СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОФЕ "ЛОНГ" С КРЕМА ИЗ КАПСУЛЫ В КОФЕМАШИНЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА, КАПСУЛА И СОДЕРЖАЩИЙСЯ В НЕЙ ЖИДКИЙ КОФЕЙНЫЙ ЭКСТРАКТ Российский патент 2018 года по МПК A47J31/22 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к области приготовления кофейных напитков посредством кофемашины с применением капсул. Конкретнее изобретение относится к способу и капсуле для получения жидкого экстракта кофе «лонг», имеющего устойчивую и густую «шапку» кофейной пены («крема»). Изобретение также относится к жидкому кофейному экстракту с крема.

Предпосылки создания изобретения

Приготовление кофе с применением капсул, содержащих порошковый концентрат кофе, достигло быстро растущего коммерческого успеха благодаря удобству приготовления кофе, чистоте и качеству получаемого кофе. В частности, для небольшого и среднего объема кофе, такого как ристретто (25 мл), эспрессо (40 мл) или лунго (110 мл), определенные имеющиеся на рынке системы для приготовления кофе позволяют получать высококачественный кофе с разнообразным ароматом и вкусом, а также с шапкой чистой кофейной пены с однородной и гладкой текстурой, также называемой «крема». Вариации аромата и вкуса можно по существу получать посредством тщательного отбора различных смесей обжаренного и молотого кофе различного происхождения. По существу наилучший вариант небольшого объема кофейного экстракта получают при относительно высоком давлении экстракции (1-2 МПа (10-20 бар)) и за относительно короткое время (менее 60 секунд).

Привлекательная текстура крема по существу демонстрирует глянцевый внешний вид и однородную и очень гладкую текстуру без (слишком большого количества) видимых пузырьков. Текстура также должна сохраняться в течение нескольких десятков секунд. Если пузырьки лопаются слишком быстро или объединяются в более крупные, кофейная крема теряет густоту, и текстура, обеспечивающая приятные вкусовые ощущения, ухудшается.

Больший объем кофе (т.е. около 230 мл) обычно не экстрагируют при высоком давлении во избежание избыточной экстракции и/или экстракции соединений кофе, которые могут быть источником нежелательного вкуса.

Решение проблемы приготовления кофе «лонг» из капсулы может заключаться в приготовлении кофе в меньшем объеме, чем конечный целевой объем, в условиях высокого давления и добавлении горячей воды непосредственно в жидкий кофейный экстракт во время или после экстракции кофе. Этот способ обычно позволяет получать кофе, называемый «американо». Одна из проблем состоит в том, что при добавлении горячей воды объем крема уменьшается. По существу добавление горячей воды приводит к тому, что пузырьки мгновенно или быстро лопаются.

В публикации US 5325765 описывается герметичный патронный фильтр, выполненный с возможностью применения в автоматическом устройстве, таком как устройство для варки кофе. Кофе обычно готовят посредством предварительного прокалывания патрона и подачи горячей воды в патрон при относительно низком давлении. Однако проблема состоит в том, что полученный кофе по существу считается «приготовленным фильтрационным способом». Он имеет относительно низкую насыщенность. Также он не демонстрирует крема и образует, в лучшем случае, прерывистый тонкий похожий на мыльную пену слой, образованный большими пузырьками, которые быстро лопаются. Поэтому данный способ оказался непригодным для образования привлекательной крема в чашке кофе «лонг».

Соответственно, в настоящее время не существует жидкого экстракта кофе «лонг», получаемого посредством экстракции обжаренного и молотого кофе из капсулы в кофемашине, демонстрирующего устойчивую и густую шапку пены (далее называемой «крема»), которая была бы очень привлекательной для знатоков кофе. Также не существует способа приготовления такого экстракта кофе «лонг» посредством экстракции обжаренного и молотого кофе горячей водой в капсульной системе для приготовления кофе. Также не существует капсулы для кофемашины, выполненной с возможностью получения такого жидкого экстракта кофе «лонг».

Цель настоящего изобретения - предложить способ получения из капсулы одноразового использования, обрабатываемой в кофемашине, экстракта кофе «лонг» с крема, которая характеризуется глянцевым внешним видом, а также густой, гомогенной и однородной (маслянистой) текстурой.

Описание изобретения

Изобретение содержится в прилагаемой формуле изобретения, включенной в настоящее описание путем ссылки.

