СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАПИТКОВ ИЗ ПОРОШКОВ С УЛУЧШЕННОЙ ДИСПЕРГИРУЕМОСТЬЮ
METHOD AND APPARATUS FOR FORMING BEVERAGES FROM POWDERS WITH IMPROVED DISPERSIBILITY

Ссылка на родственные заявки
Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №61/7365,267, поданной 16 июля 2010 года, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники
Настоящая заявка относится к способам и устройствам для формирования напитков или частей напитков из порошков, а также способам формирования порошков. В частности, она относится к способам формирования напитков из порошков, полученных посредством способов, эффективных для повышения диспергируемости порошков.
Уровень техники
Хорошо известны порошкообразные или сухие пищевые продукты и напитки или промежуточные продукты («порошки»), такие как растворимые напитки, растворимый горячий шоколад, промежуточные продукты для получения шоколада, высушенный замораживанием и высушенный распылением растворимый кофе, а также порошкообразные соусы, такие как порошкообразные сырные соусы. Указанные порошки формируют разнообразными способами. Например, кофе быстрого приготовления может быть сформирован посредством получения промежуточного продукта жидкого кофейного концентрата (общеизвестного как кофейная паста) из кофейных зерен хорошо известными способами обжаривания и экстрагирования. Необязательно, кофейный концентрат может быть ароматизирован при помощи добавления ароматов кофе, извлеченных из экстрагированного кофейного промежуточного продукта, что также хорошо известно из уровня техники. Кофейный концентрат затем подвергают различным стадиям вспенивания и сушки для получения сухого гранулированного конечного продукта, который может быть преобразован в кофейный напиток при помощи добавления горячей воды. Порошкообразные пищевые продукты пользуются популярностью у потребителей, так как они обеспечивают экономичный, быстрый и простой способ приготовления пищевого продукта или напитка. Кроме того, порошки используют в производственных процессах в качестве промежуточных ингредиентов, которые гидратируют с жидкостями и необязательно смешивают с другими ингредиентами, а также подвергают дополнительной обработке для формирования пищевых продуктов и напитков, которые затем продают потребителям.
Однако, большому количеству доступных порошков присущи различные недостатки. Одна из проблем, присущих существующим сухим пищевым продуктам и напиткам, заключается в том, что при добавлении текучей среды, такой как горячая вода, они имеют тенденцию образовывать комки и не равномерно растворяться в текучей среде. Плохое диспергирование может стать причиной комкования частиц наряду с негидратированными областями порошка, которые никогда полностью «не намокают». Например, при добавлении порошка к жидкости, порошок будет скорее образовывать скопления и плавать на поверхности жидкости или опускаться на дно в виде комков, чем диспергироваться в жидкости.
Обычно потребитель вынужден ждать в течение некоторого количества времени, как правило, нескольких минут, достаточного для желаемого растворения комков порошка в жидкости перед потреблением пищевого продукта или напитка. Альтернативно, потребителю может потребоваться осуществить энергичное размешивание или встряхивание жидкости для разбития комков и диспергирования порошка в жидкости. Даже после того как потребитель подождал достаточное количество времени и/или встряхнул или перемешал напиток для диспергирования порошка, порошок может не полностью диспергироваться в жидкости, и вместо этого может образовывать небольшие комки, распределенные в жидкости. Необходимость в ожидании или перемешивании пользователем раствора, сформированного посредством объединения порошка и жидкости, нежелательна. Кроме того, в ситуациях, когда потребитель не может устранить все комки, в частности, в случае напитков, таких как растворимый кофе или горячий шоколад, пищевой продукт или напиток могут характеризоваться неудовлетворительными свойствами консистенции и ощущением зернистости при потреблении, что является нежелательным для потребителя.
Аналогично, в производственных процессах пищевых продуктов или напитков, подобные недостатки могут увеличивать время обработки и/или потребовать введение дополнительных стадий перемешивания, которые могут вызвать дополнительные затраты и усложнить производственные системы. В виду склонности известных порошков образовывать скопления, они могут не быть свободнотекучими, что может вызвать производственные проблемы. Кроме того, в известном растворе используют крахмалы, добавки для повышения текучести и другие эмульгаторы для повышения диспергируемости и текучести. Такие дополнительные ингредиенты обычно являются нежелательными.
Другое возможное решение, предполагаемое для увеличения текучести и диспергируемости, может заключаться в уменьшении размера частиц порошка. Однако, во многих типах порошкообразных пищевых продуктов и напитков снижение размера частиц фактически усугубляет эти недостатки и ухудшает связанные с образованием скоплений проблемы. В некоторых случаях, например, образование комков или скоплений порошка обычно усиливается при снижении размера частиц порошка. Многие порошки, характеризующиеся малым размером частиц, например, D90 ниже приблизительно 100 мкм по размеру, часто демонстрируют большее образование скоплений и комков, чем порошки, характеризующиеся большим размером частиц, например, выше приблизительно 100 мкм. В связи с этим, эти порошки не могут должным образом диспергироваться в жидкости или могут потребовать дополнительного времени или усилий для осуществления достаточного диспергирования порошка в жидкости.
Сущность изобретения
Согласно одному подходу в настоящем документе раскрыт способ формирования, по меньшей мере, части напитка из совместно помолотого порошкообразного состава. Некоторое количество совместно помолотого порошкообразного состава объединяют с жидкостью для получения, по меньшей мере, части напитка. Совместно помолотый порошкообразный состав получают посредством совместного помолота одновременно по меньшей мере одного порошкообразного ингредиента, содержащего сложную для диспергирования часть, и от 2 процентов до 90 процентов одного или более способствующих диспергированию компонентов. Результирующий совместно помолотый порошкообразный состав может характеризоваться размером частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм, и являться эффективным для получения части напитка, содержащей от приблизительно 2 процентов до приблизительно 16 процентов твердых веществ из совместно помолотого порошкообразного состава, диспергированного в напитке. Было неожиданно и внезапно обнаружено, что объединение совместно помолотого порошкообразного состава, полученного таким способом, с жидкостью обеспечивает улучшенные преимущества диспергирования по сравнению с порошками, сформированными из подобных компонентов, которые сформированы при помощи отличного от совместного помола компонентов и простого смешивания их друг с другом, или сформированы посредством отдельного помола компонентов.
Согласно другому подходу капсула или картридж для приготовления одной порции напитка содержит совместно помолотый порошкообразный состав и предназначен для использования в машине для приготовления напитков. Капсулу или картридж для приготовления одной порции напитка согласно этому подходу применяют для формирования, по меньшей мере, части напитка или всего напитка посредством машины для приготовления напитков. Капсула или картридж для приготовления одной порции содержит пространство для хранения, которое характеризуется размерами для размещения совместно помолотого порошкообразного состава. Капсула или картридж содержит по меньшей мере один вход и по меньше мере один выход, формируемые в капсуле или картридже или уже определенные в них. Вход и выход выполнены для впрыска жидкости в пространство для хранения и для дозирования, по меньшей мере, части напитка из капсулы или картриджа. Совместно помолотый порошкообразный состав в пространстве для хранения содержит по меньшей мере один порошкообразный ингредиент, содержащий сложную для диспергирования часть, и от 2 процентов до 90 процентов одного или более способствующих диспергированию компонентов. Ингредиенты совместно помолоты одновременно до размера частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм, и являются эффективными для получения, по меньшей мере, части напитка, содержащей от приблизительно 2 процентов до приблизительно 16 процентов твердых веществ из совместно помолотого порошкообразного состава, диспергированного в ней. Было неожиданно и внезапно обнаружено, что капсула для приготовления одной порции напитка, содержащая порошкообразный состав, как описано в этом подходе, обеспечивает улучшенные преимущества диспергирования в жидкости, протекающей через капсулу или картридж, и извлечение в чашку. Капсулы или картриджи, наполненные порошками, как описано в настоящем документе, обеспечивают превосходное извлечение из капсулы или картриджа по сравнению с капсулами и картриджами с порошками, характеризующимися такими же составами, которые сформированы при помощи отдельного помола в струйной мельнице отдельных ингредиентов порошка или при помощи простого смешивания исходных ингредиентов вместе для формирования порошка.
Согласно другому подходу раскрывается упакованный продукт в виде порошкообразного напитка для смешивания с жидкостью для формирования, по меньшей мере, части напитка. Упакованный продукт в виде порошкообразного напитка содержит упаковку, которая задает полость с расположенным в ней порошкообразным составом. Порошкообразный состав содержит совместно помолотый порошкообразный состав, содержащий по меньшей мере один порошкообразный ингредиент, который содержит сложную для диспергирования часть, и от 2 процентов до 90 процентов одного или более способствующих диспергированию компонентов. Ингредиенты совместно помолоты одновременно до размера частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм, и являются эффективными для получения, по меньшей мере, части напитка, содержащей от приблизительно 2 процентов до приблизительно 16 процентов твердых веществ из совместно помолотого порошкообразного состава, диспергированного в части напитка. Упакованный продукт в виде порошкообразного напитка согласно этому подходу обеспечивает преимущества диспергирования, аналогичные подходам, описанным выше, при смешивании с жидкостью.
Согласно еще одному подходу раскрыт способ приготовления совместно помолотого порошкообразного состава, пригодного для приготовления, по меньшей мере, части напитка. Способ согласно этому подходу предусматривает введение по меньшей мере одно порошкообразного ингредиента, содержащего сложную для диспергирования часть, и от приблизительно 2 процентов до приблизительно 90 процентов одного или более способствующих диспергированию компонентов в устройство для размола. Способ дополнительно предусматривает совместное размалывание, выполняемое одновременно и в течение длительного времени, по меньшей мере одного порошкообразного ингредиента и одного или более способствующих диспергированию компонентов для формирования совместно помолотого порошкообразного состава с распределением частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм. Порошкообразный состав является эффективным для получения, по меньшей мере, части напитка при взаимодействии совместно помолотого порошкообразного состава с водой. Результирующие напитки содержат от приблизительно 2 процентов до приблизительно 16 процентов твердых веществ из совместно помолотого порошкообразного состава, растворенного в них.
Согласно еще одному подходу продукт в виде порошкообразного напитка состоит по существу из порошкообразного ингредиента, содержащего сложную для диспергирования и растворения часть, и по меньшей мере одного способствующего диспергированию компонента. Согласно другому подходу продукт в виде порошкообразного напитка состоит из порошкообразного ингредиента, содержащего сложную для диспергирования и растворения часть, и по меньшей мере одних способствующих диспергированию компонентов.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено схематическое изображение примерной струйной мельницы;
на фиг.2 представлен график зависимости размера частиц в мкм от гранулометрического распределения D90 по методу Helos;
на фиг.3 представлена технологическая схема, иллюстрирующая способы предшествующего уровня техники для формирования высушенного замораживанием и высушенного распылением растворимого кофе;
на фиг.4а представлена технологическая схема, иллюстрирующая способ формирования высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта согласно настоящему раскрытию;
на фиг.4b представлена технологическая схема, иллюстрирующая модификацию способа согласно фиг.4а;
на фиг.5а представлена технологическая схема, иллюстрирующая другой способ формирования высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта согласно настоящему раскрытию;
на фиг.5b представлена технологическая схема, иллюстрирующая модификацию способа согласно фиг.5а;
на фиг.6 представлена технологическая схема, иллюстрирующая способ формирования высушенного распылением растворимого кофейного продукта согласно настоящему раскрытию;
на фиг.7 представлена технологическая схема, иллюстрирующая другой способ формирования высушенного распылением растворимого кофейного продукта согласно настоящему раскрытию; и
на фиг.8 представлен график изменения цвета в единицах La для различных высушенных замораживанием растворимых кофейных продуктов;
на фиг.9А-9Н представлены графики, иллюстрирующие количество совместно помолотого порошкообразного состава, который был извлечен из дисков при постоянных уровнях жира, причем уровень сахара в составах был изменен, и показывающие количества порошкообразных составов, которые были совместно помолоты, не размолоты в струйной мельнице, а также отдельно помолоты в струйной мельнице и объединены;
на фиг.10А-10С представлены графики, иллюстрирующие количество совместно помолотого порошкообразного состава, который был извлечен из дисков при постоянных уровнях жира, причем уровень сахара в составах был изменен, и показывающие количества порошкообразных составов, извлеченных из составов, которые были совместно помолоты, не размолоты в струйной мельнице, а также отдельно помолоты в струйной мельнице и объединены;
на фиг.11 представлен график, иллюстрирующий количество совместно помолотого порошкообразного состава, который был извлечен из Т-дисков с различными массами загрузки диска для составов, которые были, как совместно помолоты, так и не размолоты в струйной мельнице;
на фиг.12 представлен график, иллюстрирующий количество другого совместно помолотого порошкообразного состава, который был извлечен из Т-дисков с различными массами загрузки диска для составов, которые были, как совместно помолоты, так и не размолоты струйной мельнице;
на фиг.13 представлен график, иллюстрирующий количество совместно помолотого порошкообразного состава, который был извлечен из Т-дисков с различными составами цельного сухого молока и сахара для составов, которые были, как совместно помолоты, так и не размолоты в струйной мельнице;
на фиг.14 представлен график, иллюстрирующий количество совместно помолотого порошкообразного состава, который был извлечен из капсул с различными составами цельного сухого молока и сахара для составов, которые были совместно помолоты;
на фиг.15 представлен график, иллюстрирующий количество совместно помолотого порошкообразного состава, который был извлечен из Т-дисков с различными составами цельного сухого молока и сахара с различными размерами частиц для составов, которые были, как совместно помолоты, так и не размолоты в струйной мельнице.
Подробное описание изобретения
В целом раскрыты порошки для смешивания с жидкостями и другими ингредиентами для формирования пищевых продуктов и напитков, а также способы формирования и применения порошкообразных пищевых продуктов. При смешивании с жидкостью порошки могут образовывать пищевой продукт и напиток для потребления пользователем, или порошки могут образовывать промежуточный продукт напитка или пищевого продукта, который требует дополнительной обработки и ингредиентов для формирования конечного пищевого продукта или напитка. Согласно одному аспекту порошки, как правило, содержат два или более ингредиентов, которые совместно помолоты одновременно. Согласно другому аспекту совместно помолотые порошки содержат по меньшей мере один порошкообразный ингредиент, который содержит сложную для диспергирования или растворения часть, и один или более способствующих диспергированию или растворению компонентов.
