 20 до 60 вес.% сухих веществ кофе, предпочтительнее, от 40 до 50 вес.% сухих веществ кофе. Водный кофейный экстракт может, например, просто содержать экстрагированный кофе и воду, или могут добавляться другие компоненты, такие как не молочный заменитель молока или сливокмолочная добавка к кофе или натуральный или искусственный подсластитель. Возможно также добавление к экстракту одного или более ароматизирующих агентов. Предпочтительно применение высокой концентрации сухих веществ кофе в водной кофейном экстракте, например, более 40 вес.% сухих веществ кофе, поскольку при такой высокой концентрации сухих веществ будет меньше воды, доступной для растворения пенящегося компонента. Использование водного кофейного экстракта с высоким содержанием сухих веществ кофе в вес.% также увеличит вязкость водного кофейного экстракта, который уменьшит склонность кофейного экстрата к смачиванию и растворению пенящегося компонента.
Использование кофейного экстракта с низким содержанием сухих веществ кофе в вес.% увеличивает общий объем ледяных кристаллов в экстракте и поэтому увеличивает объем открытых пор кофейных гранул после сублимационной сушки, но не увеличивает объем закрытых пор.
3
3
3
Водный кофейный экстракт может охлаждаться перед смешиванием с ним пенящегося компонента. Например, водный кофейный экстракт может охлаждаться до температуры 5°С или менее, 0°С или менее, -°С или менее, -10°С или менее, -15°С или менее или -20°С или менее. Желательно охладить водный кофейный экстракт для снижения склонности или предотвращения растворения в нем пенящегося компонента. Охлаждение водного кофейного экстракта увеличивает вязкость, а охлаждение ниже точки, в которой начинается образование льда в экстракте, увеличит эффективную концентрацию сухих веществ жидкой части водного кофейного экстракта по мере образования ледяных кристаллов. Оба эти эффекта снижают склонность пенящегося компонента к растворению, и поэтому пенящийся компонент удерживает большую степень структуры и свойств пенообразования после смешивания с экстрактом и последующей сублимационной сушкой. Водный кофейный экстракт желательно инжектируется газом, таким как азот, и подвергается смешиванию перед добавлением к нему пенящегося компонента обычным образом. Путем инжекции газа в композицию создаются пустоты, которые содействуют конечному процессу сублимационной сушки и способствуют приданию гранулам приемлемой растворимости после восстановления влагосодержания. Инжекцию и дисперсию газа в водном кофейном экстракте перед замораживанием можно также использовать в стандартном способе для сублимационной сушки кофе специалистом в данной области для регулирования насыпной плотности кофейного продукта после сублимационной сушки. Предпочтительна насыпная плотность от около 0,16 до около 0,45 г/см, причем более предпочтительна насыпная плотность от около 0,16 до около 0,30 г/см, при еще более предпочтительной насыпной плотности от около 0,19 до около 0,25 г/см.
Пенящийся компонент смешивается с водным кофейным экстрактом для образования кофейной смеси. Существенно то, что пенящийся компонент не полностью растворяется, иначе свойство пенообразования не сохранится. Однако возможно, что некоторое растворение может происходить, пока полученная конечная композиция еще пенится. Для предотвращения растворения пенящегося компонента в водном кофейном экстракте желательно, чтобы частицы пенящегося компонента подлежали охлаждению, перед тем как они добавляются к водному кофейному экстракту. Желательно, чтобы частицы пенящихся компонентов охлаждались до температуры 5°С или менее, предпочтительнее 0°С или менее, еще предпочтительнее -20°С или менее, а еще более предпочтительно -40°С или менее, а наиболее предпочтительно -60°С или менее. Частицы пенящегося компонента могут, например, охлаждаться помещением их в охлаждающий газ или жидкость, такой как жидкий азот.
Для обеспечения того, чтобы частицы пенящегося компонента полностью не растворялись, стадия смешивания желательно проводится за короткое время, например, 2 мин или менее, предпочтительно 1 мин или менее. Подходящее оборудование для смешивания пенящегося компонента с водным кофейным экстрактом включает, например, мешалки порошка/жидкости серии MHD от компании IKA Works (USA) или весь комплект дозирующего и смешивающего оборудования Hoyer Addus FF от компании Tetra-Pak Hoyer A/S (Denmark). Предусматривается, что непрерывное смешивание в магистрали, непосредственное после замораживания, увеличивает вероятность сохранения структуры частиц пенящегося компонента, и поэтому улучшает их свойства пенообразования, включая газ, захваченный в закрытые поры, или кристаллы клатрата, путем ограничения времени, имеющегося для смачивания частиц пенящегося компонента перед замораживанием, и поэтому усиливает пенообразование последующей композиции напитка, подвергнутого сублимационной сушке, после восстановления влагосодержания.
Затем кофейная смесь подвергается сублимационной сушке. Это может быть обычный способ сублимационной сушки того типа, который используется для получения подвергнутого сублимационной сушке быстрорастворимого кофе. Таким образом, кофейная смесь может, например, быть подвергнута плиточному замораживанию в туннельном морозильном аппарате. В последующем замороженная кофейная смесь гранулируется, и вода удаляется сублимацией под вакуумом или частичным вакуумом.
3
3
3
Полученная кофейная композиция содержит подвергнутый сублимационной сушке быстрорастворимый кофе в форме матрицы, имеющей захваченные в нее частицы пенящегося компонента, имеющие закрытые поры, или клатраты, содержащие газ. Подвергнутая сублимационной сушке матрица (непрерывная фаза) не будет содержать существенного числа закрытых пор. Пенящий эффект композиции обеспечивается дискретными частицами пенящегося компонента. Когда используется пенящийся компонент, содержащий частицы с закрытыми порами, содержащими газ, объем закрытых пор конечной композиции составляет, по меньшей мере, 0,1 см/г композиции для обеспечения приемлемого качестве пенообразования. Предпочтительно, он составляет по меньшей мере 0,2 см/г и еще предпочтительнее более 0,3 см/г.