Настоящее изобретение относится к способу получения экстракта кофе «лонг» из капсулы в кофемашине, включающему:

- обеспечение капсулы, содержащей заданную дозу обжаренного и молотого кофе, и машины, подающей горячую воду внутрь капсулы;

- экстракцию жидкого кофейного экстракта из капсулы посредством вращения капсулы вокруг ее центральной оси в машине для центрифугирования и экстракции жидкого кофейного экстракта к периферии капсулы, в то время как машина продолжает подавать горячую воду;

- сбор машиной жидкого кофейного экстракта из капсулы и выдачу кофейного экстракта в приемный сосуд;

где жидкий кофейный экстракт образуется с кофейной пеной (т.е. крема), которая в эталонном приемном сосуде демонстрирует начальную высоту более 15 мм в приемном сосуде, при этом такая кофейная пена является устойчивой, сохраняя более 50% своей начальной высоты в течение 180 секунд после экстракции, и

где обжаренный и молотый кофе имеет массу от 11 до 14 граммов, средний размер частиц D_4,3 от 200 до 500 микрометров и значение степени обжарки от 50 до 80 по шкале определения цвета Нойхауса (CTN).

Неожиданно было обнаружено, что устойчивую кофейную крема можно получать в процессе центробежной экстракции посредством выбора определенных параметров кофе, в частности, массы, гранулометрического показателя кофе и значения степени обжарки кофе.

Жидкий кофейный экстракт образуется с кофейной пеной, которая демонстрирует в эталонном приемном сосуде начальную высоту даже более 20 мм, предпочтительно от 20 до 35 мм, наиболее предпочтительно от 25 до 30 мм.

Жидкий кофейный экстракт остается устойчивым после экстракции, сохраняя даже более 60%, наиболее предпочтительно более 64% его начальной высоты в течение 180 секунд после экстракции.

В частности, неожиданно было обнаружено, что степень обжарки кофе влияет на качество кофейной крема, и особенно предпочтительной является более темная обжарка. Обжарка, как правило, представляет собой тепловую обработку зеленых кофейных зерен, в процессе которой меняются физико-химические свойства зерна (плотность, микроструктура, миграция масла и т.д.), что приводит к формированию аромата, вкуса и цвета зерен.

Предпочтительно оптимальные результаты получали, когда значение степени обжарки обжаренного и молотого кофе составляло от 55 до 70 CTN, более предпочтительно от 58 до 65 CTN. Такая степень обжарки по существу соответствует порошковому концентрату кофе темной обжарки.

Предпочтительно средний размер частиц D_4,3 обжаренного и молотого кофе составляет от 200 до 350 микрометров. Предпочтительно содержание тонкой фракции обжаренного и молотого кофе составляет от 10 до 30% в объемном отношении. Предпочтительно содержание тонкой фракции составляет предпочтительно от 15 до 30% в объемном отношении.

Предпочтительно обжаренный и молотый кофе имеет массу от 12 до 13,5 грамма. При такой массе кофе возможно получать кофейный экстракт с превосходной крема, высокой насыщенностью, но без избыточной экстракции.

Неожиданно было обнаружено, что при таком выбранном продукте и таких условиях процесса экстракции устойчивую кофейную крема можно получать для экстракта кофе «лонг», при этом также в значительной степени предотвращается избыточная экстракция кофе, вызывающая нежелательную горечь или неприятные ароматические и/или вкусовые ноты.

Жидкий кофейный экстракт, полученный способом изобретения, обеспечивает жидкий экстракт кофе «лонг» с хорошей насыщенностью и консистенцией. По существу можно задать большую насыщенность, чем для кофе «лонг», приготавливаемого фильтрационным способом. В частности, жидкий экстракт предпочтительно имеет выход кофе от 20 до 30 мас. %. Предпочтительно общее содержание твердых веществ жидкого экстракта составляет от 1,0 до 1,55 мас. %, более предпочтительно от 1,25 до 1,55 мас. %. Кофе не подвергается избыточной экстракции, так что он не горчит и при этом имеет ноты натурального кофейного аромата (например, зерновые, фруктовые или соковые ноты).

На качество кофейной крема могут влиять температуры воды и/или кофе. Регулировка температур предпочтительно включает регулировку температуры воды перед ее подачей в капсулу (т.е. температуры горячей воды) и температуры кофе при его выдаче в приемный сосуд для кофе (т.е. температуры в чашке).

Предпочтительно горячую воду нагревают перед подачей внутрь капсулы при температуре от 70 до 95°C, более предпочтительно от 75 до 90°C. Кроме того, собранный кофейный экстракт поддерживают в теплом состоянии, чтобы при выдаче кофейного экстракта его температура в чашке была выше 60°C, предпочтительно выше 65°C, наиболее предпочтительно от 70°C до 80°C. Температура в чашке - это компромисс между необходимостью избежать снижения устойчивости крема из-за слишком высокой температуры и необходимостью подать кофе достаточно горячим для потребителя.

Температуры в чашке предпочтительно регулируются посредством регулировки температуры собирающего устройства, которое собирает жидкий экстракт, и/или устройства выдачи, такого как отверстие машины для выпуска кофе. Например, собирающее устройство может содержать кольцевой коллектор U-образной формы, связанный с нагревательным устройством, таким как описанное в совместно рассматриваемой заявке на международный патент WO 2010/089329.