При объединении таких совместно помолотых порошков с жидкостью описанные в настоящем документе совместно помолотые порошки будут по существу полностью растворяться и/или диспергироваться в жидкости за относительно короткий период времени и, как правило, без необходимости в значительном перемешивании или взбалтывании потребителем. В случае использования в капсуле, диске, картридже напитка или т.п.для машины для приготовления одной порции напитка, порошки будут диспергироваться и по существу полностью извлекаться из капсулы. Согласно одному подходу размалывание может представлять собой сухие или отличные от жидкого способы помола, например, помол в струйной мельнице или подобных устройствах, в которых происходит обработка сухого порошка.
Согласно одному подходу представлен способ формирования, по меньшей мере, части напитка из совместно помолотого порошкообразного состава. Способ предусматривает объединение некоторого количества совместно помолотого порошкообразного состава с жидкостью для получения, по меньшей мере, части напитка. Совместно помолотый порошкообразный состав получают из совместного помола одновременно по меньшей мере одного порошкообразного ингредиента, содержащего сложную для диспергирования или растворения часть, и согласно одному подходу от 2 до 90 процентов одного или более способствующих диспергированию или растворению компонентов, согласно другому подходу от приблизительно 2 до приблизительно 90 процентов одного или более способствующих диспергированию или растворению компонентов, и согласно другому подходу от приблизительно 5 до приблизительно 50 процентов одного или более способствующих диспергированию или растворению компонентов, для формирования совместно помолотого порошкообразного состава с размером частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм согласно одному подходу, от 2 мкм до 150 мкм согласно другому подходу и от приблизительно 5 мкм до приблизительно 80 мкм согласно другому подходу. При помощи порошкообразного состава можно получить порцию напитка с процентным содержанием твердых частиц от приблизительно 2 до приблизительно 16 процентов из совместно помолотого порошкообразного состава, диспергированного в ней.
Согласно одному подходу сложная для диспергирования часть порошка содержит материал, который трудно растворяется или диспергируется в жидкости при объединении с жидкостью. Согласно другому подходу сложная для диспергирования часть порошка также является трудно извлекаемой из капсулы, диска, картриджа или другого устройства для приготовления одной порции напитка. Сложная для диспергирования часть стремится к образованию комков или скоплений, а также не промокает легко. Эти сложные для диспергирования части демонстрируют еще более худшие свойства диспергирования, когда они тонко помолоты. Например, материалы, которые являются сложными для диспергирования, содержат твердые вещества, которые не быстро растворяются в воде или других жидкостях, и не плавятся при попадании в нагретую жидкость. Примеры одних из совместно помолотых ингредиентов содержат, кроме прочего, порошок обезжиренного сухого молока (ОСМ), сухое цельное молоко (ЦСМ), белки, молочные белки, кофейные порошки, обжаренный и молотый кофе, какао-порошок, сухие сливки, волокна и их смеси. Сложные для диспергирования и растворения части этих материалов могут содержать твердые вещества обезжиренных молочных продуктов, белки, нерастворимые твердые вещества кофе, нерастворимые твердые вещества какао и их смеси.
Способствующие диспергированию или растворению компоненты, с другой стороны, являются компонентами в купаже, эффективным для помощи в улучшении диспергируемости, рассеивания и/или растворения сложных для диспергирования или растворения частей порошка, когда порошок приготовлен посредством совместного помола, как описано в настоящем документе. Способствующие диспергированию вещества могут содержать материалы и твердые вещества, которые являются растворимыми в воде, гидрофильными или даже гидрофобными материалами, эффективными при добавлении в жидкость или нагретую жидкость (например, содержащие жир материалы, которые плавятся или текут при нагревании выше температуры плавления, или гидрофильные материалы, которые способствуют присоединению воды к сложным для диспергирования частям) для улучшения диспергируемости или растворения. Примеры подходящих способствующих диспергированию компонентов содержат, кроме прочего, сахара, соли, волокна, липиды, молочные жиры, масла, кофейные масла и другие жиры.
Согласно одному подходу преимущества растворимости в горячей воде (диспергирование в чашке) были получены при использовании содержащих жиры материалов в качестве способствующего диспергированию вещества, если они совместно помолоты или совместно размолоты с другими ингредиентами, включая сложные для диспергирования ингредиенты, в процессе помола до размера частиц приблизительно 150 мкм или меньше (в некоторых случаях приблизительно до 100 мкм или меньше), и если полученный порошок содержит от приблизительно 0,5 до приблизительно 40 процентов по сухой массе материалов на основе липидов (в некоторых случаях от приблизительно 2 до приблизительно 30 процентов по сухой массе липидов). Это преимущество диспергирования, как правило, не будет достигнуто, когда отдельные компоненты порошка помолоты отдельно и затем объединены после размола. Согласно другому подходу порошкообразные составы, раскрытые в настоящем документе, могут быть подходящими для использования в картриджах, капсулах, пакетах-саше или других контейнерах, сконфигурированных для использования в машинах для приготовления одной порции напитка по требованию.
Согласно одному подходу источник жира или жировой компонент в порошках может содержать любое пищевое натуральное или синтетическое липофильное вещество, включая твердый жир, жидкое масло, заменитель жира или эмульгатор, полученный или произведенный из любого подходящего растительного, животного или другого источника, включая, например, молочный жир в качестве компонента содержащих жир сухих сливок или сухого молока. Он может присутствовать в чистой форме или в виде дисперсии эмульгированных или инкапсулированных капель жидкости, частиц твердого вещества или их смесей, например, как обычно встречается в порошках высушенного распылением молока, сливок и шортенинга. Предпочтительно источник жира содержит триглицериды, диглицериды, моноглицериды, жирные кислоты, фосфолипиды или их смеси, полученные или произведенные из растительных или животных источников, включая, кроме прочего, фрукты, овощи, бобовые растения, семена, орехи, зерновые культуры и молочные продукты.
Согласно другому примеру преимущества растворимости в горячей воде были получены для порошков, когда они были сформированы с использованием сахара или содержащих сахар материалов в качестве способствующего диспергированию вещества либо в отдельности, либо в сочетании с жирами, когда они совместно помолоты или совместно размолоты с другими сложными для диспергирования ингредиентами. Как и с содержащими жиры ингредиентами, преимущества диспергирования, как правило, не будут достигнуты, если отдельные компоненты порошка помолоты отдельно и затем объединены после помола. Согласно одному примеру сахар или содержащий сахар материал может содержать любое пищевое натуральное или синтетическое растворимое вещество на основе сахара, включая, например, гранулированный тростниковый сахар и т.п.
Согласно одному аспекту порошки, раскрытые в настоящем документе, сформированы из двух или более ингредиентов, которые выбраны и совместно помолоты одновременно для формирования порошка, содержащего необходимый состав. По меньшей мере один из ингредиентов в порошке во время совместного помола является сложной для диспергирования частью или содержит ее, и по меньшей мере один из ингредиентов во время совместного помола является способствующем диспергированию веществом или содержит его. Иначе говоря, по меньшей мере один ингредиент в порошке является материалом, который при совместном помоле с одним или более дополнительными компонентами образует результирующий порошок, которому присущи преимущества диспергирования. Согласно одному подходу способствующее диспергированию вещество является содержащим жиры или липиды материалом. В связи с этим результирующий состав порошка может содержать от приблизительно 0,5% до приблизительно 40% молочного жира. Согласно другому примеру результирующий состав порошка может содержать от приблизительно 2% до приблизительно 30% по сухой массе материала на основе липидов. В некоторых случаях результирующий состав порошка может содержать от приблизительно 2% до приблизительно 20% по сухой массе материала на основе липидов. Согласно одному подходу способствующее диспергированию вещество является сахаром или содержащим сахар компонентом. Таким образом, результирующий состав порошка может содержать от приблизительно 2% до приблизительно 80% по сухой массе сахара или содержащего сахар материала.
Без ограничения какой-либо теорией, считается, что включение некоторых материалов («способствующих диспергированию веществ») в порошок во время совместного помола двух или более ингредиентов, который сформирован при помощи совместного помола ингредиентов, причем по меньшей мере один из ингредиентов является или содержит одно или более способствующих диспергированию веществ на заданных уровнях, становится непосредственно связанным с частицами других компонентов порошка и/или вызывает покрытие результирующих частиц порошка для обеспечения покрытия, оболочки и/или барьера для того, чтобы снизить тенденцию частиц слипаться друг с другом и собираться в комки при объединении с жидкостью.
Было неожиданно и внезапно обнаружено, что совместный помол исходных порошков, причем один или более порошков содержат способствующий диспергированию компонент, например, содержащий жир или сахар компонент, обеспечивает результирующие порошки, которые быстро и полностью растворяются и диспергируются в жидкости и эффективно образуют пищевые продукты или напитки. Согласно одному подходу содержащие сахар и/или жир компоненты используют в качестве способствующих диспергированию веществ для совместного помола с другими ингредиентами с тем, чтобы образовать порошкообразные составы, которым присущи преимущества диспергирования при формировании напитков. Во многих случаях эти порошкообразные составы обеспечивают получение значительно лучших дисперсий (и/или растворов), чем какие-либо порошки, сформированные при помощи отдельного помола в струйной мельнице тех же компонентов и объединения их, или порошки, сформированные посредством простого объединения исходных компонентов. Более конкретно, полагают, что, когда эти порошки помещены в нагретую жидкую среду (такую как горячая вода, характеризующаяся температурой выше точки плавления жира), способствующие диспергированию вещества действуют в качестве барьеров, покрытий или напыления на частицах (или их сложных для диспергирования частей) для препятствования и/или предотвращения слипания друг с другом частиц сложных для диспергирования компонентов в порошке из-за электростатических эффектов и поверхностного натяжения.
Без ограничения какой-либо теорией, когда способствующий диспергированию компонент содержит жир или содержащий жир компонент, полагают, что совместный помол приведет к образованию гидрофобных частичек жира, образующих покрытие и/или непосредственно связанных по меньшей мере с внешними частями поверхности сложных для диспергирования частиц или их частей, формируя барьер, покрытие или напыление между сложными для диспергирования частицами. Когда этот совместно помолотый порошок впоследствии помешают в нагретую жидкую среду (выше температуры плавления жира), происходит плавление слоев жира для обеспечения слоя смазки так, чтобы частицы могли диспергироваться и/или раствориться по существу равномерно и быстро в растворе. Для этой цели согласно одному подходу порошок сформирован по меньшей мере из двух ингредиентов, причем по меньшей мере один ингредиент содержит жир выше заданного уровня, посредством совместного помола по меньшей мере двух ингредиентов.
С другой стороны, когда способствующее диспергированию вещество содержит сахар или содержащий сахар компонент, полагают (и без ограничения какой-либо теорией), что сахар становится непосредственно связанным, по меньшей мере, с внешними поверхностями частиц или частей сложных для диспергирования компонентов с тем, чтобы аналогично сформировать барьер, покрытие или напыление между сложными для диспергирования частицами. Сахар обычно проявляет свойства гидрофильной частицы, которая притягивает воду и может образовать каналы для взаимодействия с водой с тем, чтобы обеспечить более легкое увлажнение сложных для растворения или диспергирования компонентов. Таким образом, при смешивании порошка с жидкостью барьеры из частичек сахара не дают образоваться значительным электростатическим силам и поверхностным натяжениям между сложным для диспергирования частицами и, как правило, обеспечивают их расположение на расстоянии друг от друга для образования каналов, по которым вода может проникнуть между сложными для диспергирования частицами и намочить их для того, чтобы они быстро диспергировались в жидкости.
Согласно одному подходу и без ограничения какой-либо теорией, полагают, что сложным для диспергирования или растворения компонентам часто присущи поверхностные характеристики, например, увеличенные значения поверхностного натяжения и/или электростатические эффекты, которые вызывают притягивание между сложными для растворения или диспергирования частями. Способствующее диспергированию или растворению вещество является эффективным и может помочь в модифицировании этого внешнего поверхностного натяжения или электростатического эффекта (до немолотых образцов иди совместно немолотых образцов) для обеспечения более легкого намачивания, гидратирования, растворения и/или диспергирования порошков в жидкостях, таких как нагретая вода.
Дополнительные ингредиенты могут быть добавлены для формирования порошка после совместного помола. Если более двух ингредиентов объединяют для формирования порошка, предпочтительно любые дополнительных ингредиенты объединяют с ингредиентами перед совместным помолом, после чего выполняют совместный помол ингредиентов для формирования порошка. Более предпочтительно все ингредиенты объединяют перед совместным помолом ингредиентов, после чего выполняют совместный помол одновременно всех ингредиентов для формирования порошка. Таким образом, было обнаружено, что совместный помол большего количества ингредиентов увеличивает диспергируемость конечного порошка в жидкой среде по сравнению с совместным помолом некоторых ингредиентов и последующего добавления дополнительных ингредиентов на последующей стадии.
Согласно другому аспекту результирующий совместно молотый порошок характеризуется гранулометрическим распределением D90 по методу сухого Helos менее или равным 100 мкм. В некоторых случаях порошок характеризуется гранулометрическим распределением D90 от приблизительно 10 мкм до приблизительно 80 мкм. В других случаях порошок характеризуется гранулометрическим распределением D90 от приблизительно 10 мкм до приблизительно 50 мкм. Полагают, что различные сочетания гранулометрического распределения, уровней жира и/или совместного помола ингредиентов наряду с этим являются эффективными для обеспечения улучшенной диспергируемости частиц в растворе.
Согласно другому подходу порошок, приготовленный описным выше образом, помещен в капсулу или картридж для приготовления одной порции напитка, который используют в машине для приготовления напитков для формирования, по меньшей мере, части напитка. Капсула или картридж для приготовления одной порции напитка, содержит пространство для хранения, которое характеризуется размером для размещения совместно помолотого порошкообразного состава. Например, пространство для хранения может содержать жесткий корпус жесткой и/или гибкой капсулы или диска, или внутреннее пространство гибкой капсулы или пакета-саше.