Во втором варианте осуществления способа по настоящему изобретению используется способ водной, предпочтительно, паровой агломерации. В этом варианте осуществления способ включает:
i. смешивание частиц пенящегося компонента с частицами быстрорастворимого кофе;
ii. агломерацию частиц быстрорастворимого кофе для образования агломерированных частиц, имеющих непрерывную фазу, включающую частицы быстрорастворимого кофе, и прерывистую фазу, содержащую частицы пенящегося компонента; и
iii. сушку агломерированных частиц.
Частицы быстрорастворимого кофе могут представлять собой, например, высушенные распылением, подвергнутые сублимационной сушке, экструдированные или высушенные в печи кофейные частицы. Частицы могут подвергаться помолу для уменьшения размера первичных частиц. Так, например, частицы могут иметь размер менее чем 200 мкм, например менее чем 100 мкм, или менее чем 50 мкм, или менее чем 20 мкм.
Частицы быстрорастворимого кофе используются в избытке относительно частиц пенящегося компонента для обеспечения того, чтобы частицы быстрорастворимого кофе обеспечили непрерывную фазу.
Агломерацию можно, например, проводить с использованием жидкости, такой как вода или другой связывающий агент, способом без повторного смачивания. Как описано в Европейском патенте ЕР-А-1280412, или нагреванием и/или давлением. Вода при использовании может быть представлена в форме жидкости, но предпочтительно в форме пара. Может использоваться любой известный способ водной или паровой агломерации, но предпочтительно используется способ агломерации типа агломерации струей пара. При этом способе смеси частиц предоставляется возможность падения через решетку, и о смесь ударяется поток пара. Температура пара может быть выше 100°С, например выше 105°С или выше 110°С.
Затем агломерированные частицы сушатся, например, с использованием горячего воздуха, например, имеющего температуру выше 100°С, например выше 105°С, хотя специалист в данной области может подобрать температуру и поток воздуха для увеличения или уменьшения времени сушки. Желательно, содержание воды в конечной композиции составляет менее 10 вес.%, предпочтительнее менее 5 вес.%
3
Возможно обеспечение того, чтобы агломерированные частицы напоминали обычные, подвергнутые сублимационной сушке кофейные гранулы соответствующим выбором размеров отверстий решетки, через которую смеси частиц предоставляется возможность падения. Например, решетка с квадратными отверстиями, имеющими длину стороны 2,5 м, обеспечивает получение агломерированных гранул. Которые имеют в целом такой же внешний вид и насыпную плотность как стандартные, подвергнутые сублимационной сушке кофейные гранулы. Использование решетки с меньшим размером отверстий, например квадратных отверстий с длиной стороны 1,5 см, обеспечивает получение агломерированных гранул, которые имеют более высокую насыпную плотность, чем стандартные, подвергнутые сублимационной сушке гранулы, например более чем около 0,3 г/см. Однако эти гранулы все же еще дают слой пены после восстановления влагосодержания растворением горячей водой ввиду присутствия пенящегося компонента.
Пенящийся компонент, имеющий закрытые поры, содержащие газ, может принимать разнообразные формы. Так, он может, например, представлять собой кофейную композицию, такую как быстрорастворимая кофейная композиция, например сушеная распылением быстрорастворимая кофейная композиция, в частности сушеный распылением быстрорастворимый кофейный порошок. Она может также представлять собой композицию, содержащую небольшое количество, или не содержащую кофе, такую как композицию на основе углевода, например сушеную распылением композицию на основе углевода, такую как сушеный распылением порошок на основе углевода. Пенящийся компонент может также содержать углевод, белок и/или их смесь. В дополнение к углеводу и/или белку возможно включение в пенящийся компонент диспергированного жира.
Подходящие углеводы включают, например, сахара (такие как глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, манноза и мальтоза), многоатомные спирты (такие как глицерин, пропиленгликоль, полиглицерины и полиэтиленгилколи), сахарные спирты (такие как сорбит, манит, мальтит, лактит, эритрит и ксилит), олигосахариды, полисахариды, продукты гидролиза крахмала (такие как мальтодекстрины, глюкозные сиропы, кукурузные сиропы, сиропы с высоким содержанием мальтозы и сиропы с высоким содержаниема фруктозы), смолы (такие как ксантан, альгинаты, каррагинаны, кизельгур, геллановая камедь, смола семян рожкового дерева и гидролизованные смолы), растворимые волокна (такие как инулин, гидролизованная гуаровая камедь и полидекстроза), модифицированные крахмалы (такие как физически или химически модифицированные крахмалы, которые растворяются или диспергируются в воде), модифицированные целлюлозы (такие как метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза) и/или смеси указанных соединений.
Подходящие белки включают, например, молочные белки, соевые белки, яичные белки, желатин, коллаген, пшеничные белки, гидролизованные белки (такие как гидролизованный желатин, гидролизованный коллаген, гидролизованный казеин, гидролизованный сывороточный белок, гидролизованный молочный белок, гидролизованный соевый белок, гидролизованный яичный белок, гидролизованный пшеничный белок и аминокислоты) и/или смеси указанных соединений.
Подходящие жиры включают, например, жиры, масла, гидрированные масла, взаимно эстерифицированные масла, фосфолипиды и жирные кислоты, полученные из растительных, молочных или животных источников и фракций или смеси указанных соединений. Жир может также быть выбраны из восков, стеринов, станолов, терпенов и фракций или смеси указанных соединений.