Экстракцию кофе по существу осуществляют посредством вращения капсулы вокруг ее центральной оси в кофемашине и пропускания горячей воды через обжаренный и молотый кофе в направлении от центра к периферии капсулы. Другими словами, экстракцию осуществляют посредством создания центробежных сил, действующих на жидкость, циркулирующую в слое кофе в капсуле; такие силы образуют градиент давления жидкости, которая стремится экстрагировать твердое вещество кофе и летучие соединения из частиц кофе. Образованный кофейный экстракт перемещается к периферии капсулы, где он покидает капсулу через множество периферийных выпускных отверстий. Такие периферийные выпускные отверстия могут быть, например, проколоты посредством перфорационного устройства машины и/или созданы заранее до вставки капсулы в машину.

В предпочтительном способе горячую воду подают в капсулу до тех пор, пока капсула не заполнится горячей водой, поступающей под давлением.

На этапе заполнения водой объем воды, подаваемой в капсулу, может изменяться, но по существу является достаточным для полного смачивания порошка кофе. Расход воды на этапе заполнения регулируется, чтобы давление в капсуле не превышало определенного значения и чтобы предотвратить блокировку потока кофе. В общем случае расход ниже, чем расход на следующем этапе экстракции кофе. Предпочтительно капсулу заполняют водой с расходом приблизительно от 80 до 150 см³/мин (от 80 до 150 мл/мин). Такое регулируемое заполнение горячей водой позволяет повысить высвобождение летучих соединений кофе во время экстракции. Подходящий объем воды для предварительного заполнения может изменяться, но предпочтительно он равен приблизительно 0,5-3 чистым объемам обжаренного и молотого кофе в капсуле.

Преимущественно во время экстракции кофейного экстракта из капсулы поток кофейного экстракта проходит через устройство для ограничения потока. Устройство для ограничения потока предпочтительно обеспечено на кольцевой периферии капсулы или в непосредственной близости от нее. Устройство для ограничения потока обеспечивает достаточное время пребывания жидкости в капсуле и улучшенную экстракцию соединений кофе. Устройство для ограничения может быть образовано нагруженным пружиной прижимным кольцом, которое прилегает сверху к капсуле, создавая заслон для потока кофейного экстракта, и поднимается под действием давления кофейного экстракта, открывая путь для потока.

Неожиданно было обнаружено, что этот способ демонстрирует широкие возможности для получения большого объема маслянистой крема, при этом поддерживая характеристики кофейного экстракта (выход, общее содержание твердых веществ) в пределах предпочтительных диапазонов.

Средний расход горячей воды во время экстракции составляет более предпочтительно от 80 до 250 см³/мин (от 80 до 250 мл/мин), еще более предпочтительно от 120 до 200 см³/мин (от 120 до 200 мл/мин). Расход можно регулировать для регуляции насыщенности кофе и во избежание избыточной экстракции кофе. Расход горячей воды может зависеть от выбранной кофейной смеси. Возможен режим, при котором расход горячей воды во время экстракции изменяется, например повышается или понижается, непрерывно или ступенчато. Кроме того, расход горячей воды можно регулировать на протяжении по меньшей мере двух отдельных фаз, имеющих различные пороговые значения расхода, еще более предпочтительно на протяжении трех отдельных фаз с двумя или тремя различными пороговыми значениями расхода.

В предпочтительном способе капсула вращается с обеспечением в капсуле центробежных сил, которые проталкивают нагретую воду через кофе и делают возможной экстракцию кофе при относительно низком давлении. Предпочтительно во время экстракции жидкого кофейного экстракта среднее значение давления воды (среднее давление), подаваемой внутрь капсулы, составляет от 70 кПа до 0,1 МПа (от 700 мбар до 1 бар).

На расход влияет давление в системе и скорость вращения. Соответственно, чтобы обеспечить целевое(-ые) значение(-я) расхода воды, регулируют скорость вращения. Во время экстракции капсула может вращаться со скоростью вращения от 3000 до 6000 об/мин. Скорость вращения во время экстракции может повышаться или понижаться, чтобы соответствовать заданному значению расхода либо восходящему или нисходящему профилю значений расхода. Возможен режим, при котором расход во время экстракции изменяют, применяя две или три последовательные фазы, каждая из которых имеет заданное значение расхода, либо восходящий или нисходящий профиль расхода.

Изобретение дополнительно относится к капсуле одноразового использования для получения экстракта кофе «лонг» с устойчивой и густой кофейной пеной в кофемашине, содержащей заданную дозу обжаренного и молотого кофе, имеющего массу от И до 14 граммов, средний размер частиц D_4,3 от 200 до 500 микрометров, значение степени обжарки от 50 до 80 CTN и предпочтительно содержание тонкой фракции от 10 до 30% в объемном отношении.

Предпочтительно средний размер частиц D_4,3 обжаренного и молотого кофе составляет от 200 до 350 микрометров.

