СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ И КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ КОФЕЙНЫХ ОТХОДОВ В ВИДЕ ШЛАМА Российский патент 1998 года по МПК C09B61/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности к производству растворимого кофе, в частности к способам извлечения ароматических и красящих веществ из кофейных отходов.

Известен способ извлечения ароматических веществ из обжаренного измельченного кофе после его частичной экстракции, заключающийся в пропускании потока летучих веществ до появления в их составе фурфурола. Извлеченные таким образом вещества используют для ароматизации кофепродуктов. Термический гидролиз можно проводить при температуре 200-260^oC в течение 1-15 минут. Суммарное количество всех улавливаемых ароматических веществ составляет не более 61%. (Патент 4900575 США МКИ⁴ A 23 F 5/16, A 23 F 5/48).

Однако термообработка кофейного шлама при температуре свыше 200^oC снижает выход ароматических веществ, повышает образование балластных веществ. Кроме того, использование данного способа создает трудности с улавливанием легколетучих веществ и усложняет технологическую схему извлечения, очистки и концентрирования ароматических компонентов.

Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения ароматических и красящих веществ, использующий для их экстракции органические растворители. Для этого кофейный шлам перед экстракцией предварительно подвергают обработке, которая заключается в том, что его обрабатывают слабым раствором щелочи (pH 8-8,5) или органическим растворителем с водой, подкисленным до pH 1-3. Экстракцию ароматических и красящих веществ проводят при температуре ниже 50^oC, добавляя смесь этилового спирта, воды и соляной кислоты в соотношении 225:20:5. Извлеченные экстрактивные вещества адсорбировались активированным углем, а затем растворяли в водном растворе натрия и калия. Раствор пропускали через ионообменную смолу, концентрировали, смешивали с растворимым кофе, а затем превращали в порошок методом распыления. (Нахмедов Ф.Г. " Технология кофенапитков", М., Легкая и пищ. пром-ть, 1984, стр. 184).

При всех преимуществах экстракции с помощью водорастворимых органических растворителей перед способом извлечения ароматических и красящих веществ методом термического гидролиза, использование способа-прототипа, имеет ряд недостатков.

Во-первых, меньше степень извлечения ароматических и красящих веществ, т. к. кофейный шлам, используемый для их извлечения, представляет собой максимально обедненное этими веществами сырье, а использование комбинированного растворителя (органический растворитель, вода, кислота и щелочь) приводит к нежелательному извлечению балластных веществ. В результате требуется усложненная, трудоемкая технология очистки полученного экстракта.

Задачей, решаемой изобретением, является создание способа извлечения ароматических и красящих веществ, позволяющего увеличить степень их извлечения, улучшающего качество готового продукта, а также уменьшающего трудоемкость работ по их извлечению из экстракта.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе извлечения ароматических и красящих веществ из кофейных отходов, предусматривающей экстракцию предварительно обработанных кофейных отходов органическим растворителем и извлечение ароматических и красящих веществ из полученного экстракта, предлагают кофейный шлам перед экстракцией предварительно подвергать тепловой обработке при t = 170-195^oC, затем охлаждать и подвергать экстракции раствором этилового спирта-ректификата, после чего полученный экстракт концентрируют путем отгонки растворителя до заданного уровня красящих и ароматических веществ. При этом тепловую обработку осуществляют в течение 25-30 минут, экстракцию проводят при перемешивании в течение 6-12 ч и соотношении раствор : твердая фаза равном 8:1-10:1. Кроме того, процесс концентрирования проводят путем отгонки 60-80% растворителя при давлении 0,05 мПа.

Кофейный шлам, представляющий собой сырье, прошедшее процесс экстракции при температуре 180^oC и давлении 1,5 мПа, состоит из 75-80% воды и 20-25% твердой массы.

Однако по физико-химическому составу он содержит те же вещества, что и исходное сырье. Но только при термообработке происходит накопление экстрактивных веществ и при этом немаловажное значение имеет вода, являющаяся сильным активатором всех биохимических и физико-химических процессов, протекающих при обжаривании кофейного шлама.

Термообработка кофейного шлама при температуре 170-190^oC в течение 20-30 минут способствует максимальному накоплению ароматических и красящих веществ.

Кроме того, используя в качестве растворителя этиловый спирт, предлагаемый способ позволяет целенаправленно извлекать ароматические и красящие вещества, не затрагивая структуры, содержащие балластные вещества.

Предлагаемый способ, благодаря вышеперечисленным признакам, позволяет значительно упростить схему извлечения ароматических и красящих веществ, т. к. не требуется дополнительная очистка получаемого экстракта от посторонних компонентов.

Пример 1. Кофейный шлам массой 1 кг предварительно подсушенный до 8-10% остаточной влажности, обжарили в термобарабане в течение 25 минут при температуре 185^oC. Затем охлаждали до температуры 55^oC и проводили экстракцию этиловым спиртом при соотношении раствор : твердая фаза 9:1. Температура экстракции 60^oC в течение 12 часов при постоянном перемешивании. Затем с помощью декантации отделяли твердую фазу от жидкой. Полученный экстракт подвергали концентрированию в вакуумном ротационном испарителе при давлении 0,05 мПа ниже атмосферного до удаления 70% растворителя. Органолептические показатели, отражающие качество готового продукта, отражены в таблице.

Пример 2. Осуществляется, как пример 1, кроме того, что температура термообработки проводится при t = 170^oC в течение 20 минут. При этом соотношение раствор : твердая фаза - 10:1, в течение 8 часов при t=55^oC, а количество отогнанного растворителя составило 60%.

Пример 3. Осуществляется, как пример 1, кроме того, что температура термообработки 195^oC в течение 30 минут. При соотношении раствор : твердая фаза 8:1 в течение 6 часов при температуре 55^oC, а количество отогнанного растворителя составило 80%.

Т. о. при использовании предлагаемого способа в рамках заявляемого можно получить высококачественный пищевой концентрат ароматических и красящих веществ, которые могут быть использованы в качестве красителя и ароматизатора пищевых продуктов.

Способ может быть использован в пищевой промышленности. Кофейные отходы в виде шлама предварительно подвергают тепловой обработке при температуре 170 - 195^oC. Затем обработанные отходы экстрагируют, а полученный экстракт концентрируют путем отгонки растворителя до заданного уровня красящих и ароматических веществ. Тепловую обработку осуществляют в течение 25 - 30 мин. Экстракцию проводят при перемешивании. Это позволяет увеличить выход красящих и ароматических веществ, улучшающих качество готового продукта. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ извлечения ароматических и красящих веществ из кофейных отходов в виде шлама, предусматривающий экстракцию предварительно обработанных кофейных отходов в виде шлама органическим растворителем и извлечение ароматических и красящих веществ из полученного экстракта, отличающийся тем, что кофейные отходы в виде шлама перед экстракцией предварительно подвергают тепловой обработке при температуре 170 - 195^oC, после чего полученный экстракт концентрируют путем отгонки растворителя до заданного уровня красящих и ароматических веществ. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тепловую обработку осуществляют в течение 25 - 30 мин. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракцию проводят при перемешивании в течение 6 - 12 ч, при этом соотношение раствор : твердая фаза составляет 8 : 1 - 10 : 1. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрирование проводят при давлении p ≤ 0,05 мПа путем отгонки 60 - 80% растворителя.