Пенящийся компонент может необязательно по существу не содержать углеводов и/или по существу не содержать белков (таким как, например, растворимый кофейный порошок). Предпочтительные по существу не содержащие углеводы и/или по существу не содержащие белки пенящиеся компоненты включают соединения, описанные в заявках на патенты США № 2006/0040033, 2006/0040034 и 2006/0040038. Примеры таких пенящихся компонентов представлены ниже в таблице 3 с соответствующими величинами температур стеклования этих соединений. Безуглеводные пенящиеся компоненты, используемые в настоящем изобретении, содержат менее чем около 1 вес.%, предпочтительно менее чем около 0,5 вес.% и еще предпочтительнее менее 0,1 вес.% углевода. Особенно предпочтительные безуглеводные композиции по изобретению совершенно не содержат углеводов. Не содержащие белка пенящиеся компоненты по изобретению содержат менее чем около 1 вес.%, предпочтительно менее чем около 0,5 вес.% и еще предпочтительнее менее 0,1 вес.% белка. Особенно предпочтительные не содержащие белка пенящиеся компоненты по настоящему изобретению совершенно не содержат белка.
<b>Таблица 3</b>
<b>По существу не содержащие белок пенящиеся компоненты</b>
<b>Tg (</b>°<b>С)</b>
10 дозовых эквивалентов мальтодекстрина
65
92% 33 дозовых эквивалентов SS глюкозы8% модифицированного пищевого крахмала
74
92% 18 дозовых эквивалентов мальтодекстрина8% модифицированного пищевого крахмала
100
98,5% 33 дозовых эквивалентов SS глюкозы1% полисорбат 200,5% альгинат пропиленгликоля (PGA)
68
82% 33 дозовых эквивалентов SS глюкозы8% модифицированного пищевого крахмала10% гидрированного масла соевых бобов
65
<b>По существу не содержащие углевод пенящиеся компоненты</b>
<b>Tg (</b>°<b>С)</b>
Гидролизованный желатин
70
Гидролизованный казеинат натрия
69
<b>Углеводно-белковая смесь </b>
<b>Tg (</b>°<b>С)</b>
52% лактозы и 33 дозовых эквивалентов SS глюкозы47% порошка снятого молока1% динатрий фосфата
61
<b>Растворимый кофе </b>
<b>Tg (</b>°<b>С)</b>
После распылительной сушки
51
После инжекции газа и распылительной сушки
74
После инжекции газа и экструзии
73
Подвергнутый сублимационной сушке
60
● Композиции выражены в весовых процентах по сухому веществу; SS - сухие вещества сиропа; точные пропорции составляющих компонентов могут существенно варьироваться и являются функцией композиции и уровня влаги; физические свойства могут в значительной степени варьироваться и определяются способами обработки и условиями, использованными для изготовления ингредиентов; данный перечень примеров не является ограничивающим.
Предпочтительно, пенящийся компонент содержит ингредиент или смесь ингредиентов, выбранных так, чтобы структура пенящегося компонента была достаточно прочной для удерживания захваченного газа при давлении, превышающем атмосферное давление.
Пенящийся компонент может также представлять собой ингредиент в форме частиц, имеющий множество внутренних пустот, содержащих захваченную сверхкритическую жидкость, например, имеющую критическую температуру по меньшей мере 10°С. Такой компонент может быть получен обеспечением контакта поверхностной жидкости, имеющей критическую температуру по меньшей мере 10°С с ингредиентом в форме частиц, такой как кофе или углевод, или любой из указанных выше компонентов, имеющих температуру стеклования выше окружающей температуры, при температуре, превышающей температуру стеклования ингредиента в форме частиц, причем ингредиент в форме частиц содержит множество внутренних пустот, удерживающих ингредиент в форме частиц при температуре, превышающей температуру стеклования ингредиента в форме частиц, в течение периода времени, эффективного для обеспечения возможности переноса поверхностной жидкости во множество внутренних пустот ингредиента в форме частиц и снижения температуры до уровня, который ниже температуры стеклования ингредиента в форме частиц, посредством этого, захватывая по меньшей мере часть поверхностной жидкости в ингредиент в форме частиц.
2
2
2
2
Пенящийся компонент может также представлять собой клатрат, который представляет собой кристаллическое сухое вещество или молекулярный кристалл, содержащий одну или более молекул газа другой химической композиции. Примеры описаны в патенте США US-A-5589590 и патентах Японии № 62039602 и 63148938. Особенно предпочтительными являются клатраты α-циклодекстрина-газа, причем газ выбран из NO, CO, N или O. Кластраты могут быть получены обеспечением контакта сухого вещества, такого как α-циклодекстрина, в растворе с газом в подходящих условиях температуры и давления.
Дополнительные возможные ингредиенты включают, например, искусственные подсластители, эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, обеспечивающие текучесть агенты, красители, отдушки, ароматизаторы и тому подобные. Подходящие искусственные подслащивающие агенты включают сахарин, цикламаты, ацесульфам, подслащивающие агенты на основе L-аспартила, такие как аспартам, и смеси указанных соединений. Подходящие эмульгаторы включают моноглицериды, диглицериды, лецитин, сложные эфиры диацетилвинной кислоты моно-глицеридов (DATEM), стеароиллактилаты, модифицированные пищевые крахмалы, полисорбаты, PGA (полигликолевая кислота), сложные эфиры сахарозы и смеси указанных выше соединений. Подходящие стабилизаторы включают дикалий фосфат и цитрат натрия. Подходящие обеспечивающие текучесть агенты включают, например, алюминат натрия-оксида кремния, диоксид кремния и трикалций фосфат.