Предпочтительно содержание тонкой фракции обжаренного и молотого кофе составляет от 15 до 30% в объемном отношении.

Капсула изобретения выполнена с возможностью экстракции в кофемашине центробежного типа для получения экстракта кофе «лонг», образованного с кофейной пеной (крема), которая в эталонном приемном сосуде демонстрирует начальную высоту более 15 мм, при этом такая кофейная пена остается устойчивой после экстракции, сохраняя более 50% своей начальной высоты в течение 180 секунд.

Предпочтительно капсула выполнена с возможностью экстракции для образования жидкого кофейного экстракта с кофейной пеной, которая в эталонном приемном сосуде демонстрирует начальную высоту даже более 20 мм, предпочтительно от 20 до 35 мм, наиболее предпочтительно от 25 до 30 мм.

Капсула также выполнена с возможностью экстракции для образования жидкого кофейного экстракта, который после экстракции остается устойчивым, сохраняя даже более 60% своей начальной высоты в течение 180 секунд после экстракции. Устойчивость составляет предпочтительно от 60 до 80%.

Капсула предпочтительно может содержать корпус в форме чашки, образующий полость с находящимся в ней обжаренным и молотым кофе, круглый кольцеобразный обод фланцевого типа и верхний элемент стенки, напаянный сверху на обод. Верхний элемент стенки может представлять собой герметизирующую мембрану, изготовленную из алюминия и/или полимера. Верхний элемент стенки также может представлять собой крышку или мембрану с готовым впускным отверстием и/или периферийными выпускными отверстиями.

Для уменьшения окисления порошка кофе капсула изобретения предпочтительно сама по себе образует кислородонепроницаемую упаковку или образует упаковку с очень низкой кислородопроницаемостью, например, за счет применения барьерных упаковочных материалов, таких как этиленвиниловый спирт (EVOH) и т.п. Она предпочтительно содержит обжаренный и молотый кофе с насыщением свободного объема защитным газом, таким как N₂ и/или СО₂. Капсула также может образовывать кислородопроницаемую упаковку, но герметизированную посредством второй (наружной) упаковки, которая является кислородонепроницаемой или демонстрирует очень низкую кислородопронинаемость за счет барьерных упаковочных материалов, таких как этиленвиниловый спирт и т.п.

Внутренний объем капсулы определяется в зависимости от количества обжаренного и молотого кофе, содержащегося в капсуле, и объема воды, получаемого для заполнения капсулы с целью предварительного смачивания кофе перед экстракцией. Подходящий объем воды для предварительного заполнения может изменяться, но предпочтительно составляет от приблизительно 0,5 до 3 чистых объемов кофе.

Изобретение также относится к применению капсулы вышеупомянутым способом для получения жидкого кофейного экстракта.

В частности, изобретение относится к применению капсулы для получения экстракта кофе «лонг» в кофемашине центробежного типа, в которой капсула вращается вокруг своей центральной оси для центрифугирования и экстракции жидкого кофейного экстракта для получения жидкого кофейного экстракта, образованного с кофейной пеной (т.е. крема), которая в эталонном приемном сосуде демонстрирует начальную высоту более 15 мм, предпочтительно более 20 мм, при этом такая кофейная пена остается устойчивой после экстракции, сохраняя более 50%, предпочтительно более 60% своей начальной высоты в течение 180 секунд.

Изобретение дополнительно относится к жидкому кофейному экстракту, имеющему объем 230 (+/- 5) мл, получаемому посредством экстракции обжаренного и молотого кофе из капсулы в кофемашине, с шапкой пены (т.е. крема), которая в эталонном приемном сосуде демонстрирует начальную высоту более 15 мм, предпочтительно более 20 мм в эталонном приемном сосуде, при этом такая кофейная пена является устойчивой, сохраняя более 50%, предпочтительно более 60% своей начальной высоты в течение 180 секунд после экстракции.

Устойчивость крема предпочтительно составляет от 60 до 80%).

Предпочтительно жидкий кофейный экстракт изобретения имеет выход кофе от 20 до 30 мас. %.

Предпочтительно жидкий кофейный экстракт изобретения имеет общее содержание твердых веществ от 1,0 до 1,55 мас. %, предпочтительно от 1,25 до 1,55.

Определения

В настоящем описании применяются термины, определения которых даны ниже.

В контексте настоящего изобретения термин «экстракт кофе «лонг» означает жидкий кофейный экстракт объемом 230 (+/- 5) мл.

«Экстракция» определяется как период, в течение которого жидкий кофейный экстракт выделяется из капсулы и собирается в приемном сосуде.

«Масса кофе» означает массу заданной дозы обжаренного и молотого кофе, которая содержится в герметизированной или упакованной для хранения капсуле.