Согласно одному примеру капсула или картридж может содержать Т-диск Tassimo, предназначенный для использования в машине Tassimo Brewpot, как в целом описано в патенте США №7,640,843, выданном 5 января, 2010 года, который прямо и полностью включен в настоящее описание посредством ссылки, как если бы все его содержание было включено в настоящий документ. Согласно другому варианту осуществления капсула или картридж может содержать пористую капсулу или пакет-саше, выполненный из гибкого пористого материала, например, фильтр кофе, который содержит одну или более панелей, формирующих оболочку, ограничивающую пространство для хранения.
Согласно этому подходу диск, капсула или картридж для приготовления одной порции напитка содержит по меньшей мере один вход и по меньшей мере один выход, формируемые или определенные в капсуле или картридже. Вход выполнен для приема воды или другой жидкости, вводимой в пространство для хранения из машины для приготовления напитков. Выход выполнен для дозирования, по меньшей мере, части готового напитка из капсулы или картриджа в контейнер или чашку для потребления потребителем. По меньшей мере один вход и/или по меньшей мере один выход может содержать отверстия, которые выполнены заранее в капсуле или картридже, например, отверстие в стенке или панели капсулы или картриджа, или маленькие поры пористой панели, такой как фильтрующая панель, образующая капсулу. Вход и/или выход могут также содержать отверстия, которые сразу не присутствуют в картридже или капсуле, но могут быть выполнены в них при помощи, например, прокалывания или продавливания части капсулы или картриджа, или удаления части капсулы или картриджа для формирования в нем отверстия.
Капсула или картридж может содержать различные количества совместно помолотого порошкообразного состава внутри пространства для хранения в зависимости от конструкции капсулы, состава порошка и желаемых характеристик напитка или части напитка, количества желаемого напитка или части напитка, образуемой из капсулы или картриджа, а также конструкции капсулы или картриджа и машины для формирования напитка, в которой предполагают использовать капсулу или картридж. Согласно одному примеру капсула или картридж могут содержать от приблизительно 6 г до приблизительно 20 г совместно помолотого порошкообразного состава.
Аналогично совместно помолотым порошкообразным составам, описанным ранее, совместно помолотые порошкообразные составы согласно этому подходу содержат по меньше мере один порошкообразный ингредиент, содержащий сложную для диспергирования часть, и по меньше мере один способствующий диспергированию компонент, которые совместно помолоты одновременно до размера частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм. Совместно помолотый порошкообразный состав может содержать от приблизительно 2 процентов до приблизительно 90 процентов одного или более способствующих диспергированию компонентов. Описанные в настоящем документе капсулы или картриджи для приготовления одной порции напитка, содержащие эти совместно помолотые порошкообразные составы, обеспечивают преимущественное извлечение и преимущества диспергирования при использовании картриджа или капсулы с машиной для приготовления напитков с тем, чтобы образовать напиток или часть напитка. Капсулы или картриджи, содержащие описанные в настоящем описании порошки, демонстрируют превосходные характеристики извлечения из пространства для хранения и последующего диспергирования по сравнению с капсулами и картриджами, которые содержат порошки с аналогичными составами, но которые были образованы при помощи простого смешивания составляющих исходных ингредиентов или посредством отдельного помола в струйной мельнице исходных ингредиентов и смешивания их друг с другом для формирования порошков. Преимущественные характеристики извлечения и диспергирования были продемонстрированы при помощи измерения количества твердых веществ, остающихся в капсуле или диске после прохождения диска через машину для приготовления напитка, и изучения распределения частиц в готовом продукте или части продукта, дозированной в чашку или контейнер.
Кроме того, порошки и составы, описанные в настоящем документе, обеспечивают улучшенные характеристики диспергирования и извлечения даже в том случае, когда совместно помолотый порошкообразный состав по существу не содержит или не содержит крахмалов, добавок для повышения текучести и других эмульгаторов, которые обычно используют для повышения диспергируемости и текучести порошков для смешивания с жидкостями. Например, совместно помолотые порошкообразные составы, описанные в настоящем документе, могу по существу не содержать крахмалы, добавки для повышения текучести и другие эмульгаторы, выбранные из группы, содержащей целлюлозу, кукурузный крахмал, лецитин, модифицированный крахмал и их смеси. Согласно одному примеру напиток или часть напитка, которую дозируют из картриджа или капсулы, содержит менее приблизительно 0,5% любого из крахмалов, добавок для повышения текучести, эмульгаторов и их смесей (согласно другим подходам менее приблизительно 0,1%, согласно другим подходам менее приблизительно 0,05%, а согласно другим подходам вообще не содержит).
Согласно другому примеру капсула или картридж для приготовления одной порции напитка содержит совместно помолотый порошкообразный состав, который обеспечивает извлечение по меньшей мере приблизительно 30 процентов твердых веществ из пространства для хранения при подачи жидкости в пространство для хранения и дозировании жидкости из него. Согласно другому примеру совместно помолотый состав обеспечивает извлечение по меньшей мере приблизительно 50 процентов твердых веществ из пространства для хранения при подачи жидкости в пространство для хранения и дозировании жидкости из него. Согласно еще одному примеру совместно помолотый порошкообразный состав обеспечивает извлечение по меньшей мере приблизительно 50 процентов твердых веществ из пространства для хранения при подачи жидкости в пространство для хранения и дозировании жидкости из него.
Согласно одному подходу напитки, сформированные согласно описанному выше способу или при помощи описанной выше капсулы или картриджа для приготовления одной порции напитка, могут содержать конкретные количества совместно помолотого порошкообразного состава на грамм жидкости, в которой растворен совместно помолотый порошкообразный состав. Согласно одному примеру количество совместно помолотого порошкообразного состава на грамм жидкости находится в диапазоне от приблизительно 0,05 г порошкообразного состава на грамм воды до 0,5 г порошкообразного состава на грамм воды, и согласно другому примеру от приблизительно 0,05 г порошкообразного состава на грамм воды до 0,2 г порошкообразного состава на грамм воды. Согласно другому примеру напитки, сформированные согласно описанным выше способам или при помощи описанной выше капсулы или картриджа для приготовления одной порции напитка, могут быть эффективными для обеспечения растворения по меньшей мере от приблизительно 2% до приблизительно 16% твердых веществ в от приблизительно 80 г до приблизительно 90 г жидкости за менее чем приблизительно 60 секунд без необходимости в существенном перемешивании или встряхивании жидкости.
Согласно другому подходу продукт в виде порошкообразного напитка выполнен для смешивания с жидкостью для формирования, по меньшей мере, части напитка. Упакованный продукт в виде порошкообразного напитка содержит упаковку, которая задает полость. Порошкообразный состав заключен в полость и содержит совместно помолотый порошкообразный состав, содержащий по меньшей мере один порошкообразный ингредиент, содержащий сложную для диспергирования часть, а также от приблизительно 2 до приблизительно 90 процентов одного или более способствующих диспергированию компонентов. Способствующие диспергированию компоненты совместно помолоты одновременно вместе со сложными для диспергирования компонентами до размера частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм. Кроме того, они эффективны для получения, по меньшей мере, части напитка, содержащей от приблизительно 2 процентов до приблизительно процентов твердых веществ из совместно помолотого порошкообразного состава, диспергированного в ней.
Согласно одному аспекту упакованный продукт в виде порошкообразного состава может содержать измеренное количество совместно помолотого порошкообразного состава, которое обеспечено для смешивания с измеренным количеством жидкости для формирования стандартной порции напитка. Например, упакованный продукт в виде порошкообразного напитка может содержать достаточное количество совместно помолотого порошкообразного состава для обеспечения напитка или части напитка, которая характеризуется объемом от приблизительно 0,1 жидкой унции до приблизительно 64 жидких унций. Согласно другому примеру упакованный продукт в виде порошкообразного напитка может содержать достаточное количество совместно помолотого порошкообразного состава для обеспечения напитка или части напитка, которая характеризуется объемом от приблизительно 1 жидкой унции до приблизительно 24 жидких унций. Согласно другому подходу измеренное количество совместно помолотого порошкообразного продукта может составлять от приблизительно 5 г до приблизительно 20 г.
Согласно другому аспекту упакованный продукт в виде порошкообразного напитка может содержать инструкции на упаковке, предназначенные для инструктирования потребителей о том, что порошок и жидкость необходимо смещать в определенном соотношении. Согласно одному примеру упакованный продукт в виде порошкообразного напитка может содержать измерительное устройство, предназначенное для обеспечения измеренного количества совместно помолотого порошкообразного состава и объединения совместно помолотого порошкообразного состава с измеренным количеством жидкости. Измеренные количества могут быть получены посредством приблизительных измерений. Согласно одному подходу инструкции и/или измерительное устройство могут обеспечить смешивание от приблизительно 0,05 г совместно помолотого порошкообразного состава на грамм воды до приблизительно 0,5 г порошкообразного состава на грамм воды согласно одному примеру, и от 0,05 г совместно помолотого порошкообразного состава на грамм воды до приблизительно 0,2 г порошкообразного состава на грамм воды согласно другому примеру.
Согласно еще одному подходу раскрывается способ приготовления совместно помолотого порошкообразного состава, пригодного для приготовления, по меньшей мере, части напитка. Способ согласно этому подходу может предусматривать введение по меньшей мере одного порошкообразного ингредиента, содержащего сложную для диспергирования часть, и от приблизительно 2 процентов до приблизительно 90 процентов одного или более способствующих диспергированию компонентов в устройство для размола. Способ согласно этому подходу предусматривает совместное размалывание, выполняемое одновременно и в течение длительного времени, по меньшей мере одного порошкообразного ингредиента и одного или более способствующих диспергированию компонентов для формирования совместно помолотого порошкообразного состава с размером частиц d90 от приблизительно 2 мкм до приблизительно 150 мкм. Порошкообразный состав, полученный посредством представленного в настоящем документе способа, является эффективным для получения, по меньшей мере, части напитка при взаимодействии с водой совместно помолотого порошкообразного состава. Результирующий напиток или часть напитка содержит от приблизительно 2 процентов до приблизительно 16 процентов твердых веществ из совместно помолотого порошкообразного состава, растворенного в напитке или части напитка.
Способ согласно этому подходу способен продолжительно и непрерывно функционировать благодаря оборудованию для струйного помола и параметрам, которые выбраны для совместного помола компонентов порошка, наряду с ингредиентами, которые выбраны для совместного помола. Для этого выбирают струйную мельницу, которая способна непрерывно и продолжительно функционировать без существенного загрязнения, засорения и т.п. Например, может быть использована струйная мельница Jet-O-Miser (Fluid Energy, Телфорд, Пенсильвания) с манометрическим давлением подачи сжатого воздуха, составляющим от приблизительно 80 фунтов на кв. дюйм до приблизительно 110 фунтов на кв. дюйм, в некоторых случаях, приблизительно 100 фунтов на кв. дюйм. Для удаления влаги из воздуха может также быть использована осушающая система с тем, чтобы снизить температуру конденсации ниже приблизительно -40°С (обычно от приблизительно -50°С до приблизительно -60°С). Порошки могут быть обработаны при атмосферных условиях (от приблизительно 20°С до приблизительно 25°С). Более низкие температуры могут быть выбраны для совместного помола порошков с более высоким содержанием жира с тем, чтобы снизить уровень загрязнения оборудования из-за увеличенных уровней жира. Значения скорости подачи могут составлять от приблизительно 40 грамм до приблизительно 100 грамм в минуту с использованием вибрационных или других систем подачи. Во время обработки совместно помолотые порошки могут быть изолированы от окружающей среды для минимизации любых воздействий влаги.
Согласно одному примеру совместный размол обжаренного и молотого кофе и растворимого кофе приводит к улучшенной диспергируемости. Совместный размол обжаренного кофе (содержание жира 12%) с растворимым кофе в соотношении от приблизительно 15% обжаренного кофе (85% растворимого кофе) (содержание жира составляет приблизительно 2%) до 50% обжаренного кофе (50% растворимого кофе) (содержание жира составляет приблизительно 6%) может быть подходящим. Эти совместно размолотые смеси продемонстрировали уменьшенное формирование комков из нерастворимых обжаренных и размолотых материалов при взаимодействии с горячей водой по сравнению с обжаренным и размолотым материалом, который характеризуется таким же размером частиц после отдельного размола с использованием способа криогенного размола. Приготовление было стандартизировано при помощи сухого смешивания размолотого материала со стандартным растворимым кофе так, что во всех случаях в каждой чашке находилось 15% обжаренного и размолотого материала.
Согласно другому примеру совместный размол шоколадных ингредиентов приводит к улучшенной диспергируемости. Ингредиенты для совместно размолотого порошка шоколада могут содержать бобы какао (содержащие жиры), сахар и сухое молоко. При совместном размоле этих ингредиентов в струйной мельнице в таких пропорциях, чтобы твердые вещества какао представляли приблизительно 6,7% общей смеси, содержание жира составляло 6,7%, твердые вещества молока составляли 16,5%, сахар составлял 60%, результирующий порошкообразный материал растворялся в горячей воде (5 г на 200 мл) в течение 30 секунд, тогда как эквивалентная смесь твердых веществ, при отдельном размоле до такого же размера частиц и последующем сухом смешивании, растворялась в горячей воде в течение 3 минут и более.
Согласно еще одному примеру при совместно размоле порошки сухого молока демонстрируют улучшенную диспергируемость. Для сравнения, порошки сухих сливок (40% содержание жира) и твердые вещества обезжиренного молока демонстрируют плохую диспергируемость в горячей воде, когда микроразмол выполнен отдельно, поскольку они образуют комки при добавлении в горячую воду (соотношение - от 5 до 10 г/ 200 мл воды). С другой стороны, при осуществлении совместного помола сливок с твердыми веществами обезжиренного молока для получения соотношений жира приблизительно от 8% до 16% содержания жира, полученный в результате совместно размолотый материал диспергируется более быстро, чем такие же сочетания материалов сухого смешивания не зависимо от того, были ли материалы сухого перемешивания предварительно размолоты или смешены в качестве исходных порошков. Для этих примерных составов совместный помол может быть осуществлен в струйной мельнице или в другом оборудовании для струйного помола.