2
Пенящийся компонент желательно получают способом, описанным в патенте EP-A0-1627568. В этом способе компонент, желательно компонент в виде сушеного растворимого кофе, нагревается при достаточной температуре для принуждения газа к поступлению в его внутренние пустоты, нагретая сушеная композиция охлаждается и затем производится декомпрессия, причем подвергнутая декомпрессии охлажденная композиция имеет пустоты, заполненные сжатым газом. Желательно, композиция нагревается до температуры, превышающей температуру стеклования, для содействия этому процессу. Температура стеклования (Tg) отмечает фазовое изменение второго порядка, характеризуемое трансформацией порошковой композиции из жесткого стекловидного твердого состояния в виде частиц в размягченное каучукообразное твердое состояние в виде частиц. Это размягченное каучукообразное твердое состояние в виде частиц четко отличается от сжиженного расплавленного состояния (в котором все нагретые частицы объединились бы в однородную вязкую жидкость). В целом, величины растворимости и скорости диффузии выше у материалов при температуре, равной или превышающей Tg. Tg зависит от химической композиции и уровня влаги и, в целом, более низкая средняя молекулярная масса и/или более высокое содержание влаги снизят Tg. Tg можно преднамеренно повысить или снизить соответственно простым уменьшением или увеличением содержания влаги в порошке с использованием любого подходящего способа, известного специалисту в данной области. Tg можно измерить, используя принятые методики дифференциальной сканирующей калориметрии или термического механического анализа. Подходящая температура составляет от 20 до 150°С, предпочтительно от 40 до 130°С. Подходящее давление составляет от 20 до 3000 футов/дюйм (≈ от 3 до 435 кПа). Газ, используемый для заполнения пустот композиции, может представлять собой, например, воздух, но желательно представляет собой азот. Пенящийся компонент может также содержать во внутренних пустотах жидкость в равновесии с газовой фазой или сверхкритическую жидкость при температуре и давлении, больших чем термодинамическая критическая точка жидкости. Любая захваченная жидкость может необязательно содержать добавки, такие как ароматизаторы, которые растворимы в жидкости. Пенящийся компонент желательно представляет собой кофейную композицию, такую как кофе, высушенный распылением, кофе, подвергнутый инжекции газа и высушенный распылением, или кофе после сублимационной сушке. Наиболее предпочтительно он представляет собой кофе, высушенный распылением.
В целом, конечная композиция содержит от 10 до 50 вес.% пенящегося компонента, предпочтительно от 15 до 50 вес.%, предпочтительнее от 20 до 30 вес.% пенящегося компонента. Было обнаружено, что даже при этом количестве пенящегося компонента в композиции композиция все же имеет внешний вид и общий вкус кофейной композиции после сублимационной сушки. Количество пенящегося компонента, требуемое для обеспечения приемлемого качества пенообразования, будет зависеть от функциональных и физических характеристик, таких как размер и форма частиц пенящегося компонента. Например, пенящийся компонент с меньшей склонностью к полному растворению при смачивании посредством контакта с водой, например, во время смешивания с водным кофейным экстрактом или во время контакта с паром, сохранит больше вспенивающих свойств после сушки и поэтому доставит продукт с повышенным качеством пенообразования.
3
3
3
3
3
3
Насыпная плотность конечной композиции составляет от 0,16 до 0,45 г/см, предпочтительно от 0,16 до 0,30 г/см, предпочтительнее от 0,19 до 0,25 г/см, а еще предпочтительнее от 0,20 до 0,24 г/см. Насыпная плотность после уплотнения легким постукиванием емкостью, содержащей композицию, составляет в целом от 0,17 до 0,32 г/см, предпочтительно от 0,20 до 0,26 г/см. Она приблизительно такая же, как стандартная кофейная композиция после сублимационной сушки. Таким образом, потребитель может просто использовать композицию в таком же количестве, в котором обычно использовалась бы обычная композиция после сублимационной сушки.
3
3
3
Хотя насыпная плотность и насыпная плотность после уплотнения легким постукиванием конечной композиции приблизительно такая же, как у стандартной кофейной композиции после сублимационной сушки, плотность каркаса конечной композиции обычно ниже, чем стандартной кофейной композиции после сублимационной сушки, ввиду присутствия заполненных газом закрытых пори более низкой плотности, чем окружающая кофейная матрица, причем указанные, заполненные газом закрытые поры образованы захватом частиц пенящегося компонента внутрь кофейной матрицы. Плотность каркаса конечной композиции обычно ниже около 1,3 г/см, тогда как плотность каркаса кофейных гранул после сублимационной сушки обычно выше около 1,4 г/см. Истинная плотность растворимого кофе составляет обычно около 1,5 г/см.
Пенящаяся кофейная композиция после сублимационной сушки может растворяться горячей водой обычным образом для получения кофейного напитка, имеющего пену на его верхней поверхности. Было обнаружено, что эта пена сохраняется, даже когда кофейный напиток перемешивается.
Далее настоящее изобретение будет описано в следующих примерах.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
3
3
Этот пример демонстрирует преимущества настоящего изобретения на быстрорастворимом подвергнутом сублимационной сушке кофе, после восстановления влагосодержания растворением 200 см горячей воды (85°С) в химическом стакане емкостью 250 см, имеющем внутренний диаметр 65 мм.
3
Быстрорастворимый подвергнутый сублимационной сушке кофе готовили в соответствии со следующей процедурой. Сначала получали водный кофейный экстракт растворением 240 г гранул быстрорастворимого, подвергнутого сублимационной сушке кофе с содержанием влаги около 2 вес.%, в равном количестве горячей воды. Затем этот водный кофейный экстракт охлаждали до температуры около 5°С. Затем холодный водный кофейный экстракт вспенивали до плотности около 0,8 г/см путем введения газообразного азота при одновременном воздействии смешивания при высоком уровне сдвига для однородного диспергирования пузырьков газа, захваченных внутрь охлажденного водного кофейного экстракта. Затем вспененный водный кофейный экстракт повергали дальнейшему охлаждению до температуры около -10°С и дополнительно смешивали для обеспечения однородности.
3
Пенящийся компонент получали в соответствии со следующими процедурами. Во-первых, некоторое количество пористого растворимого кофейного порошка после сублимационной сушки (имеющего средний размер частиц (D50) около 200 мкм по данным измерения лазерной дифракцией при 0%>500 мкм), содержащего множество закрытых пор, загружали в автоклав. Этот растворимый кофейный порошок имел температуру стеклования (Tg) около 60°С и объем закрытых пор около 0,75 см/г. Давление, измеряемое датчиком в автоклаве, повышали азотом до уровня около 40 бар.