«Степень обжарки» относится к значению CTN, преобразованному из балла, измеряемого при комнатной температуре с помощью анализатора обжарки кофе Agtron Е20 СР-II. Анализатор Agtron измеряет количество энергии ближнего инфракрасного диапазона на конкретных длинах волн, отраженных от поверхности образца. Балл, данный анализатором Agtron, преобразуют по таблице перерасчета «Neuhaus Neotec Colortest vs. Agtron Conversion Chart», предоставленной компанией Modern Process Equipment (г. Чикаго, штат Иллинойс, США).

«Крема» определяется как шапка пены, создаваемая на кофейном экстракте, которая имеет кремообразную текстуру, образованную из по существу мелких пузырьков.

«Начальная высота» кофейной крема измеряется в «эталонном приемном сосуде» (как указано в настоящей заявке), имеющем определенные емкость и размеры, показанные на фиг. 5.

«Устойчивость» кофейной крема определяется по остающемуся проценту от начальной высоты крема через 180 секунд непосредственно после выдачи кофейного экстракта (или экстракции) в эталонный приемный сосуд через отверстие машины для выпуска кофе.

«Средний расход» определяется посредством расходомера, расположенного после нагревателя воды и до иглы для подачи воды или точки подачи в капсуле.

«Среднее давление воды» означает усредненное значение давления воды относительно атмосферного в линии подачи воды кофемашины после нагревателя воды и до иглы для подачи или точки подачи в капсуле. Давление воды, как правило, измеряется посредством датчика давления.

Средний диаметр 04,3 означает среднеобъемный диаметр частиц кофе. Это значение определяется способом лазерной дифракции с помощью прибора Camsizer XT, выпускаемого компанией Retsch. В данном способе применяют анализ динамического изображения (ISO 13322-2) и дисперсию давления воздуха. Данный способ измерения обычно подразумевает получение более 250 изображений в секунду; каждое из которых равно приблизительно 1,3 Мпикс. Разрешение равно приблизительно 1 мкм. Ширина анализируемой области равна 25 мм (поле обзора). Работа этого оборудования основана на принципе цифровой обработки изображения.

«Тонкая фракция» представляет собой все мелкие частицы кофе, диаметр которых, измеренный посредством оборудования Camsizer XT, меньше или равен 100 мкм. Процентное содержание тонкой фракции в порошке кофе выражается в объемном отношении.

«Выход экстракта» определяется как общая масса общего содержания твердых веществ в кофейном экстракте, деленная на общую массу обжаренного и молотого кофе, содержащегося в капсуле. Это значение выражается в процентах по массе.

Выход (%)=(Тв. в-ва (%) * масса экстракта)/(масса кофе)

«Общее содержание твердых веществ» определяется как масса экстрагированных твердых веществ, содержащихся в жидком кофейном экстракте, деленная на общую массу жидкого кофейного экстракта. Это значение выражается в процентах по массе.

«Температура горячей воды» определяется температурой воды внутри нагревателя или температурой нагревательного блока нагревателя в контакте с водой по показаниям датчика температуры.

«Температура в чашке» определяется температурой жидкого кофейного экстракта в его центре непосредственно после выдачи из кофемашины в приемный сосуд. Температура измеряется при комнатной температуре (23+/-3°C). Температура измеряется с помощью откалиброванного датчика температуры (термопары типа К, поставляемой компанией Thermocontrol) в эталонном приемном сосуде.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен вид сбоку капсулы для напитка в соответствии с изобретением для получения экстракта кофе «лонг».

На фиг. 2 представлена кофемашина в поперечном сечении, содержащая капсулу, показанную на фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой увеличенный вид в поперечном сечении кофемашины, включая капсулу, показанную на фиг. 1.

Фиг. 4 представляет собой увеличенный вид в поперечном сечении фиг. 3 во время центрифугирования жидкости из капсулы в кофемашине.

На фиг. 5 представлен эталонный приемный сосуд для определения характеристик кофейной крема жидкого кофейного экстракта.

На фиг. 6 показаны изображения жидкого экстракта кофе «лонг» с крема: сразу после выдачи - для определения начальной высоты (слева) и по истечении заданного времени выстаивания (например, t=180 секунд) - для определения устойчивости крема (справа).

Фиг. 7 представляет собой график, демонстрирующий зависимость высоты крема от степени обжарки для системы центробежного типа для приготовления кофе.

Фиг. 8 представляет собой график, демонстрирующий устойчивость крема для разных капсул с кофе темной обжарки.

Фиг. 9 представляет собой график, демонстрирующий высоту крема для разных капсул с кофе темной обжарки.

Фиг. 10 представляет собой график, демонстрирующий устойчивость крема для разных капсул с кофе темной обжарки.

Фиг. 11 представляет собой график, демонстрирующий высоту крема для разных капсул с кофе средней обжарки.

Фиг. 12 представляет собой график, демонстрирующий устойчивость крема для разных капсул с кофе средней обжарки.