Следует иметь в виду, что такие примеры не являются исчерпывающим списком возможных сочетаний материалов, и эти преимущества диспергирования ожидают наблюдать при совместном помоле материалов, причем по меньшей мере один или более материалов в другом случае демонстрируют плохие характеристики диспергирования, и характеризуются результирующим содержанием жира размолотого материала от 2% до 30%.
Согласно еще одному аспекту способ объединения порошка, описанного выше, с жидкостью для того, чтобы порошок диспергировался в жидкости, предусматривает стадию нагрева жидкости до заданной температуры. Согласно этой стадии жидкость может быть нагрета до температуры от приблизительно 40°С до приблизительно 100°С. Предпочтительно, жидкость нагревают до температуры от приблизительно 60°С до приблизительно 100°С. Более предпочтительно, жидкость нагревают до температуры от приблизительно 75°С до приблизительно 100°С. Согласно одному подходу жидкость предпочтительно является водой, нагреваемой до необходимой температуры.
Согласно одному подходу способ предусматривает другую стадию объединения заданных количеств порошка и жидкости. Согласно этому подходу относительные количества порошка и жидкости выбраны так, чтобы способствовать по существу полному диспергированию порошка в жидкости, а также обеспечить достаточное количество порошка в жидкости для получения желаемых вкусовых качеств и вкусовых впечатлений для потребителя.
В настоящем описании, если контекстом не предусмотрено другое, термин «обжаренный кофе» означает кофейный материал, полученный обжариванием зеленых кофейных зерен. Материал может быть в форме обжаренных кофейных зерен или в любой другой форме, полученной на последующих технологических стадиях, таких как помол, извлечение кофеина, прессование и т.п. Конкретные примеры обжаренного кофе содержат обжаренные кофейные зерна, обжаренный пресс-остаток с экспеллера и обжаренные хлопья кофе.
В настоящем описании, если контекстом не предусмотрено другое, термин «диспергированы» означает, что частички распределены по всему объему жидкой среды. Термин «растворены» означает, что некоторые частички фактически включены в состав жидкости с формированием раствора. Порошок может диспергироваться в жидкой среде без фактического растворения с формированием раствора. Дополнительно, некоторые составляющие ингредиенты в порошке могут растворяться с формированием раствора, а другие ингредиенты являются диспергироваными в жидкости и суспендироваными в ней.
В настоящем описании термин «гранулометрическое распределение D90 по методу Helos», означает 90-й процентиль по объему распределения частиц по размеру, как получено лазерным дифракционным анализатором размеров частиц торговой марки Helos™, реализуемым компанией Symptec, Клаусталь-Целлерфельд, Германия. То есть, D90 представляет собой величину по распределению, при которой 90% по объему частиц обладают характерным размером этой величины или менее. Это число может быть получено для сухого образца (называемого «сухой Helos») или для мокрого образца (называемого «мокрым Helos»), например, после смешивания частиц с водой. Подобное справедливо и для D50, где величина представляет 50-й процентиль распределения частиц по размеру.
Helos представляет собой лазерную дифракционную сенсорную систему, для которой один способ оценки применяют по всему диапазону измерений от 0,1 мкм до 8750 мкм. Этот инструмент предназначен для анализа размера частиц сухих и мокрых образцов, т.е. порошков, суспензий, эмульсий или аэрозолей.
Напиток довели до 1,5% концентрации (3 г твердых веществ в 200 мл воды) с использованием воды с температурой 100°C, и слили по каплям в кювету (с магнитным перемешивающим устройством, покрытым PTFE, работающим при 1000 об/мин) для достижения видимой концентрации от 20 до 25%. При использовании ультразвуковой обработки встроенный наконечник для обработки ультразвуком, изготовленный из титана, может быть опущен в кювету вручную.
Существует три варианта для измерения размера частиц посредством системы Helos:
Название способа
Диапазон измерений
Применение
Параметры, примененные для кофе с микро помолом
Сухое PSD (гранулометрическое распределение)
0,1-3500 мкм (1,8-250 мкм с R4)
Непосредственное измерение для молотого продукта
Линза: R4К. опт. 1,5% исх., 20 с Диспергирование 100% 4 мм 3 бар
Мокрое PSD
0,1-3500 мкм (0,5-175 мкм с R3)
Обеспечивает растворение растворимого кофейного продукта и дает размер обжаренных молотых частиц, достигнутый в чашке перемешиванием вручную
Линза: R3Параметры кюветы
Мокрое PSD с использованием ультразвуковой обработки
0,1-3500 мкм (0,5-175 мкм с R3)
Обеспечивает растворение растворимого кофе и разбивание обжаренных молотых комков, обеспечивая лучшую идентификацию размера отдельных частиц
Линза: R3Параметры кюветыВремя действия ультразвуковой обработки 60 сек
Сухое гранулометрическое распределение измеряют, применяя HELOS/KF, линзу R4, дисперсионную систему RODOS/M и устройство подачи VIBRI, выпущенные компанией Symptec GmbH. Мокрое распределение частиц по размеру измеряют, применяя HELOS/KF, линзу R3, дисперсионную систему CUVETTE, выпущенные компанией Symptec GmbH.
Согласно одному аспекту способ формирования порошка с характеристиками, описанными ранее, предусматривает стадию, на которой обеспечивают ингредиенты, содержащие заданный уровень жира или липидов. Способ дополнительно предусматривает стадию совместного помола ингредиентов порошка. Важно отметить, что согласно этой стадии ингредиенты совместно размалывают одновременно, а не размалывают отдельно и затем смешивают другим путем. И снова, без ограничения какой-либо теорией, считается, что совместный помол ингредиентов одновременно вызывает образование слоя жира на внешних поверхностях частиц в виду столкновений частиц в машине для размола, обеспечивая защиту от влаги для улучшения диспергирования порошка в нагретой жидкости. Согласно этой стадии предпочтительно по меньшей мере два из ингредиентов совместно размалывают, и более предпочтительно все ингредиенты совместно размалывают.
Согласно одному подходу способ помола для измельчения исходных материалов ингредиентов предусматривает стадии:
a) введение частиц, по меньшей мере, исходного материала первого ингредиента в камеру размола;
b) введение частиц исходного материала второго ингредиента в камеру размола, причем по меньшей мере один из исходного материала первого ингредиента и исходного материала второго ингредиента содержит жир или липид;
c) впрыскивание газа в камеру размола для мобилизации частиц исходных материалов первого и второго ингредиентов;
d) получение, таким образом, молотого и купажированного порошка посредством измельчения частиц исходного материала первого ингредиента и исходного материала второго ингредиента при помощи самостолкновения частиц исходного материала первого ингредиента и исходного материала второго ингредиента и при помощи столкновения частиц исходного материала второго ингредиента и исходного материала первого ингредиента внутри камеры размола.
Преимущественно, было обнаружено, что измельчение первого и второго исходных материалов ингредиентов таким способом обеспечивает превосходное средство для уменьшения размера частиц ингредиентов без отрицательных эффектов, которые проявлялись ранее, например, выделением кофейного масла или спирта на основе какао. Без ограничения какой-либо теорией, следует понимать, что введение частиц ингредиентов в камеру размола приводит к их покрытию жиром или липидами.
При желании, ингредиенты могут быть направлены для столкновения с дополнительными поверхностями, такими как ударные пластины, камеры размола для обеспечения дополнительных эффектов измельчения. Однако, применение таких столкновений не является существенным для настоящего способа.
Частицы исходных материалов ингредиентов можно смешать вместе до введения в камеру размола. Например, ингредиенты можно смешивать порционно в сухой форме и вводить в камеру размола посредством совместной загрузки через загрузочную воронку.
Альтернативно, частицы исходных материалов ингредиентов можно ввести отдельно в камеру размола. Например, отдельные загрузочные воронки могут быть обеспечены для каждого ингредиента.
Другим вариантом является применение одной линии загрузки, которая может быть использована для впрыскивания одного исходного материала в камеру размола, что функционирует для захвата другого исходного материала в поток. В некоторых случаях, физические компоненты устройства для размола (стенки камеры, загрузочные линии, и т.д.) могут быть не охлажденными. Однако, может быть желательным охладить впрыскиваемый газ для того, чтобы способствовать удалению влаги во время процесса размола. Охлажденный газ обеспечит некоторое охлаждение устройства для размола. Однако, это значительно меньше, чем обычно имеет место при криогенном охлаждении. Отсутствие активного охлаждения (или применение минимального охлаждения, как описано выше) может уменьшить сложность механического оборудования, требуемого для процесса размола, сократить длительность процесса и сократить затраты, связанные со стадией размола способа.
Согласно одному примеру первый ингредиент содержит обжаренный кофе и второй ингредиент содержит растворимый кофе для формирования молотого и купажированного кофейного продукта. Молотый обжаренный кофе характеризуется содержанием жира, составляющим приблизительно 12%. Растворимый кофе характеризуется содержанием жира, составляющим приблизительно 6%. Согласно этому примеру молотый и купажированный кофейный продукт, полученный на стадии d), содержит от 10% до 70% по сухой массе обжаренного молотого кофе и от 30% до 90% по сухой массе растворимого кофе. Более предпочтительно, молотый и купажированный кофейный продукт, полученный на стадии d), содержит от 15% до 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе и от 50% до 85% по сухой массе растворимого кофе. Согласно одному примеру молотый и купажированный кофейный продукт, полученный на стадии d), содержит 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе и 50% по сухой массе растворимого кофе.
Предпочтительно на стадии d) указанного выше способа, согласно этому примеру, измельчение приводит к тому, что совместно молотый и купажированный продукт характеризуется гранулометрическим распределением D90 по методу сухого Helos менее или равным 40 мкм. Более предпочтительно, на стадии d) измельчение приводит к тому, что молотый и купажированный кофейный продукт характеризуется гранулометрическим распределением D90 по методу сухого Helos менее или равным 30 мкм.
Частицы исходного материала обжаренного кофе могут быть целыми обжаренными кофейными зернами или обжаренными кофейными зернами грубого помола. В способе применяют целые обжаренные кофейные зерна, что обеспечивает упрощенный технологический маршрут. Однако, если необходимо, первоначальный грубый помол обжаренных кофейных зерен может быть осуществлен до того, как обжаренный кофе вводят в камеру размола. Аналогично, когда используют другие ингредиенты, они могут быть первоначально грубо помолоты перед введением в камеру размола. Например, при формировании какао-порошка, исходный материал ингредиента может содержать какао бобы, очищенные от шелухи зерна какао или предварительно помолотые бобы или очищенные от шелухи зерна.
Согласно одному примеру частицы растворимого кофе могут быть частицами высушенного распылением кофе быстрого приготовления, частицами высушенного замораживанием кофе быстрого приготовления или их смесью.
Может быть преимущественным использовать тип растворимого кофе, который совпадает с типом конечного продукта, в котором молотый и купажированный кофейный продукт будет использоваться. Например, когда в конечном итоге необходимо включить молотый и купажированный кофейный продукт в высушенный замораживанием кофейный продукт, то растворимый кофейный продукт, использованный как средство измельчения в камере размола, может быть выбран также в качестве высушенного замораживанием растворимого кофе. Однако, типы растворимого кофе, применяемые в способе, могут быть смешаны и изменены по желанию.
Предпочтительно газ, впускаемый в виде струи в камеру размола на стадии b), является азотом, воздухом или их смесью.
Камера размола может образовывать часть струйной мельницы. Примеры таких мельниц содержат струйные противоточные мельницы с псевдоожиженым слоем, мельницы Jet-0-Mizer™, вихревую мельницу, спиральные мельницы и т.д.
Молотый и купажированный порошок может быть использован в качестве молотого и купажированного промежуточного продукта напитка или пищевого продукта для смешивания с жидкостью, причем другие ингредиенты могут также быть добавлены. Альтернативно, молотый и купажированный порошок может быть использован в последующем получении других пищевых продуктов и напитков. Дополнительно, молотый и купажированный порошок может быть упакован и продан в качестве конечного продукта самостоятельно.
Согласно одному аспекту настоящего раскрытия совместно помолотый и купажированный сухой порошок для диспергирования в жидкости для формирования пищевого продукта или напитка, или промежуточного продукта может быть получен при помощи измельчения двух или более исходных материалов ингредиентов, причем по меньшей мере один из исходных материалов ингредиентов содержит некоторое количество жира или липида, приготовлен при помощи совместного помола исходных материалов ингредиентов одновременно или попутно в устройстве для размола, таком как струйная мельница или т.п. Подходящей струйной мельницей является Jet-0-Mizer™ мельница, реализуемая компанией Fluid Energy Processing and Equipment Company, Телфорд, Пенсильвания, США. Другой подходящей мельницей является струйная противоточная мельница с псевдоожиженым слоем Hosokawa Alpine - AFG, реализуемая компанией Hosokawa Micron Ltd, Ранкорн, Чешир, Англия. Другое подходящее устройство для размола содержит мельницы, называемые спиральными мельницами и вихревыми мельницами. В общем, способ является способом сухого помола, который, как правило, исключает использование жидкостей, аэрозолей, плавления и т.п.
В качестве примера и не для ограничения схематическое изображение принципа работы струйной мельницы показано на фиг.1. Мельница 1 содержит камеру 2 размола, содержащую загрузочное отверстие 3, ряд впускных отверстий 4 для газа, барабан 8 для сортировки по размеру и выпускное отверстие 5 для продукта.
Камера 2 размола, представленная на фиг.1, выполнена по существу в форме цилиндрического тела, содержащего впускные отверстия 4 для газа, выполненные в нижнем конце и разнесенные по периметру, и выпускное отверстие 5 для продукта, расположенное возле верхнего конца.
Загрузочное отверстие 3 сообщается с камерой 2 размола для обеспечения подачи под углом исходных материалов ингредиентов, например, целых или грубого смолотых обжаренных кофейных зерен и частиц растворимого кофе или перетертого какао, в камеру 2 размола в некоторое место на периметре камеры или возле него.