3
Затем сосуд нагревали посредством наружного нагревающего кожуха до температуры, превышающей на 90°С температуру стеклования растворимого кофе. Сосуд и содержимое удерживали при этой температуре в течение периода около 10 минут. Затем сосуд охлаждали до температуры около на 30°С ниже температуры стеклования растворимого кофе, таким образом захватывая часть азота при давлении, превышающим атмосферное давление, внутри закрытых пор порошка растворимого кофе после сублимационной сушки. Давление в сосуде сбрасывали, и порошок растворимого кофе выгружали. Когда в 3 г этого порошка растворимого кофе, содержащего захваченный азот при давлении, превышающем атмосферное давление, влагосодержание восстанавливали растворением, как описано выше, высота пены (измеренная между поверхностью жидкости и верхушкой пены) превышала 10 мм. Напротив, высота пены, созданной без добавления сжатого порошка, составляла около 1,5 мм. Известные величины плотности пены и прироста объема пены использовали для оценки количества (корригированного до комнатной температуры и давления) газа, высвобождаемого пенообразующим агентом по меньшей мере до около 15 см на грамм порошка при окружающей температуре (25°С).
Пенящийся компонент охлаждали до температуры около -65°С, и 160 г пенящегося компонента вмешивали вручную (с использованием ложки) в охлажденный водный кофейный экстракт. Этот процесс смешивания продолжался около 2 минуты. Затем полученную смесь подвергали дальнейшему охлаждению до температуры ниже около -30°С для образования твердой пластины путем пропускания твердой пластины через линейный морозильный туннель CES. В морозильном туннеле используется испарение жидкого азота и для получения потока охлажденного воздуха, который продувается у пластины посредством серии вентиляторов, и для прямого охлаждения продукта испарением жидкого азота на поверхность продукта внутри морозильного туннеля. Рабочий режим морозильного туннеля устанавливали на уровень температуры внутреннего воздуха -70°С, и время пребывания пластины в туннеле было установлено приблизительно на 4 минуты. Пластину пропускали через туннель 3 раза для обеспечения полного замораживания. После замораживания, твердую пластину хранили в течение ночи в морозильной камере при температуре около -65°С перед гранулированием с использованием гранулятора, расположенного внутри холодильной камеры, при около -40°С. Затем воду удаляли из полученных гранул возгонкой льда в водяной пар посредством стандартного способа сублимационной сушки в частичном вакууме.
3
3
3
3
3
3
Затем полученный продукт в виде кофе после сублимационной сушки просеивали для отделения любых частиц размером менее 500 мкм от гранул кофе после сублимационной сушки, которые близко напоминали стандартные выпускаемые промышленностью гранулы кофе после сублимационной сушки. Гранулы имели насыпную плотность 0,228 г/см, насыпную плотность после уплотнения постукиванием 0,237 г/см, плотность каркаса 1,06 г/см и объем закрытых пор 0,29 см/г. Когда 3 г этих кофейных гранул влагосодержание восстанавливали растворением, как описано выше, то наблюдалось, что количество пены на поверхности напитка было значительно больше, чем при растворении выпускаемых промышленностью гранул кофе после сублимационной сушки, и наблюдалось, что слой пены полностью покрывал поверхность напитка даже после того, как напиток был перемешан. По данным измерения количественным тестом пенообразования в чашке, объем пены после восстановления влагосодержания составил 3 см через 1 минуту и 1 см через 10 минут.
Было отмечено, что частицы размером менее чем 500 мкм после сублимационной сушки генерировали очень большое количество пены при восстановлении влагосодержания растворением, как описано выше. Предполагается, что эти мелкие частицы, которые имели внешний вид, подобный внешнему виду сушеного распылением кофейного порошка, частично состояли из частиц пенящегося компонента, которые не были достаточно диспергированы в водный кофейный экстракт с тем, чтобы оставаться захваченными в гранулы после гранулирования замороженной пластины. Считается, что эти частицы удерживали большую часть захваченного ими газа при атмосферном давлении, даже после процесса сублимационной сушки.
3
В таблице 4 (ниже) сведены результаты дополнительных экспериментов, проведенных для иллюстрации некоторых из признаков изобретения. Все величины объемов закрытых пор в данном примере рассчитывали относительно действительной плотности этого растворимого кофе, которая, по данным измерения, составляла 1,53 г/см.
<b>Таблица 4</b>
Экспериментальные детали
Насыпная плотность
Насыпная плотность после уплотнения легким постукиванием
Плотность каркаса
Объем закры-тых пор
Объем пены (см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
(см<sup>3</sup>/г)
1 мин
10 мин
Композиция, полученная способом примера 1
0,228
0,237
1,06
0,29
3
1
Композиция, полученная способом примера 1, но без добавления пенящегося компонента
0,269
0,284
1,4
0,07
0,5
0
Композиция, полученная способом примера 1, но с добавлением 120 г пенящегося компонента к кофейному экстракту, охлажденному до +5°С
0,221
0,232
1,21
0,17
2
0,5
Композиция, полученная способом примера 1, но с добавлением 120 г пенящегося компонента к кофейному экстракту, охлажденному до -5°С
0,223
0,235
1,16
0,21
3
0,5
Композиция, полученная способом примера 1, но с добавлением 60 г пенящегося компонента
0,231
0,248
1,19
0,19
1,5
0
Композиция, полученная способом примера 1, но с добавлением 120 г не обработанного давлением пенящегося компонента*
0,269
0,293
0,65
0,87
2
0
Композиция, полученная способом примера 1, но с добавлением 120 г, но с использованием обработанных давлением подвергнутых сублимационной сушке кофейных гранул в качестве пенящегося компонента
0,275
0,284
1,23
0,15
5
1
*Гранулы были в целом сфероидными по внешнему виду и не напоминали стандартные кофейные гранулы, подвергнутые сублимационной сушке
Пример 2
3
3
Следующий пример демонстрирует преимущества настоящего изобретения на быстрорастворимой кофейной композиции после сублимационной сушки и восстановления влагосодержания растворением 200 см горячей (85°С) воды в химическом стакане емкостью 250 см, имеющем внутренний диаметр 65 мм.