Фиг. 13 представляет собой график, демонстрирующий высоту крема для разных капсул с кофе светлой обжарки.

Фиг. 14 представляет собой график, демонстрирующий устойчивость крема для разных капсул с кофе светлой обжарки.

Подробное описание предпочтительного режима работы капсульной системы для приготовления кофе изобретения

Фиг. 1 относится к предпочтительному, не имеющему ограничительного характера варианту осуществления капсул 1 в соответствии с изобретением. Капсула предназначена для одноразового использования и выполнена с возможностью получения напитка из устройства для приготовления напитка или кофемашины. Капсула предпочтительно содержит корпус 2 в форме чашки, круглый кольцеобразный обод 3 фланцевого типа и верхний элемент стенки в форме диска, предпочтительно выполненную с возможностью прокалывания мембрану 4. Корпус 2 в форме чашки может быть выполнен в виде чаши, как показано, или иметь другие формы. При этом мембрана 4 и корпус 2 образуют пространство, соответствующее отделению 6 для ингредиента. Как показано на фигуре, мембрана 4 предпочтительно присоединена сверху к внутреннему кольцеобразному фланцевому участку обода 3, равному, например, 1-5 мм. Мембрана 4 соединена с ободом 3 корпуса герметичным швом, таким как сварной шов термической или ультразвуковой сварки.

Обод 3 не обязательно является горизонтальным, как показано. Он может быть немного изогнут вверх или вниз для увеличения сопротивления герметичного шва возрастающему давлению, которое с течением времени давит на мембрану из-за происходящей с течением времени дегазации содержимого капсулы или ингредиента.

Обод 3 капсул предпочтительно проходит наружу в направлении, по существу перпендикулярном (как показано) или немного наклонном (если он изогнут, как упомянуто выше) относительно центральной оси симметрии I корпуса, которая соответствует оси вращения Z капсулы 1 в устройстве для приготовления напитка (см. фиг. 2). Таким образом, ось симметрии I совпадает с осью вращения Z во время центрифугирования капсулы в варочном устройстве.

Следует понимать, что представленный вариант осуществления капсулы в виде чаши является лишь примером осуществления и что капсула, в частности, корпус 2 капсулы, в соответствии с изобретением может иметь множество различных форм. Корпус 2 имеет выпуклый участок 5 с глубиной d. Однако участок 5 может также представлять собой усеченный или цилиндрический участок или комбинацию участков различных форм, таких как усеченная, цилиндрическая, сферическая и т.д.

Корпус 2 капсул предпочтительно является жестким или полужестким. Он может быть образован из пищевого пластика, например полипропилена, с газонепроницаемым слоем, таким как слой этиленвинилового спирта и т.п., или из алюминия, или из слоистого пластика с алюминием, такого как слоистый материал алюминий-РР (полипропилен), где предпочтительно полипропилен образует внутренний слой слоистого материала, а алюминий образует внешний слой слоистого материала. Могут обеспечиваться дополнительные слои лака или краски. Мембрана может также быть образована из бумаги и пластика, бумаги и алюминия или комбинации бумаги, алюминия и пластика. Пластик также включает биоразлагаемые пластики, такие как кристаллизованная полимолочная кислота или эквиваленты. Мембрана 4 может быть изготовлена из тонкослойного материала, такого как пластиковая пленка, также включающего барьерный слой или алюминий, или комбинацию пластика и алюминия. Толщина мембраны 4 обычно составляет, например, от 10 до 250 мкм. Мембрану прокалывают для создания штуцера подвода воды, как это будет описано далее в описании. Мембрана также дополнительно содержит выполненную с возможностью прокалывания периферийную область.

Вместо мембраны 4 капсулы 1 могут также содержать жесткий, полужесткий или гибкий элемент прилегающей крышки, который предпочтительно имеет форму диска, содержащего центральный участок, имеющий входной порт для обеспечения введения элемента для подачи воды, и периферийный участок с расположенными по периметру выходными отверстиями.

Например, выходные отверстия могут быть образованы кольцевым слоем фильтровальной бумаги и/или ткани из пластикового волокна. Таким образом, входной порт и выходные отверстия выполняют предварительно до вставки капсулы в устройство. Они могут быть покрыты газонепроницаемым слоем, выполненным с возможностью удаления перед вставкой, таким как оберточная упаковка или отслаиваемая мембрана.

Капсула 1 предназначена для получения большого объема кофе, конкретнее жидкого кофейного экстракта объемом 230 мл. Капсула 1 для большого объема кофе предпочтительно содержит количество молотого кофе от 11 до 14 граммов. Также задается уровень заполнения содержимого в капсуле и/или объем капсулы, чтобы обеспечить заполнение горячей водой на этапе предварительного смачивания.

Предпочтительно капсулы из набора в соответствии с изобретением могут содержать различные смеси обжаренного и молотого кофе или сортов кофе различного происхождения и/или иметь различные характеристики обжарки и/или помола.