Барабан 8 для сортировки по размеру расположен возле верхнего конца камеры 2 размола и приспособлен для приема измельченных частиц из камеры 2 и пропускания частиц меньше требуемого размера в выпускное отверстие 5 для продукта.
Исходные материалы ингредиентов смешали порционно в сухом состоянии в требуемом соотношении, и затем поместили в загрузочную воронку, которая сообщается с загрузочным отверстием 3, как схематично показано на фиг.1 стрелкой А. Подача сырьевого газа может быть обеспечена для захвата исходных материалов из загрузочной воронки и их перемещения в камеру 2.
При эксплуатации сжатый газ подают через несколько впускных отверстий 4 для газа. Впускные отверстия 4 для газа расположены под углом к радиальному направлению камеры 2 - предпочтительно касательно к камере 2 - таким образом, что поток газа через впускные отверстия 4 для газа образует закручивающийся, образующий спираль поток газа внутри камеры 2.
При эксплуатации для измельчения исходных материалов ингредиентов, исходные материалы загружают в камеру 2 и мобилизируют в камере 2 высокоскоростным потоком газа, входящего в камеру 2 через впускные отверстия 4 для газа (а также сырьевого газа (когда используется), входящего с исходными материалами через загрузочное отверстие 3).
Измельчение происходит из-за столкновений с высокой скоростью межу частицами исходных материалов ингредиентов, приводя к дроблению исходных материалов ингредиентов. При уменьшении размера частиц частицы меньшего размера перемещаются вверх по камере 2 в барабан 8 для сортировки по размеру. Барабан 8 для сортировки по размеру предназначен для сортировки частиц, которые в него поступают, и последующего пропускания к выпускному отверстию 5 для продукта частиц, размер которых меньше требуемого. Частицы выходят из мельницы, как схематично показано на фиг.1 стрелкой В. Частицы большего размера удерживаются в камере и подвергаются дополнительному измельчению. Таким образом, струйная мельница также участвует в сортировке размера частиц на выходе через выпускное отверстие 5 для продукта. В зависимости от типа струйной мельницы расположение и конфигурация камеры 2 размола, впускных отверстий 4 для газа, и выпускного отверстия 5 для продукта могут быть изменены.
Газ, подаваемый во впускные отверстия 4 для газа, и сырьевой газ для перемещения исходных материалов ингредиентов в камеры 2 может быть воздухом, но предпочтительно является инертным газом, таким как азот. Сырьевой газ может быть обезвоженный при помощи высушивающего средства или холодильного осушителя для помощи в удалении влаги.
Исходные материалы ингредиентов могут содержать ряд различных ингредиентов и могут быть грубо размолоты с использованием стандартного способа размола для того, чтобы характеризоваться размером частиц более 100 мкм перед помолом.
Согласно одному подходу порошки могут, как правило, содержат типы порошков, которые обычно объединяют с нагретой жидкостью для формирования пищевых продуктов или напитков, или промежуточных продуктов. Только в качестве примера, порошки являются подходящими для объединения с нагретой водой или молоком для образования нагретых напитков, таких как молочные продукты, соусы, кофе быстрого приготовления, горячий шоколад, чаи и т.п. Порошки также могут содержать какао-порошки, которые объединяют с нагретой жидкостью для формирования шоколадных батончиков. Согласно другому примеру порошки могут содержать ингредиенты, которые объединяют с нагретыми жидкостями для формирования соусов, например, сырного соуса для продуктов «Kraft Macaroni and Cheese», продаваемых Kraft Foods, Inc. Другие продукты в виде порошков могут также являться подходящими.
Согласно одному примеру формирования кофейного порошка растворимый кофе может быть высушенным распылением или высушенным замораживанием кофейным продуктом быстрого приготовления. Размер частиц растворимого кофейного продукта до размола в струйной мельнице составляет в основном от 100 до 350 мкм для высушенного распылением растворимого кофе и от 0,1 мм до 3,5 мм для высушенного замораживанием растворимого кофе.
Согласно некоторым подходам мельницу 1 не подвергают криогенному охлаждению перед или во время процесса помола. Наоборот, мельница 1 работает по существу при температурах окружающей среды в месте расположения мельницы 1. Как указанно выше сырьевой газ может быть охлажден, что может привести к незначительному охлаждению компонентов устройства.
Согласно другим подходам исходные материалы ингредиентов не подвергают криогенному охлаждению или любой предварительной криогенной обработке перед помолом. Например, температура исходного материала обжаренного кофе при наполнении загрузочной воронки 6 будет находиться в диапазоне от 5°C до 30°C. Исходный материал обжаренного кофе может находиться при температуре внешней среды в помещении, в котором находится устройство для размола.
Согласно одному примеру молотый и купажированный кофейный продукт, полученный из выпускного отверстия 5 для продукта, содержит от 20% до 90% по сухой массе растворимого кофе и от 10% до 80% по сухой массе обжаренного молотого кофе (в некоторых случаях от 30% до 90% растворимого и от 10% до 70% обжаренного). Предпочтительно молотый и купажированный кофейный продукт содержит от 50% до 85% по сухой массе растворимого кофе и от 15% до 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе. Более предпочтительно молотый и купажированный кофейный продукт содержит 50% по сухой массе растворимого кофе и 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе.
После помола молотый и купажированный порошок характеризуется гранулометрическим распределением D90 менее или равным 100 мкм. Предпочтительно, порошок характеризуется гранулометрическим распределением D90 от приблизительно 10 мкм до приблизительно 80 мкм. Более предпочтительно, порошок характеризуется гранулометрическим распределением D90 от приблизительно 10 мкм до приблизительно 50 мкм. Согласно одному примеру молотый и купажированный кофейный продукт характеризуется гранулометрическим распределением с гранулометрическим распределением D90 по методу сухого Helos менее или равным 40 мкм, более предпочтительно менее или равным 30 мкм.
Преимущества и варианты осуществления продуктов и способов, описанных в настоящем документе, дополнительно представлены при помощи следующих примеров. Тем не менее, конкретные условия, схемы обработки, материалы и их количества, указанные в этих примерах, а также другие условия и подробности, не должны рассматриваться как ненадлежащим образом ограничивающие этот способ. Все процентные содержания являются массовыми, если другое конкретно не указано.
Примеры
Пример 1
На фиг.2 показаны результаты для гранулометрического распределения D90 по методу сухого Helos (и дополнительно значения для мокрого Helos) для молотых и купажированных кофейных продуктов, полученных согласно настоящему раскрытию в зависимости от процентного содержания сухого веса присутствующего обжаренного молотого кофе. Как можно увидеть, от 10% до 70% обжаренного молотого кофе гранулометрическое распределение D90 по методу сухого Helos менее или равно 40 мкм. При содержании выше 70% обжаренного молотого кофе гранулометрическое распределение D90 по методу сухого Helos критично увеличивается. При или ниже 50% обжаренного молотого кофе гранулометрическое распределение D90 по методу сухого Helos 30 мкм или менее является достижимым.
Согласно отдельному примеру купаж зерен бразильской и колумбийской арабики был обжарен и предварительно помелен до D50 500 мкм. Получившийся в результате исходный материал обжаренного кофе был смешан порционно в сухом состоянии с высушенным распылением кофе арабика в отношении 50% исходного материала обжаренного кофе к 50% высушенного распылением исходного материала кофе. Получившийся купаж затем помололи в струйной противоточной мельнице с псевдоожиженным слоем Hosokawa Alpine - AFG на различных скоростях подачи и скоростях сортировщика. Следующие результаты были получены:
Скорость подачи (кг/ч)
Скорость сортировщика (об/мин)
Продолжительность работы (мин)
Сухой Helos D50
Сухой Helos D90
120
2350
30
10,5
27,5
50
2000
38
11,4
28,7
50
2000
60
11,0
27,2
Преимущественно, как можно увидеть для каждого примера, гранулометрическое распределение D90 по методу сухого Helos менее 30 мкм получали в диапазоне скоростей подачи и скоростей сортировщика.
После формирования порошка при помощи совместного помола исходных материалов ингредиентов, порошок может быть подвергнут дополнительной обработке или дальнейшему добавлению ингредиентов.
Далее на примере формирования кофейного продукта быстрого приготовления будет представлен новый способ формирования порошка. Остальные процедуры зависят от того, каким способом будут высушивать растворимый продукт - распылением или высушивать замораживанием. Для высушенного распылением растворимого кофе оставшиеся стадии способа включают вспенивание, фильтрование и гомогенизирование и высушивание распылением для получения высушенного распылением продукта. Для высушенного замораживанием растворимого кофе оставшиеся стадии способа включают вспенивание и предварительное замораживание, замораживание, помол и просеивание, и высушивание в вакууме.
Согласно настоящему раскрытию эти известные способы приспособлены посредством введения молотого и купажированного промежуточного кофейного продукта, характеризующегося некоторым процентным содержанием обжаренного молотого кофе. В каждом способе, описанном ниже, молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт сам может содержать от 10% до 70% по сухой массе обжаренного молотого кофе и от 30% до 90% по сухой массе растворимого кофе. Предпочтительно, молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт содержит от 15% до 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе и от 50% до 85% по сухой массе растворимого кофе. Согласно одному примеру молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт содержит 50% по сухой массе растворимого кофе и 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе.
Компонент растворимого кофе молотого и купажированного промежуточного кофейного продукта в любом из способов ниже может быть получен из высушенного распылением кофе быстрого приготовления, высушенного замораживанием кофе быстрого приготовления или их смеси.
Молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт предпочтительно характеризуется гранулометрическим распределением D90 по методу сухого Helos менее или равным 40 мкм, более предпочтительно менее или равным 30 мкм.
В каждом из описанных ниже способов конечный кофейный продукт может содержать от 5% до 30% по сухой массе обжаренного молотого кофе и от 70% до 95% по сухой массе эквивалента растворимого кофе. Например, растворимый кофейный конечный продукт, содержащий 15% по сухой массе обжаренного молотого кофе и 85% по сухой массе эквивалентного растворимого кофе, можно получить смешиванием жидкого кофейного концентрата с сухим молотым и купажированным промежуточным кофейным продуктом, содержащим 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе и 50% по сухой массе растворимого кофе в отношении 70:30 промежуточного продукта кофейного концентрата к молотому и купажированному промежуточному кофейному продукту.
Согласно предпочтительному варианту молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт получен с использованием нового способа настоящего раскрытия, описанного выше, согласно фиг.1. Однако, молотые и купажированные промежуточные кофейные продукты, характеризующиеся необходимыми процентными содержаниями обжаренного молотого кофе и растворимого кофе, могут быть использованы даже в случае получения альтернативными способами.
На фиг.4а показан первый способ высушивания замораживанием для формирования высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта 25.
Промежуточный продукт 20 (ароматизированный или неароматизированный) кофейного концентрата смешан с молотым и купажированным промежуточным кофейным продуктом 30 с применением мешалки 50 с высокими напряжениями сдвига перед стадией 21 вспенивания и предварительного замораживания. Подходящие мешалки содержат порционные мешалки с высокими напряжениями сдвига и поточные мешалки с высокими напряжениями сдвига, реализуемые компанией Silverson Machines Ltd, Чешем, Англия. Смесь затем вспенивают и предварительно замораживают на стадии 21, а затем загружают в конвейерный морозильный аппарат 22 для дальнейшей стадии замораживания. Замороженный промежуточный продукт затем мелят и просеивают на стадии 23 для получения размера частиц в диапазоне от 0,3 мм до 3,5 мм, предпочтительно от 0,3 мм до 2,5 мм, более предпочтительно от 0,3 мм до 1,5 мм. Промежуточный продукт затем сушат в вакууме на стадии 24 для получения высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта 25. Продукт затем может быть упакован известным образом.
Модификация способа согласно фиг.4а показана на фиг.4b. Способ аналогичен описанному выше согласно фиг.4а до стадии 22. На стадии 23, однако, замороженный промежуточный продукт мелят и просеивают для получения частиц большего размера в диапазоне от 1,0 мм до 3,5 мм. Промежуточный продукт затем сушат в вакууме на стадии 24 для получения промежуточного высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта 25а. На стадии 26 промежуточный высушенный замораживанием растворимый кофейный продукт 25а подвергают вторичному помолу для уменьшения размера частиц до диапазона от 0,3 мм до 1,5 мм для получения высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта 25. Продукт затем может быть упакован известным образом.
На фиг.5 а показан второй способ высушивания замораживанием для формирования высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта 25. Способ соответствует первому способу, описанному выше согласно фиг.4а, за исключением того, что молотый и купажированный кофейный продукт 30 вводят после стадии 21 вспенивания и предварительного замораживания. И вновь, может быть использована мешалка 50 с высокими напряжениями сдвига описанного выше тип и в других отношениях способ аналогичен первому способу.
Модификация способа согласно фиг.5а показана на фиг.5b. Способ аналогичен описанному выше согласно фиг.5а до стадии 22. На стадии 23, однако, замороженный промежуточный продукт мелят и просеивают для получения частиц большего размера в диапазоне от 1,0 мм до 3,5 мм. Промежуточный продукт затем сушат в вакууме на стадии 24 для получения промежуточного высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта 25а. На стадии 26 промежуточный высушенный замораживанием растворимый кофейный продукт 25а подвергают вторичному помолу для уменьшения размера частиц до диапазона от 0,3 мм до 1,5 мм для получения высушенного замораживанием растворимого кофейного продукта 25. Продукт затем может быть упакован известным образом.
Преимущество модифицированных способов, представленных на фиг.4b и 5b, заключается в том, что размер частиц во время высушивания в вакууме больше, чем в способах, представленных на фиг.4а и 5а, что, как было обнаружено, приводит к меньшим потерям продукта во время высушивания. Было обнаружено, что в способах согласно фиг.4а и 5а потенциальные потери продукта происходят при высушивании в вакууме частиц очень малого размера по причине того, что частицы захватываются вместе с испаряющейся влагой промежуточного продукта.