Быстрорастворимую подвергнутую сублимационной сушке кофейную композицию получали в соответствии со способом примера 1, используя подвергнутый распылительной сушке пенящийся компонент на основе мальтодекстрина, вместо пенящегося компонента подвергнутого распылительной сушке растворимого кофе примера 1.
3
3
Этот подвергнутый распылительной сушке пенящийся компонент на основе мальтодекстрина получали в соответствии со следующими процедурами. Некоторое количество пористого подвергнутого распылительной сушке порошка, состоящего из 92% мальтодекстрина и 8% модифицированного пищевого крахмала (имеющего средний размер частиц (D50) около 130 мкм по данным измерения лазерной дифракцией при 0% частиц >500 мкм), содержащего множество закрытых пор, загружали в автоклав. Этот порошок на основе мальтодекстрина имел температуру стеклования (Tg) около 100°С и объем закрытых пор около 0,9 см/г. Давление, измеряемое датчиком в автоклаве, повышали азотом до уровня около 40 бар. Затем сосуд нагревали посредством наружного нагревающего кожуха до температуры, превышающей на 145°С температуру стеклования растворимого порошка на основе мальтодекстрина. Сосуд и содержимое удерживали при этой температуре в течение периода около 10 минут. Затем сосуд охлаждали до температуры около на 50°С ниже температуры стеклования порошка на основе мальтодекстрина, таким образом захватывая часть азота при давлении, превышающим атмосферное давление, внутрь закрытых пор порошка на основе мальтодекстрина. Давление в сосуде сбрасывали и порошок на основе мальтодекстрина выгружали. Когда в 3 г этого порошка на основе мальтодекстрина, содержащего захваченный азот при давлении, превышающем атмосферное давление, добавляли к 11,5 г смеси быстрорастворимого каппуччино, состоящей из растворимого кофе, обычного пенящегося порошка сухого молока или сливок и сахара, влагосодержание восстанавливали растворением, как описано выше, высота пены (измеренная между поверхностью жидкости и верхушкой пены) превышала 30 мм. Напротив, высота пены, созданной без добавления сжатого порошка, составляла около 10 мм. Известные величины плотности пены и прироста объема пены использовали для оценки количества (корригированного к комнатной температуре и давлению) газа, высвобождаемого пенообразующим агентом по меньшей мере до около 15 см на грамм порошка при окружающей температуре (25°С).
Пенящийся компонент на основе мальтодекстрина охлаждали и вмешивали в кофейный экстракт и замораживали, гранулировали, подвергали сублимационной сушке и просеивали способом примера 1 для получения гранулярной, пенящейся быстрорастворимой кофейной композиции, подвергнутой сублимационной сушке. Гранулы имели по существу коричневый цвет с отчетливо видимыми частицами подвергнутого распылительной сушке порошка более светлого цвета, залитыми в матрицу гранул. Также были видны частицы, состоящие из агломератов светло окрашенных подвергнутых распылительной сушке частиц, связанных имеющей более темный цвет кофейной матрицей.
3
3
3
3
Гранулы имели насыпную плотность 0,206 г/см, насыпную плотность после уплотнения легким постукиванием 0,216 г/см, плотность каркаса 1,19 г/см и объем закрытых пор 0,18 см/г.
3
3
Когда в 3 г этих гранул влагосодержание восстанавливали растворением, как описано выше, то наблюдалось, что пена на поверхности напитка полностью покрывала напитка даже после перемешивания напитка и действительно продолжала по существу покрывать поверхность напитка через 5 мин после восстановления влагосодержания. По данным измерения количественным тестом пенообразования в чашке, объем пены после восстановления влагосодержания составил 4 см через 1 минуту и 1,75 см через 10 минут.
3
3
3
3
3
3
Композицию также получали способом примера 2, но при удерживании пенящегося компонента при окружающей температуре (приблизительно 20°С) перед добавлением к кофейному экстракту. Полученная пенящаяся кофейная композиция после сублимационной сушки имела насыпную плотность 0,233 г/см, насыпную плотность после уплотнения легким постукиванием 0,245 г/см, плотность каркаса 1,17 г/см и объем закрытых пор 0,19 см/г. При восстановлении влагосодержанием растворением, как описано выше, образовался слой пены, который полностью покрывал поверхность напитка после его перемешивания. По данным измерения количественным тестом пенообразования в чашке, объем пены после восстановления влагосодержания составил 4 см через 1 минуту и 1,5 см через 10 минут.
3
Все величины объема закрытых пор в этом примере рассчитывались относительно действительной плотности данной кофейной композиции, которая, по данным измерения, составила 1,51 г/см.
Пример 3
Следующий пример иллюстрирует получение гранулированной пенящейся быстрорастворимой кофейной композиции путем паровой агломерации быстрорастворимого кофейного порошка и частиц пенящегося компонента.
Некоторое количество быстрорастворимого, подвергнутого распылительной сушке кофейного порошка мололи, посредством этого разрушая все закрытые поры, и затем смешивали с пенящимся компонентом примера 2 с тем, чтобы пенящийся компонент составлял 25 вес.% смешанной порошковой композиции.