Конкретнее капсулы изобретения, как показано на фиг. 1-4, содержат на ободе 3 фланцевого типа круглое кольцо 8 для регулировки давления, выступающее и вверх, и вниз из внутреннего фланцевого участка 7. В частности, кольцо для регулировки давления, функция которого будет объяснена далее, содержит верхний участок, проходящий в аксиальном направлении капсулы над плоскостью, проходящей мимо фланцевого участка 7, и предпочтительно нижний участок 10, проходящий под плоскостью также в аксиальном направлении капсулы. Условно считается, что при ссылке на плоскость в настоящем документе имеется в виду плоскость, идущая вдоль нижней поверхности фланцевого участка 7. В контексте изобретения термин «аксиальное направление» относится к любому направлению, совпадающему с центральной осью I капсулы или параллельному ей. Термин «поперечное направление» относится к любому направлению, перпендикулярному центральной оси I или наклоненному под углом более 45 градусов. Термины «нижний» и «верхний» в настоящем документе относятся к относительным положениям устройства, как показано, когда верхняя стенка 4 капсулы ориентирована вверх, а дно корпуса 2 - вниз.

На фиг. 2 представлен вид кофемашины в соответствии с примером изобретения в ее закрытом состоянии. Таким образом, устройство содержит вращающийся держатель 20 капсулы, роторный привод 21 (например, роторный двигатель) и коллектор 22, на который центрифугированная жидкость падает и стекает через выходное отверстие 23 для напитка. Привод 21 содержит роторный двигатель, который соединен с держателем 20 капсулы со стороны дна (как показано) или с верхней стороны (не показано) посредством вала 24, аксиально соединенного с держателем капсулы. Держатель 20 капсулы имеет периферийную поверхность, которая образует опорный диаметр, по существу равный диаметру вставки корпуса капсулы 1, чтобы обеспечить тугую фиксацию капсулы в держателе 20 капсулы без возможного радиального люфта. Следует отметить, что держатель капсулы может иметь разные формы и также может иметь форму простого круглого полого кольца.

Кроме того, аппарат содержит устройство 25 для подачи воды, имеющее подающий элемент 26, расположенный таким образом, чтобы прокалывать мембрану 4 капсулы 1 в ее центральном участке. Как описано в публикации WO 2008/148604, включенной в настоящий документ путем ссылки, устройство 26 для подачи подсоединено к контуру 28 циркуляции жидкости, содержащему источник 29 воды, такой как резервуар для воды, насос 30 и аппарат 31 нагрева воды, для обеспечения подачи заданного объема нагретой воды под давлением в капсулу 1 в процессе экстракции напитка. Вода подается в капсулу путем подачи через подающий элемент 26, имеющий форму полой иглы или трубки. Чтобы поддерживать кофейный экстракт в теплом состоянии во время выдачи в коллектор 22, предусмотрено дополнительное нагревательное устройство (не показано). Подающий элемент может иметь заостренный свободный конец для обеспечения прокалывания верхней стенки при необходимости. Аппарат также содержит серию перфораторов 27 для выходных отверстий, как описано в публикации WO 2008/0148604. Перфораторы для выходных отверстий обеспечены на периферии экстракционной поверхности 33, которая входит в контакт с верхней стенкой капсулы при закрытии аппарата. Соответственно, выходные отверстия получают на кольцеобразном участке мембраны 4, что позволяет экстрагированному (центрифугированному) напитку покидать капсулу 1 во время ее вращательного движения.

Аппарат дополнительно содержит блок 40 управления, который управляет различными элементами устройства, в частности, насосом 30, нагревателем 31, и регулирует скорость вращения привода 21. В частности, блок управления программируют для настройки рабочих параметров во время экстракции, включая (без ограничений) следующие: расход воды насосом, температура воды, скорость вращения и циклы различных фаз приготовления кофе, т.е. предварительного смачивания, экстракции, сушки. Для разных капсул можно разработать несколько специальных программ, например, обеспечивающих получение жидкого кофейного экстракта, имеющего особые характеристики насыщенности и крема. Капсулы могут содержать идентификационный код, такой как штрихкод, радиочастотная метка и т.д., для идентификации в аппарате и для автоматической установки рабочих параметров. В этом случае аппарат содержит подходящее устройство для считывания кода, связанное с блоком управления.

Система изобретения содержит устройство 18 для ограничения потока, выполненное с возможностью обеспечения противодавления относительно центрифугированной жидкости, которая покидает капсулу через ее выходные отверстия (проколотые или выполненные предварительно). Клапанное устройство 18 образовано за счет совместного сцепления аппарата с капсулой. Конкретнее (фиг. 4) аппарат содержит клапанный элемент 34, который расположен по периферии относительно экстракционной поверхности 33 и который имеет нижнюю кольцевую прессовочную поверхность 35.