Дополнительное преимущество способов согласно настоящему раскрытию заключается в том, что было обнаружено, что они позволяют получить более высокую концентрацию растворимых твердых веществ, которые будут включены в состав продукта перед сублимационной сушкой. В известных способах сушки замораживанием обычно количество растворимых твердых веществ, содержащихся в продукте, будет максимально составлять приблизительно от 45% до приблизительно 50%. Это связано с ограниченной растворимостью твердых веществ кофе в воде. Настоящий заявитель обнаружил, что способы согласно фиг.4а, 4b, 5а и 5b обеспечивают достижение уровней твердых веществ до 58%, наряду с тем, что все еще допускают осуществление стадий вспенивания, предварительного замораживания и замораживания. Это приводи к более эффективному использованию энергии и более высоким уровням производительности продукции. Без ограничения какой-либо теорией, считается, что включение помолотого и купажированного промежуточного кофейного продукта 30 приводит к более высоким уровням растворимости твердых веществ кофе.
На фиг.6 показан первый способ высушивания распылением для формирования высушенного распылением растворимого кофейного продукта 44. Промежуточный продукт 20 (ароматизированный или неароматизированный) кофейного концентрата смешали с молотым и купажированным промежуточным кофейным продуктом 30 с применением мешалки 50 с высокими напряжениями сдвига перед стадией 41 вспенивания. Может быть использована мешалка 50 с высокими напряжениями сдвига описанного выше типа. Смесь затем вспенивают на стадии 41 и затем фильтруют и необязательно гомогенизируют на стадии 42. Промежуточный продукт затем высушивают распылением на стадии 43 для получения высушенного распылением растворимого кофейного продукта 44. Продукт затем может быть упакован известным образом.
На фиг.7 показан второй способ высушивания распылением для формирования высушенного распылением растворимого кофейного продукта 44. Способ аналогичен первому способу высушивания распылением, описанному выше, за исключением того, что молотый и купажированный кофейный продукт 30 вводят в сухую смесь. В частности, устройство для высушивания распылением (известное в области техники) содержит устройство для сбора мелких фракций для рецикла мелких фракций кофейного порошка. На стадии 51 молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт 30 подают в линию рецикла из устройства для сбора мелких фракций и, следовательно, вводят в состав продукта во время стадии высушивания распылением.
Было обнаружено, что молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт, образованный посредством размола в струйной мельнице, обладает очень хорошими характеристиками диспергирования в жидкостях (например, горячей воде или концентрированном жидком экстракте кофе).
Пример 4
Различные образцы были выполнены для сравнения совместного помола с индивидуальным размалыванием компонентов порошка.
Образец 1: 100% зерен арабики обжарили, а затем криогенно перемололи с применением технологий предшествующего уровня техники. 15% по сухой массе полученного в результате молотого материала затем смешали в сухом состоянии вручную с 85% высушенного растворимого кофе на основе зерен арабики - конечный состав 15% по сухой массе обжаренного молотого кофе, 85% по сухой массе эквивалентного растворимого кофе.
Образец 2:15% зерен арабики обжарили, затем перемололи в струйной мельнице с 85% высушенного растворимого кофе на основе зерен арабики - конечный состав 15% по сухой массе обжаренного молотого кофе, 85% по сухой массе эквивалентного растворимого кофе.
Образец 3: 30% зерен арабики обжарили, и затем перемололи в струйной мельнице с 70% высушенного растворимого кофе на основе зерен арабики для формирования купажированного промежуточного продукта. 50% по сухой массе купажированного промежуточного продукта смешали в сухом состоянии вручную с 50% по сухой массе высушенного растворимого кофе на основе зерен арабики - конечный состав 15% по сухой массе обжаренного молотого кофе, 85% по сухой массе эквивалентного растворимого кофе.
Образец 4: 50% зерен арабики обжарили, и затем перемололи в струйной мельнице с 50% высушенного растворимого кофе на основе зерен арабики для формирования купажированного промежуточного продукта. 30% по сухой массе купажированного промежуточного продукта смешали в сухом состоянии вручную с 70% по сухой массе высушенного растворимого кофе на основе зерен арабики - конечный состав 15% по сухой массе обжаренного молотого кофе, 85% по сухой массе эквивалентного растворимого кофе.
Напитки затем приготовили из образцов, и измерили (с и без применения ультразвука) гранулометрические распределения по методу сухого и мокрого Helos со следующими результатами:
Образец
Сухой Helos D90, мкм
Мокрый Helos - Перемешанный D90, мкм
Мокрый Helos - Ультразвук D90, мкм
1
27,2
69,4
22,1
2
10,5
28,5
17,8
3
17,4
35,6
23,1
4
27,2
60,7
29,8
Мокрый Helos перемешанного образца представляет размер частиц при начальном приготовлении, и является выше в случаях с плохим диспергированием обжаренных частиц кофе тонкого помола в воде, в результате чего образуются «комки» материала. Такие сформированные комки можно определить сравнением с измерениями мокрого Helos с ультразвуком. Ультразвук служит для разбивания комков (если они присутствуют).
Как можно видеть по результатам, сравнительный образец 1, образованный из криогенно-молотого обжаренного кофе, обладает плохими характеристиками диспергирования и существенным образованием комков, подтвержденным большой разнице между значениями мокрого Helos с и без ультразвука, не смотря на то, что суммарное содержание обжаренного молотого кофе в продукте было таким же, как и в образцах 2-4. При сравнении, образцы 2 и 3 настоящего раскрытия характеризуются значительно лучшим диспергированием, когда молотый и купажированный промежуточный кофейный продукт содержит 15% или 30% по сухой массе обжаренного молотого кофе. Образец 4 с 50% по сухой массе обжаренного молотого кофе демонстрирует некоторые улучшения по сравнению с составом предшествующего уровня техники, но в меньшей степени, чем образцы 2 и 3.
Пример 5
Два образца промежуточного шоколадного продукта были приготовлены, причем сухие материалы согласно рецепту шоколада были совместно помолоты в струйной мельнице GVTC для формирования порошка. В образце 1 жир согласно рецепту происходил из очищенных от шелухи зерен какао. В образце 2 очищенные от шелухи зерна какао были исключены из состава для определения того, способен ли жир, происходящий из других материалов, например, какао-порошка или сухих сливок, обеспечить аналогичные показатели диспергирования. Состав образцов был следующим:
Тип
Ингредиенты
Образец   1(%)
Образец  2(%)
Жир (%)
Твердые вещества какао (%)
Твердые вещества молока(%)
Сахара
Сахар
59,60
59,61
Какао
Очищенные от шелухи зерна какао
13,42
Порошок какао
7,46
0,74
6,71
Молочные продукты
Цельное сухое молоко
Сладкая сухая сыворотка
10,53
10,52
Сухое обезжиренное молоко
16,45
7,50
7,50
Сухие сливки
14,91
5,96
8,95
Всего сухих веществ (%)
100,00
100,00
10 г каждого примера порошка поместили в чашки для образцов. Лабораторные стаканы заполнили 200 мл воды, и воду нагрели до 170°F. Порошки были засыпаны в горячую воду, после чего за порошками наблюдали до тех пор, пока они полностью не диспергировались в воде. Следующие результаты были получены:
Образцы
% жира
г/200 мл
Время
Время
Среднее
воды
растворения 1 (мин)
растворения 2 (мин)
значение
Образец 1
6,71
5
0:23
0:26
0:245
Образец 2
6,71
5
3:07
3:00
3:04
Данные показывают, что образец 1, в котором используется жир из очищенных от шелухи зерен какао, продемонстрировал превосходные качества диспергирования при добавлении к горячей воде по сравнению с образцом 2, в котором используется жир из сухих сливок и какао-порошка.
Пример 6
Десять образцов, содержащих различные сочетания и уровни сухих сливок, обезжиренного сухого молока («ОСМ») и сахара, были совместно размолоты в струйной мельнице GVTC, в которой используются давление осуществляющего размалывание воздуха, составляющее 105 фунтов на квадратный дюйм, и давление в насадке, составляющее 35 фунтов на квадратный дюйм, при температуре приблизительно 68°F. Образцы были помолоты до D90. Составы образцов были следующими:
Образцы
Сухие сливки(%)
ОСМ с НТ(%)
Сахара (%)
Струйная мельница
% жира
1
0
100
0
да
0
2
5
95
0
да
2
2
10
90
0
да
4
3
20
80
0
да
8
4
30
70
0
да
12
5
40
60
0
да
16
6
40
60
0
нет
16
7
40
30
30
да
16
8
40
30
30
нет
16
9
100
0
0
нет
40
10 купаж*
20
80
0
да/да
8
11 - (повтор 10)
20
80
0
да
8
* купаж содержит 20 г 40/60 помолотых сухих сливок и ОСМ, а также 20 г 100% ОСМ, молотого на струйной мельнице
Измеренные количества каждого образца затем были помещены в весовые чашки и накрыты. 200 мл воды при приблизительно 170F налили в 300 мл лабораторный стакан. Содержимое каждой чашки высыпали в воду в лабораторных стаканах, после чего запустили таймер. За порошком наблюдали, и следующие результаты были получены.
Если порошок самостоятельно не диспергировался в растворе по прошествии двух минут, раствор перемешивали, после чего выполняли наблюдение для того, чтобы определить диспергируется ли порошок. Для этих испытаний в ячейки таблицы внесены значения «н.д.». Если раствор частично гидратировал, записывали время, при котором порошок прекращал диспергироваться, и его перемешивали. За раствором наблюдали для определения того, произошло ли дополнительное диспергирование порошка в растворе.
Образцы
г/200 мл воды
Время 1 (мин)
Время 2 (мин)
Среднее значение
Комментарии
1
5
н.д.
Комки, много на поверхности
2
5
н.д.
н.д.
После 1:15, все еще много на поверхности, 2:00 перемешивание обеспечило их переход в раствор.
2
5
н.д.
н.д.
После 1:15, почти растворены, некоторые все еще на поверхности, 2:00 перемешивание, переходят в раствор
3
5
2:00 перем.
1:14 перем.
Большая часть растворилась, перемешивание начинают, как только частицы на поверхности перестают переходить в раствор
4
5
:27
:52
:39,5
Порошок потонул и перешел в раствор
5
5
:13
:15
:14
Частицы переходят в раствор очень быстро, легко растворяются
6
5
:30
:18
:24
Отмечено некоторое количество пузырьков и комков, но порошок перешел в раствор; добавление порошка оказывает большое влияние на образование комков
7
T1=5 Т2=10
:13
:17
:15
Увеличенное количество было добавлено, поскольку порошок переходил в раствор очень быстро, отмечена разница при наличии больших количеств
8
T1=5 Т2=10
:14
:33
:23,5
Неразмолотые частички все еще придают небольшую зернистость, когда я пью из чашки (раствор без перемешивания)
9
5
3:00 перем.
Комок на поверхности воды, почти нерастворенный; даже после перемешивания комок трудно гидратируется
10 купаж*
5
н.д. 2:15
н.д. -03:00
После Т1, некоторые частицы растворились в растворе, перемешивание; Т2 - много осталось на поверхности воды, перемешивание
11 - (повтор 10)
5
1:17 перем.
1:37 перем.
Почти все растворились на поверхности, затем выполнили перемешивание
Результаты показали, что образцы 5 и 7, каждый из которых содержал 40% сухих сливок, и которые были размолоты в струйной мельнице, демонстрировали превосходные качества диспергирования. Замена части ОСМ на сахар в примере 7 не произвела воздействия на качества диспергирования. Сравнение результатов для образцов 5 и 7 с результатами для образцов 6 и 8 показало, что совместный помол содержащих жир сухих сливок с другими ингредиентами обеспечивает улучшенные качества диспергирования по сравнению с простым объединением ингредиентов другими способами, как в примерах 6 и 8. Этот пример также продемонстрировал, что повышение количества жира посредством увеличения уровня сухих сливок увеличивает диспергирование до предела, как представлено образцом 9, который содержит 100% сухих сливок и не диспергируется в воде.
Пример 7
Порошки образцов были сформированы посредством совместного помола ОСМ и сахара в струйной мельнице GVTC, в которой используются давление осуществляющего размалывание воздуха, составляющее 105 фунтов на квадратный дюйм, и давление в насадке, составляющее 35 фунтов на квадратный дюйм, при температуре приблизительно 68°F. Приблизительно 5 г порошков образцов были отмеряны в весовые чашки и накрыты. Приблизительно 200 мл воды нагрели до приблизительно 170F и налили в 300 мл лабораторный стакан. Порошок высыпали в лабораторный стакан на поверхность воды, после чего запустили таймер. Наблюдали диспергируемость порошка в воде. Если раствор частично гидратировал, записывали время, при котором порошок прекращал диспергироваться, и раствор перемешивали для определения того, будет ли дальше порошок дистпергироваться в растворе. Приведенная ниже таблица представляет составы образцов и результаты исследования.
Образцы
Сахар (%)
ОСМ с НТ(%)
г/200 мл воды
Время (мин)
Комментарии
1
10
90
5
3:03 перем.
Прекратил растворение после 3:03, большие комки на поверхности
2
25
75
5
3:18
Все перешло в раствор, нет необходимости в перемешивании
3
50
50
5
3:53
Все перешло в раствор, нет необходимости в перемешивании
Из образца в примере 6, при сравнении с результатами согласно примеру 7, видно, что включение определенных количеств жира во время совместного помола улучает качества диспергирования готового порошка. ОСМ само по себе не переходит в горячую воду, но совместный помол ОСМ с сахаром способствует этому. Тем не менее, он уступает ОСМ, совместно помолотому с сухими сливками (источник жира). Сравнительный купаж из приблизительно 40/60 сливок/сахара сам по себе входит в раствор после приблизительно 14 секунд, что намного быстрее, чем состав с приблизительно 50% сахара. Пример 7 содержит только сахар и ОСМ для каждого образца, причем по меньшей мере три минуты прошло перед тем, как порошок диспергировался в жидкости.