Смешанную композицию формировали в гранулы с использованием известного устройства паровой агломерации, далее в настоящем описании именуемого устройством, ускоряющим растворение и диспергирование вязких сухих веществ, поставляемым компанией ICF INDUSTRIE CIBEC S.p.a., Maranello, Italy. Обеспечивали падение смешанной композиции через решетку с размером отверстий 2,5 см, и о смесь ударялся поток пара. Часть этого пара конденсировалась на поверхностях чтиц, вызывая их адгезию друг к другу, таким образом, образуя агломерированные частицы, включающие быстрорастворимую кофейную матрицу, содержащую захваченные частицы пенящегося компонента. Затем эти агломерированные частицы пропускали через вращающийся барабан сушильной камеры, в которой использовали горячий воздух с температурой около 110°С для удаления влаги из агломерированных частиц с тем, чтобы содержание влаги в конечной композиции было ниже чем около 5 вес.%
Затем конечную композицию просеивали для удаления любых мелких или неагломерированных частиц, имеющих размер менее чем 500 мкм.
3
Специалист в данной области может легко подобрать размеры решетки, продукта и скорость потока пара и температуру сушки для образования гранул желательной формы и общего внешнего вида. Было обнаружено, что путем использования параметров, показанных ниже в таблице 5, можно получить желательные агломерированные частицы, напоминающие по форме и общему внешнему виду стандартный быстрорастворимый кофе после сублимационной сушки и имеющие такую же насыпную плотность, причем указанные агломерированные частицы содержат матрицу быстрорастворимого кофе с частицами пенящегося компонента, заключенными в них. Кроме того, было обнаружено, что структура пенящегося компонента, захваченного внутрь указанных агломерированных частиц, была существенно сохранена, так что агломерированные частицы имели объем закрытых пор 0,10 см/г, причем закрытые поры содержали захваченный газ.
3
3
Когда в 3 г конечной композиции влагосодержание восстанавливали растворением в 200 см горячей (85°С) воды в химическом стакане емкостью 250 см, имеющем внутренний диаметр 65 мм, то наблюдалось, что слой пены полностью покрывал поверхность напитка даже после перемешивания напитка и действительно по существу покрывал поверхность напитка через 5 мин после восстановления влагосодержания.
<b>Таблица 5</b>
Экспериментальные детали
Пенящийся компонент вес.%
Скорость потока пара
Насыпная плотность
Насыпная плотность после уплотнения легким постуки-ванием
Плотность каркаса
Действитель-ная плот-ность
(%)
(кг/ч)
(г/см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
Композиция, полученная способом примера 3, но без добавления пенящегося компонента
0
40
0,275
0,292
1,48
1,48
Композиция 1, полученная способом примера 3
25
40
0,269
0,298
1,31
1,51
Композиция 2, полученная способом примера 3
25
40
0,252
0,271
1,31
1,51
Экспериментальные детали
Объем закрытых пор
Объем пены (см<sup>3</sup>)
(см<sup>3</sup>/г)
1 мин
10 мин
Композиция, полученная способом примера 3, но без добавления пенящегося компонента
0,00
0
0
Композиция 1, полученная способом примера 3
0,10
4
1,75
Композиция 2, полученная способом примера 3
0,10
4
1,5
Пример 4
Влагосодержание в гранулах после сублимационной сушки восстанавливали растворением равным количеством горячей воды для получения кофейного экстракта с концентрацией сухих веществ приблизительно 50%. Этот кофейный экстракт охлаждали до приблизительно 5°С и вспенивали посредством добавления газообразного азота для получения экстракта с плотностью вспененного экстракта 810 г/л. Затем кофейный экстракт подвергали дальнейшему охлаждению до приблизительно -5°С.
2
В 40 г кофейного экстракта вмешивали 10 г кристаллов клатрата альфа-циклодекстрина-СО. Полученную смесь замораживали до температуры ниже -40°С и подвергали сублимационной сушке. Продукт после сублимационной сушки вручную гранулировали и просеивали для удаления мелких частиц, имеющих размер менее чем 500 мкм.
Контрольный образец также получали таким же способом, но без добавления кристаллов клатрата.
3
3
3
3
3
3
Образец, содержащий клатраты, слегка набухал во время сушки по сравнению с контрольным образцом, и имел насыпную плотность 0,18 г/см. Образец имел каркасную плотность 1,29 г/см и истинную плотность 1,49 г/см, давая объем закрытых пор 0,10 см/г. Образец имел общий внешний вид стандартных кофейных гранул после сублимационной сушки, но с некоторым количеством захваченных в них белых кристаллов. Было обнаружено, что образец, содержащий кристаллы клатрата, обеспечивал значительно большее пенообразование после восстановления влагосодержания горячей водой и перемешивания и сразу после перемешивания, и через 5 минут. По данным количественного теста пена в чашке, объем пены после восстановления влагосодержания составил 2,75 см через 1 минуту и 1,5 см через 10 минут. В контрольном образце (без добавления пенящегося компонента перед сушкой) не было пены.
Пример 5
3
3
Этот пример относится к быстрорастворимому подвергнутому сублимационной сушке кофе, влагосодержание в котором восстановлено 200 см горячей (85°С) воды, в химическом стакане емкостью 250 см, имеющем внутренний диаметр 65 мм.
3
Быстрорастворимый подвергнутый сублимационной сушке кофе получали в соответствии со следующими процедурами. Сначала водный кофейный экстракт получали растворением гранул быстрорастворимого подвергнутого сублимационной сушке кофе с содержанием влаги около 2 вес.% в равном количестве горячей воды. Затем этот водный кофейный экстракт охлаждали до температуры около 5°С. Затем охлажденный водный кофейный экстракт вспенивали до плотности около 0,8 г/см введением газообразного азота при одновременном смешивании при высоком уровне сдвига для однородного диспергирования захваченных пузырьков газа внутри охлажденного водного кофейного экстракта. Затем вспененный водный кофейный экстракт подвергали дальнейшему охлаждению до температуры около -5°С и продолжали смешивать для обеспечения однородности.
3
3
Пенящийся компонент получали в соответствии со следующими процедурами. Сначала некоторое количество подвергнутых сублимационной сушке кофейных гранул, содержащих частицы размером от около 500 мкм до около 3 мм загружали в автоклав. Этот растворимый кофе имел температуру стеклования (Tg, измеренную дифференциальной сканирующей калориметрией, DSC) около 60°С, насыпную плотность около 0,24 г/см и объем закрытых пор около 0,02 см/г. Давление, измеряемое датчиком в автоклаве, повышали азотом до около 40 бар.