Пример 8
Порошки образцов были образованы с использованием различных сочетаний обезжиренного сухого молока (ОСМ), сливок (40% жира, высушенные распылением) и сахара. В сравнительном способе ингредиенты не были помолоты или размолоты, а были просто перемешаны в их оригинальной или исходной форме при различных процентных содержаниях (образцы, обозначены как «неразмолотые»). Во втором сравнительном способе ингредиенты были индивидуально и отдельно помолоты в струйной мельнице и затем смешаны друг с другом (образцы, обозначены как «купажированные»). В новом способе ингредиенты были совместно помолоты вместе одновременно в струйной мельнице (образцы, обозначены как «совместно помолотые»). Купажированные и совместно помолотые образцы были помолоты при таких же условиях для обеспечения в целом таких же гранулометрических распределений d90. Для помола использовали мельницу Jet-0-Miser (Fluid Energy, Телфорд, Пенсильвания) с манометрическим давлением подачи сжатого воздуха, составляющим приблизительно 100 фунтов на кв. дюйм. Для удаления влаги из воздуха была также использована осушающая система с тем, чтобы снизить температуру конденсации ниже приблизительно -40°C (обычно от -50°C до -60°C). Порошки были обработаны для этих испытаний при атмосферных условиях (от приблизительно 20°c до приблизительно 23°c). Значения скорости подачи обычно составляли приблизительно 80 грамм в минуту с использованием вибрационной системы подачи. Во время обработки помолотые порошки были помещены в пластиковые пакеты для минимизации любых воздействий влаги.
Все образцы были свежеобработаны и упакованы в стандартные Т-диски Tassimo, и герметизированы при помощи крышек из фольги. Для каждой переменной были подготовлены четыре капсулы с тем, чтобы учесть изменчивости выборки во время обработки. В капсулы вручную поместили приблизительно 9 г порошка, запечатали их, а затем отдельно взвесили для обеспечения учета изменчивости от капсулы к капсуле.
Каждый образец был заварен в варочной машине Tassimo при помощи пресной воды. Температура подаваемой воды была приблизительно 99°C. Количество воды, подаваемой к диску, усреднено до приблизительно 90 г. Среднее количество воды, доставляемое в чашку для всех образцов (исходя из измеренной массы в чашке и вычитания массы диспергированных твердых веществ из массы чашки), составляло от приблизительно 87 г до приблизительно 88 г, что отвечает минимальному аккумулированию жидкости в диске. Для каждого образца чашка для образца была тарирована на баланс, затем был «заварен» образец, и после этого была записана масса экстрагированной жидкости (вода+твердые частицы порошка, диспергированные из капсулы). Крышку из фольги диска образца вскрыли и отогнули назад, после чего диски поместили на ночь печь с температурой 60°C (с отработавшим воздухом) для обеспечения высыхания оставшихся в диске твердых веществ. Значения конечной массы для каждого диска были измерены и диспергированные твердые вещества были вычислены.
Размер частиц d90 для различных составов был приблизительно одинаковым как для совместно помолотых составов, так и для купажированных составов. Например, один образец, который содержит 80% ОСМ, 20% обезвоженных сливок (40% жира), 0% сахара, характеризовался следующим размером частиц d90: неразмолотый=156 мкм, совместно помолотый=21 мкм и купажированный=16 мкм. Другой образец, который содержит 80% ОСМ, 10% обезвоженных сливок (40% жира), 10% сахара, характеризовался следующим размером частиц d90: неразмолотый=162 мкм, совместно помолотый=22 мкм и купажированный=16 мкм. Другой образец, который содержит 40% ОСМ, 40% обезвоженных сливок (40% жира), 20% сахара, характеризовался следующим размером частиц d90: неразмолотый=356 мкм, совместно помолотый=108 мкм и купажированный=121 мкм.
Количества извлеченного порошка из капсул Tassimo для каждого из четырех испытаний, которые были выполнены для каждого сочетания порошков и каждого из трех способов (неразмолотый, совместно помолотый и купажированный), были усреднены. Среднее количество извлеченного порошка для каждой композиции порошка затем отобразили на графике, где на оси ординат представлено процентное содержание начального количества порошка, который был извлечен из капсулы во время варки (обозначенное как «%, извлеченный из капсулы»), а на оси абсцисс представлено общее количество жира (фиг.9А-9Н) или сахара (фиг.10А-10С) в испытуемой композиции порошка.
На фиг.9А-9Н представлены композиции порошков, которые содержат обезжиренное сухое молоко, необязательно сахар и различные количества сливок для обеспечения различного общего содержания жира от 0% до 36%. Для каждого графика порошки были сформированы с увеличивающимися количествами сахара (0%, 10% или 20%), при этом уровень жира поддерживали на постоянном уровне. Остальная массовая доля для каждого из порошков состояла из ОСМ. Как упомянуто выше, четыре диска были сформированы для каждого образца, и количество извлеченного порошка для каждого из четырех испытаний было усреднено и отображено на оси ординат. Графики иллюстрируют количество порошка, диспергированного из дисков для каждого из трех способов формирования порошков (т.е. неразмолотых, совместно помолотых и купажированных), и сравнивают количество порошка, извлеченного из капсулы для каждого из этих способов обработки порошков. Таким образом, графики иллюстрируют эффект от увеличения содержания сахара (т.е. ось абсцисс) в каждом порошке, причем содержание жира поддерживают постоянным на количество порошка, диспергируемого из капсул. Графики также демонстрируют, что совместно помолотые порошки, содержащие жир и/или сахар, показывают резко увеличенную диспергируемость порошка из диска.
На фиг.10А-10С представлены результаты в отличающемся формате, причем каждый график показывает композицию, в которой содержание сахара поддерживают постоянным, а общую массовую долю жира повышают.Таким образом, фигуры иллюстрируют эффект от увеличения содержания жира (т.е. ось абсцисс) в каждом порошке, причем содержание сахара поддерживают постоянным на количество порошка, диспергируемого из капсул. Как и на предыдущих графиках, этот формат также демонстрирует впечатляющую способность совместно помолотого порошка увеличивать диспергируемость порошка.
Более конкретно и как представлено на фиг.9А-9Н на фиг.10А-10С, отдельно помолотые в струйной мельнице и купажированные образцы (отмеченные как «купажированные»), как правило, демонстрируют худшее свойства извлечения и диспергируемости, чем образцы, которые вообще не были подвержены помолу (т.е. ингредиенты были просто смешаны друг с другом в их первоначальных или исходных формах (отмеченные как «неразмолотые»)). В качестве примера и как представлено на фиг.9А, купажированный образец, который содержит отдельно помолотые компоненты, демонстрирует худший показатель диспергируемости в процентах, по сравнению с показателем, когда эти же ингредиенты были просто смешаны без купажирования. А также не обеспечивает приемлемой диспергируемости.
С другой стороны, фигуры также иллюстрируют удивительный и неожиданный результат, который совместный помол обеспечивает для порошков. Посредством совместного размола обезжиренного сухого молока и сахара и/или жира увеличится эффективность диспергирования порошков, даже тогда, когда порошки будут совместно помолоты до по существу такого же размера частиц d90, что и сравнительные купажированные образцы. Например, на фиг.9А-9Н совместно помолотые образцы, как правило, демонстрируют значительно более высокую эффективность извлечения (т.е. больший %, диспергируемый из диска), чем сравнительные купажированные образцы. Например, совместно помолотые образцы обеспечивают по меньшей мере на приблизительно 30% и, в некоторых случаях, по меньшей мере на от приблизительно 30% до приблизительно 85% более высокую эффективность извлечения из диска по сравнению с купажированными образцами, характеризующимися в целом таким же размером частиц.
Как представлено на фиг.9А и 9В, когда порошок содержит от 0% до 2% жира с увеличением количества сахара, совместно помолотые порошки проявляют по меньшей мере на приблизительно 20% улучшенное извлечение по сравнению с неразмолотыми порошками, и по меньшей мере на приблизительно 30% улучшенное извлечение по сравнению с купажированными порошками. С другой стороны, когда порошки содержат от приблизительно 4% жира по массе до приблизительно 16% жира по массе, совместно помолотые порошки проявляют на от приблизительно 10% до приблизительно 50% улучшенное извлечение по сравнению с неразмолотыми порошками, и на от приблизительно 10% до приблизительно 65% улучшенное извлечение по сравнению с купажированными порошками. Даже в образцах, содержащих 24%, 32% и 36% жира, совместно помолотые порошки обычно проявляют по меньшей мере на 10% улучшенное извлечение из капсулы по сравнению с неразмолотьми и купажированными образцами.
Аналогично, на фиг.10А-10С представлены аналогичные данные, но отображающие увеличение количества жира в составе относительно процентного содержания порошка, который был извлечен из капсулы. Данные показывают, что порошки, содержащие, по меньшей мере, небольшое количество сахара или жира, демонстрируют превосходные свойства извлечения и диспергирования по сравнению со сравнительными неразмолотыми и купажированными образцами. На фиг.10А представлено, что даже при нулевом массовом проценте сахара, совместно помолотые порошки демонстрируют лучшие качества диспергирования, чем любой из других сравнительных порошков со значениями содержания жира от приблизительно 1 до приблизительно 2 массовых процентов жира. В целом, совместно помолотые образцы демонстрируют на от приблизительно 10% до приблизительно 50% улучшенное диспергирование, чем неразмолотые порошки, и на от приблизительно 10% до приблизительно 70% улучшенное диспергирование, чем купажированные порошки, для всех композиций порошков, содержащих по меньшей мере небольшое количество сахара или жира.
Также во время заваривания было отмечено, что образцы из совместно помолотых порошков по консистенции напоминали молоко, проявляли стабильность к оседанию в течение нескольких часов (например, они сохраняли консистенцию молока) и содержали большое количество пены. В общем, продукт в чашке сопоставим с парным молоком, причем необходимость перемешивания отсутствует. Как показывают графики, для всех образцов, совместно помолотые порошки значительно больше диспергируются из диска для всех условий. Сахар и/или жир являются эффективными веществами для улучшения характеристик от совместного помола.
Дополнительные образцы сравнили для измерения диапазонов всех диспергированных твердых веществ в чашку. Используя тот же профиль заваривания, были использованы большие капсулы с засылками порошка в диапазоне от 15 г до 20 г. Достигли показателя, составляющего до 13 массовых процентов твердых веществ, без изменений в конфигурации диска Tassimo. Поскольку ограничение в этом случае составляет размер диска (без попытки уплотнить порошок), для других форматов или капсул с измененной конфигурацией будет возможна значительно большая доставка твердых веществ.
Пример 9
В этом примере будут испытывать совместно помолотый порошок в системе для приготовления одной порции напитка, содержащей машину Tassimo и кофе-машину, подходящую для мягких капсул из фильтровальной бумаги. В машине Tassimo продукт находится в пластиковом диске или картридже (например, Т-диске). В кофе-машине для капсул из фильтровальной бумаги продукт находится внутри капсулы из фильтровальной бумаги и воду дозируют на основании предпочтений пользователя на одну чашку (как правило, 125 мл/применение) или на две чашки (как правило, 250 мл/применение). Содержимое дисков заваривали при помощи приблизительно 200 мл воды с температурой приблизительно 94°F в течение приблизительно 26 секунд.
Совместный помол выполнили с использованием струйной мельницы (Fluid Energy, Бетлехем, Пенсильвания), аналогичной мельнице в примере 8. Размеры частиц, указанные для этого примера, характеризовались значением d90. Размер частиц был протестирован с использованием лазерной дифракции (Sympatec Helos, Sympatec GmbH, Клаусталь-Целлерфельд, Германия).
Согласно этому примеру купаж из 40% сухих сливок (MELOCREME, 41,7% жира, Kerry Ingredients & Flavours, Джэксон, Висконсин), 30% обезжиренного сухого молока с низкой термообработкой (Dairy America, Фресно, Калифорния) и 30% гранулированного тростникового сахара совместно помололи в струйной мельнице для получения порошкообразного состава с размером частиц приблизительно 33 мкм. Совместно помолотый купаж был отдельно добавлен в диск и капсулы, и затем заварен в них с использованием соответствующей описанной выше машины для заваривания. Указанный купаж хорошо диспергировался как из капсулы, так и из диска. Обе системы подачи показали почти полное извлечение порошка из соответствующих типов корпусов в чашку.
Напротив, испытание такой же композиции купажа из приблизительно 40% сухих сливок, приблизительно 30% обезжиренного сухого молока с низкой термообработкой и приблизительно 30% сахара, который не был помелен в струйной мельнице, показало очень незначительное извлечение из капсулы. Следовательно, совместный помол оказался эффективным в обеспечении диспергирования порошка из капсулы.
В приведенной ниже таблице представлены массовые проценты различных композиций порошков, которые были совместно помолоты в этом примере и в последующих примерах 10-18. Каждый из примеров 16 и 17 содержит два различных порошка, которые были помещены в капсулу, что объясняет, почему общая массовая доля ингредиентов в этих примерах равнялась 200%. Эти примеры дополнительно пояснены ниже.
Пример
ОСМ
Сухие сливки
Сахар
ЦСМ
Лецитин
Очищенные от шелухи зерна какао
Сладкая сыворотка
Обжаренные кофейные зерна
Растворимый кофе
Цветы китайской розы
9
30
40
30
10
40
60
11
40
60
12
99,5
0,5
13
54
46
14
16,4
59,6
13.4
10,53
15
50
50
16
30
40
30
50
50
17
54
46
50
50
18
100
Пример 10
В этом примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Сухие сливки были купажированы с гранулированным тростниковым сахаром и совместно помолоты с использованием мельницы, аналогичной используемой в примере 9, до размера частиц приблизительно 20 мкм. Отношение ингредиентов составляло приблизительно 40% сухих сливок к приблизительно 60% сахара (масс./масс. %). Порошки испытывали в капсуле, и во время испытания выявили высокий уровень извлечения и капсулы. Совместно помолотый купаж показал значительное улучшение в отношении извлечения по сравнению с такой же композицией, которая не была подвержена помолу в струйной мельнице, и при использовании которой большая часть порошка осталась в капсуле после извлечения. Этот купаж также испытывали в диске, и образец показал высокий уровень извлечения.
Пример 11
В этом примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Цельное сухое молоко или ЦСМ (30% жира, Foster Farms, Модесто, Калифорния) купажировали с сахаром в отношении 60% ЦСМ к 40% сахара (масс./масс. %). Купаж был совместно помолот до размера частиц приблизительно 45 мкм. Купаж был добавлен в капсулу и порошок был извлечен с использованием соответствующей варочной машины. Хотя извлечение согласно наблюдениям было не таким полным в этом примере, как в предыдущих испытаниях, купаж сухого молока был по существу извлечен из капсулы. Это демонстрирует, что совместно помолотый купаж цельного сухого молока и сахара может быть извлечен из капсулы.
Пример 12
В этом сравнительном примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Обезжиренное сухое молоко с низкой термообработкой (Dairy America, Фресно, Калифорния) купажировали с 0,5% порошкообразного лецитина (Cargill, Inc., Декейтер, Иллинойс). Купаж был совместно помолот до размера частиц приблизительно 14 мкм и заварен в капсуле. Извлечение порошка происходило плохо, и большее количество порошка осталось в капсуле. Несмотря на малый размер частиц, содержание липида в смеси было не достаточно высоким для достижения ощутимых преимуществ, присущих совместному помолу.
Пример 13
В этом примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Порошок темного шоколада был получен посредством совместного помола приблизительно 46% очищенных от шелухи зерен какао с приблизительно 54% гранулированного тростникового сахара до размера частиц приблизительно 25 мкм. Порошок был добавлен в капсулу или диск. При заваривании содержимого капсулы в соответствующей машине, большая часть порошка была извлечена, но это не было полным извлечением. В этом примере, заваривание с применением диска было более успешным, и почти весь порошок вышел в чашку в форме жидкого раствора. В этом примере, различие в типе и конфигурации корпуса повлияло на количество порошка, который смог выйти из капсулы или диска.
Пример 14
В этом примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Порошок молочного шоколада был получен посредством совместного помола приблизительно 13,4% очищенных от шелухи зерен какао, приблизительно 59,6% гранулированного тростникового сахара, приблизительно 10,5% сладкой сыворотки (Leprino Foods, Денвер, Колорадо) и приблизительно 16,4% обезжиренного сухого молока (Dairy America, Фресно, Калифорния) до размера частиц приблизительно 25 мкм. Порошок добавили в диск, и после добавления горячей воды весь порошок растворился. Почти весь порошок вышел в чашку в форме жидкого раствора.
Пример 15
В этом примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Обжаренные кофейные зерна были совместно помолоты с высушенным распылением растворимым кофе в соотношении 50/50% с использованием струйной мельницы до размера частиц приблизительно 29 мкм. Совместно помолотый купаж добавили в капсулу. Желаемый вкус был найден при использовании 5 г купажа в капсуле. Это позволило примерно на 29,6% сократить количество продукта, требуемое внутри капсулы, по сравнению с коммерчески доступной капсулой с обжаренным и молотым кофе. Кофейный купаж обеспечил более сильную кофейную нагрузку, чем использование приблизительно 7 г только обжаренного и молотого кофе. Также следует отметить, что извлечение кофейного купажа также обеспечило образование пенки сверху чашки кофе, что не обязательно достигалось с использованием коммерчески доступной капсулы.
Пример 16
В этом примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Дополнительные части того же образца помолотого в струйной мельнице кофейного купажа (50% обжаренного и молотого/50% высушенного распылением растворимого) из примера 15 были уложены слоями в капсулу с дополнительными образцами помолотого в струйной мельнице купажа сухого молока (40% сухих сливок, 30% ОСМ и 30% гранулированного сахарного тростника), упоминаемого в примере 9. Порошки сухого молока являются растворимыми в теплой воде, но в ранних примерах было продемонстрировано лишь частичное диспергирование из капсулы. Одна попытка достичь высокого уровня диспергирования купажа сухого молока в капсуле была осуществлена посредством добавления наслоения купажа кофейного порошка сверху купажа сухих сливок. При расположении в кофе-машине кофейный порошок внутри капсулы был со стороны, более близкой к дистрибутивному диску. Полагали, что кофейный порошок поможет распределить воду внутри ниже расположенного сухого порошка капсулы. Этот эффект наслоения может увеличить гидратирование купажа сухого молока. Целесообразно отметить, что согласно этому примеру все сухое молоко было диспергировано из капсулы. Кофе извлекают, а сухое молоко диспергируют из капсулы, получая в результате чашку с осветленным кофе. Вышеупомянутые сочетания были получены посредством укладки слоями помолотых в струйной мельнице порошков внутри одной капсулы. Капсула была заварена с использованием двойного держателя для капсулы.
Дополнительно к укладке слоями обоих порошков внутри одной капсулы, успешно продемонстрировали, что удерживание каждого порошка внутри его собственной капсулы и затем укладка отдельных капсул друг на друга также обеспечат результаты с преимущественным диспергированием. Это было продемонстрировано успешным примером, когда капсулу помолотого в струйной мельнице купажа сухого молока уложили сверху на другую капсулу (коммерчески доступную капсулу с обжаренным и молотым кофе) в двойном держателе кофе-машины. Для получения наилучшего извлечения капсулы были уложены таким образом, что капсула с кофе располагалась ближе всего к металлическому дистрибутивному диску. И в этом случае, полагали, что капсула с кофе будет способствовать диспергированию воды и позволит обеспечить ее распыление и фильтрацию более равномерно через вторую капсулу с сухим молоком. Полное диспергирование купажа сухого молока было продемонстрировано с использованием этой техники.
Пример 17
В этом примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 16. Дополнительные части образца помолотого в струйной мельнице кофейного купажа (50% обжаренного и молотого/50% высушенного распылением растворимого) были уложены слоями в капсулу с дополнительными образцами помолотого в струйной мельнице порошка темного шоколада для создания купажированного напитка. Порошки шоколада являются растворимыми в теплой воде, но в ранних примерах было продемонстрировано лишь частичное диспергирование из капсулы. Одна попытка достичь высокого уровня диспергирования купажа порошка шоколада в капсуле была осуществлена посредством добавления наслоения купажа кофейного порошка сверху порошка шоколада. При расположении в кофе-машине кофейный порошок внутри капсулы был со стороны, более близкой к дистрибутивному диску. Полагали, что кофейный порошок поможет распределить воду внутри капсулы с шоколадом. Этот эффект наслоения может увеличить гидратирование купажа порошка шоколада. Целесообразно также отметить, что согласно этому примеру весь порошок шоколада был диспергирован из капсулы. Кофе извлекают и порошок шоколада диспергируют из капсулы, получая напиток типа мокко, что достигают с использованием порошка шоколада, а не искусственных ароматизирующих веществ. Все вышеупомянутые сочетания были получены посредством укладки слоями помолотых в струйной мельнице порошков внутри одной капсулы. Капсула была заварена с использованием двойного держателя для капсулы кофе-машины.
Дополнительно к укладке слоями обоих порошков внутри одной капсулы, успешно продемонстрировали, что удерживание каждого порошка внутри его собственной капсулы и затем укладка отдельных капсул друг на друга также обеспечат результаты с преимущественным диспергированием, подобные результатам в примере 16. Это было продемонстрировано успешным примером, когда капсулу помолотого в струйной мельнице купажа порошка темного шоколада уложили сверху на другую капсулу с кофе (коммерчески доступную капсулу с обжаренным и молотым кофе) в двойном держателе кофе-машины. Для получения оптимального извлечения капсулы должны быть уложены таким образом, чтобы капсула с кофе располагалась ближе всего к металлическому дистрибутивному диску. И в этом случае, полагали, что капсула с кофе будет способствовать диспергированию воды и позволит обеспечить ее распыление и фильтрацию более равномерно через вторую капсулу. Полное диспергирование купажа темного шоколада было продемонстрировано с использованием этой техники.
Пример 18
В этом сравнительном примере используют такую же общую процедуру приготовления и отбора образцов порошков, как и в примере 9. Высушенные цветы китайской розы были помолоты до приблизительно 27 мкм и испытаны внутри капсулы. В отличие от предыдущих примеров, в которых порошки растворяются, порошкообразные цветы китайской розы не растворились. Несмотря на малый размер частиц, только минимальное извлечение порошка имело место (отмечено посредством наблюдаемого бледного цвета напитка). Порошок не способен выйти из капсулы и напиток был очень слабо ароматизирован. Внутри капсулы порошок был гидратирован на поверхности, но вода не проникла через весь порошок.
Пример 19
Порошки образцов были сформированы из цельного сухого молока (ЦСМ), содержащего 26% жира. Один набор порошков образцов был совместно помолот в струйной мельнице. Другой набор образцов ЦСМ не был помолот в струйной мельнице для обеспечения эталона для сравнения. Образцы были заполнены в Т-диск Tassimo с несколькими различными массами загрузки. Образцы были заварены в машине Tassimo Brewpot. Количество твердых веществ, остающихся в Т-диске, было измерено для определения процентного содержания порошка, который был извлечен из Т-диска. Помолотые в струйной мельнице порошки демонстрировали превосходное диспергирование и извлечение из Т-диска по сравнению с неразмолотыми в струйной мельнице образцами при всех уровнях загрузок. Т-диски, заполненные помолотыми в струйной мельнице образцами от 6,5 г до 9 г, обеспечили приблизительно 90% извлечение. Помолотые в струйной мельнице образцы показали наибольшие преимущества извлечения по сравнению с неразмолотыми в струйной мельнице образцами при высоких уровнях загрузки от 9 г до 9,5 г, при которых они показали почти 50% улучшение в извлечении по сравнению с неразмолотыми в струйной мельнице образцами. На фиг.11 представлено процентное содержание всех твердых веществ, которые были извлечены из Т-дисков с различными массами загрузки для обоих неразмолотых и помолотых в струйной мельнице образцов.
Пример 20
Порошки образов были приготовлены из 80% цельного сухого молока (ЦСМ), содержащего 26% жира, и 20% сахара аналогично представленному выше примеру 19. Один набор порошков образцов был совместно помолот в струйной мельнице. Другой набор образцов ЦСМ не был помолот в струйной мельнице для обеспечения эталона для сравнения. Образцы были заполнены в Т-диск Tassimo с несколькими различивши массами загрузки от 6,5 г до 9,5 г. Образцы были заварены в машине Tassimo Brewpot. Количество твердых веществ, остающихся в Т-диске, было измерено для определения процентного содержания порошка, который был извлечен из Т-диска. Помолотые в струйной мельнице порошки демонстрировали равномерное превосходное диспергирование и извлечение из Т-диска по сравнению с неразмолотыми в струйной мельнице образцами при всех уровнях загрузок, и извлечение более 95% было достигнуто. На фиг.12 представлено процентное содержание всех твердых веществ, которые были извлечены из Т-дисков с различными массами загрузки для обоих неразмолотых и помолотых в струйной мельнице образцов.
Пример 21
Порошки образцов были приготовлены из различных сочетаний цельного сухого молока и сахара. Один набор порошков образцов был совместно помолот в струйной мельнице. Другой набор порошков образцов не был помолот в струйной мельнице для обеспечения эталона для сравнения. Образцы были заполнены в Т-диск Tassimo с равномерной массой загрузки, составляющей 6,5 г. Образцы были заварены в машине Tassimo Brewpot. Количество твердых веществ, остающихся в Т-диске, было измерено для определения процентного содержания порошка, который был извлечен из Т-диска. Помолотые в струйной мельнице порошки демонстрировали равномерное превосходное диспергирование и извлечение из Т-диска (приблизительно на 10% увеличенное извлечение) по сравнению с неразмолотыми в струйной мельнице образцами для каждой композиции. Композиции с большей массовой долей ЦСМ и, следовательно, большим количеством жира, обеспечивали преимущественные характеристики извлечения по сравнению с образцами с более низким содержанием жира. На фиг.13 ниже представлено процентное содержание всех твердых веществ, которые были извлечены из Т-дисков с различными составами для обоих неразмолотых и помолотых в струйной мельнице образцов.
Пример 22
Порошки образцов были приготовлены из различных сочетаний сухих сливок и гранулированного тростникового сахара. Образцы содержат 0%, 16% и 24% жира. Порошки были совместно помолоты в струйной мельнице до аналогичного размера частиц d90 от приблизительно 19 мкм до 24 мкм. Образцы были загружены в капсулы при равномерной массе загрузки. Образцы были заварены в кофе-машине. Количество твердых веществ, остающихся в капсуле, было измерено для определения процентного содержания порошка, который был извлечен из капсулы. Композиции с большей массовой долей сухих сливок и, следовательно, большим количеством жира, обеспечивали преимущественные характеристики извлечения по сравнению с образцами с более низким содержанием жира. На фиг.14 представлено процентное содержание всех твердых веществ, которые были извлечены из Т-дисков с различными композициями для обоих неразмолотых в струйной мельнице и помолотых в струйной мельнице образцов.
Пример 23
Порошки образцов были приготовлены из различных сочетаний цельного сухого молока и гранулированного тростникового сахара. Один набор порошков был совместно помолот в струйной мельнице до размера частиц d90 менее приблизительно 50 мкм. Другой набор порошков образцов не был помолот в струйной мельнице и размер частиц d90 был измерен от приблизительно 500 мкм до 700 мкм. Образцы были заполнены в Т-диск Tassimo с равномерной массой загрузки, составляющей 6,5 г. Образцы были заварены в машине Tassimo Brewpot. Количество твердых веществ, остающихся в Т-диске, было измерено для определения процентного содержания порошка, который был извлечен из Т-диска. Помолотые в струйной мельнице порошки демонстрировали равномерное превосходное диспергирование и извлечение из Т-диска по сравнению с неразмолотыми в струйной мельнице образцами для каждой композиции. Каждый из помолотых в струйной мельнице образцов продемонстрировал извлечение из Т-диска более приблизительно 88%. Каждый из неразмолотых в струйной мельнице образцов продемонстрировал извлечение из Т-диска менее 88%. На фиг.15 представлено процентное содержание всех твердых веществ, которые были извлечены из Т-дисков с различными композициями для обоих неразмолотых в струйной мельнице и помолотых в струйной мельнице образцов.
Следует понимать, что различные изменения в деталях, материалах и конфигурациях способа, композиций и их ингредиентов, которые были описаны и проиллюстрированы в настоящем документе для пояснения сущности способа и результирующих порошков, могут быть выполнены специалистами в данной области техники в пределах сути и объема осуществленного способа.