Затем сосуд нагревали посредством наружного нагревающего кожуха до температуры, превышающей на 90°С температуру стеклования растворимого кофе. Сосуд и содержимое удерживали при этой температуре в течение периода около 10 минут. Затем сосуд охлаждали до температуры около на 30°С ниже температуры стеклования растворимого кофе. Давление в сосуде сбрасывали и порошок растворимого кофе выгружали.
3
3
3
Полученные гранулы растворимого кофе имели насыпную плотность 0,62 г/см, плотность каркаса 1,17 г/см и объем закрытых пор 0,20 см/г.
Объем закрытых пор гранул растворимого кофе, подвергнутых сублимационной сушке, существенно увеличился в результате указанной выше обработки давлением, что может быть вызвано закрытием некоторых открытых пор и/или созданием некоторых новых закрытых пор между слившимися частицами во время нагревания.
3
Когда в 3 г этих гранул растворимого кофе, содержащих захваченный азот при давлении, превышающем атмосферное давление, восстанавливали влагосодержание, как описано выше, то высота пены (измеренная между поверхностью жидкости и верхушкой пены) превышала 21 мм. Напротив, высота пены, созданной, когда в гранулах перед обработкой давлением восстанавливали влагосодержание, как описано выше, была слишком маленькой для того, чтобы ее можно было практически измерить, т.е. < 1 мм. Известные величины плотности пены и прироста объема пены использовали для оценки количества (корригированного до комнатной температуры и давления) газа, высвобождаемого пенящимся компонентом по меньшей мере до около 15 см на грамм порошка при окружающей температуре (25°С).
Некоторое количество пенящегося компонента вмешивали вручную (с использованием ложки) в охлажденный вспененный водный кофейный экстракт. Этот процесс смешивания продолжался около 2 минуты. Пенящийся компонент не охлаждали перед смешиванием, и, следовательно, температура пенящегося компонента перед смешиванием составляла около 20°С. Затем полученную смесь охлаждали до температуры ниже около -30°С для образования твердой пластины путем пропускания твердой пластины через линейный морозильный туннель CES. В морозильном туннеле используется испарение жидкого азота и для получения потока охлажденного воздуха, который продувается у пластины посредством серии вентиляторов, и для прямого охлаждения продукта испарением жидкого азота на поверхность продукта внутри морозильного туннеля. Рабочий режим морозильного туннеля устанавливали на уровень температуры внутреннего воздуха -70°С, и время пребывания пластины в туннеле было установлено приблизительно на 4 минуты. Пластину пропускали через туннель 3 раза для обеспечения полного замораживания. После замораживания твердую пластину хранили в течение ночи в морозильной камере при температуре около -65°С, перед гранулированием с использованием гранулятора, расположенного внутри холодильной камеры, при около -40°С. Затем воду удаляли из полученных гранул возгонкой льда в водяной пар посредством стандартного способа сублимационной сушки в частичном вакууме.
Затем полученный продукт в виде кофе после сублимационной сушки просеивали для отделения любых частиц размером менее 500 мкм от кофейных гранул после сублимационной сушки, которые близко напоминали стандартные выпускаемые промышленностью гранулы кофе после сублимационной сушки, хотя частицы пенящегося компонента, включенные в кофейные гранулы, были видны при близком визуальном осмотре. Гранулы имели величины насыпной плотности, насыпной плотности после уплотнения постукиванием, плотность каркаса и объем закрытых пор, как указано ниже в таблице 6. Когда в 3 г этих кофейных гранул восстанавливали влагосодержание, как описано выше, то наблюдалось, что количество пены на поверхности напитка было значительно больше, чем при растворении выпускаемых промышленностью гранул кофе после сублимационной сушки, и наблюдалось, что слой пены полностью покрывал поверхность напитка даже после того как напиток был перемешан. По данным измерения количественным тестом пенообразования в чашке, объем пены после восстановления влагосодержания показан ниже в таблице 6.
Было отмечено, что подвергнутые сублимационной сушке кофейные частицы, полученные способом примера 5, создавали заметный звук потрескивания после восстановления влагосодержания горячей водой, указывая на присутствие сжатого газа внутри закрытых пор пенящегося компонента, включенных внутрь матрицы подвергнутых сублимационной сушке гранул.
Несколько больший объем пены, получаемый при использовании подвергнутого сублимационной сушке пенящегося компонента, по сравнению с использованием пенящегося компонента после распылительной сушки может быть связано со сниженной склонностью подвергнутого сублимационной сушке пенящегося компонента к растворению в водном охлажденном кофейном экстракте, по сравнению со пенящимся компонентом после распылительной сушки.
3
Все объемы закрытых пор в этом примере рассчитывались относительно действительной плотности данного растворимого кофе, которая, по данным измерения, составляла 1,53 г/см.
<b>Таблица 6</b>
Экспериментальные детали
Количество пенящегося компонента
Количество кофейного экстракта
Насыпная плотность продукта
Насыпная плотность продукта после уплотне-ния легким постукиванием
Плотность каркаса
Объем закрытых пор про-дукта
(г)
(г)
(г/см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
(г/см<sup>3</sup>)
(см<sup>3</sup>/г)
Композиция, полученная способом примера 5
80
600
0,184
0,209
1,18
0,19
Композиция, полученная способом примера 5
160
480
0,275
0,284
1,23
0,16
Экспериментальные детали
Количество пенящегося компонента
Количество кофейно экстракта
Объем пены (см<sup>3</sup>)
(г)
(г)
1 мин
10 мин
Композиция, полученная способом примера 5
80
600
3,0
1,0
Композиция, полученная способом примера 5
160
480
5,0
1,0