Со стороны капсулы устройство для ограничения потока содержит кольцо 8 для регулировки давления, на которое давит кольцевая прессовочная поверхность 35 клапанного элемента 34 аппарата. Прессовочная поверхность 35 давит на верхний участок кольца для регулировки давления с заданным противодавлением. Устойчивость сцепления под давлением двух смежных участков 34, 8 устройства для ограничения потока достигается за счет пружинного устройства, такого как пружины 36, расположенные между клапанным элементом 34 и кольцевым противодействующим элементом 37, непосредственно или опосредовано соединенным с экстракционной поверхностью 33 или ее частью. Пружинное устройство 36 (например, от 6 до 10 пружин), такое как расположенные параллельно спиральные или пластинчатые пружины для равномерного распределения и балансировки предварительной нагрузки на обод капсулы, может располагаться равномерно по периферии, между участком 34 и элементом 37.

Клапанный элемент 34 и блок 25 подачи, как правило, выполнены с возможностью перемещения относительно держателя 20 капсулы (или наоборот) посредством системы закрытия (не показана) для вставки капсулы 1 в держатель 20 капсулы перед процессом экстракции напитка и, соответственно, выброса капсулы из держателя после экстракции. Система закрытия может представлять собой механический и/или гидравлический механизм закрытия. Кроме того, все элементы - экстракционная поверхность 33, клапанный элемент 34, капсула 1 и держатель 20 капсулы - выполнены с возможностью вращения вокруг оси Z во время процесса центрифугирования. Клапанный элемент 34 также выполнен с возможностью перемещения отдельно от экстракционной поверхности 33, учитывая различную возможную толщину капсул, без нарушения относительного положения участка подачи при контакте с капсулой. Соответственно, участок 34 может быть установлен с возможностью скольжения относительно экстракционной поверхности 33. Чтобы обеспечить герметичность устройства для ограничения потока, между двумя частями 33, 34 может быть обеспечено соединение 44, такое как уплотнительное кольцо.

Со стороны держателя капсулы кольцо 8 для регулировки давления может прочно поддерживаться опущенным участком или выемкой 38 поддерживающей кромки держателя 20 капсулы. Опущенный участок, или выемка 38, опущен относительно поддерживающего фланец участка 39 кромки держателя капсулы, которая удерживает фланцевый участок 7 обода.

Экстракция напитка из капсулы 1 осуществляется посредством приведения экстракционной поверхности 33 блока 25 подачи, устройства 18 для ограничения потока, держателя 20 капсулы и капсулы совместно во вращательное движение вокруг оси Z с высокой скоростью вращения, например, от 3500 до 5000 об/мин, которая может быть постоянной или переменной. Скорость вращения во время экстракции должна быть достаточной для создания центробежного давления жидкости в капсуле, позволяющего открыть устройство для ограничения потока, как описано.

Горячая вода, которая централизованно подается в капсулу 1, стремится в направлении вдоль внутренней поверхности боковой стенки корпуса 2, вверх к внутренней стороне мембраны 4 и затем через проколотые выходные отверстия, созданные в мембране 4 посредством перфорационных элементов 24, затем через клапанное устройство 18 между поверхностью 35 и верхней частью кольца 8. Жидкость может фильтроваться в щели, созданной между перфораторами 27 и мембраной 4 для гарантии того, что большинство частиц кофе остаются в капсуле. За счет центрифугирования жидкости в капсуле 1 жидкость и обеспеченный внутри капсулы порошок обжаренного и молотого кофе приводятся во взаимодействие для образования жидкого кофейного экстракта. На фиг. 4 показана система в момент, когда напиток центрифугируется наружу из капсулы, и устройство для ограничения потока открыто в достаточной степени, так что жидкость проходит между кольцом 8 для регулировки давления и элементом 34 для ограничения потока.

Центрифугированный напиток получает достаточное давление на входе в клапанное устройство, чтобы открыть его и создать кольцевое ограничительное отверстие 42 для проталкивания потока жидкости с высокой скоростью к отражательной стенке 46 коллектора. Открытие клапанного устройства вновь достигается жидкостью, которая оказывает давление на клапанный элемент 34, дополнительно противодействуя пружинам 36. Следует отметить, что может потребоваться небольшая утечка жидкости между устройством 18 для ограничения потока и кольцом 8, которая способствует отводу газа или воздуха, находящегося в капсуле, во время заполнения капсулы водой в начале процесса приготовления напитка (на этапе предварительного смачивания или заполнения).

После заполнения капсулы горячей водой и во время фазы экстракции водяной насос продолжает подавать воду в капсулу с регулируемым значением или значениями расхода воды. Предпочтительно скорость вращения регулируют для соответствия предпочтительному эталонному значению расхода воды. Расход воды можно измерять посредством расходомера, расположенного в линии подачи жидкости после водяного насоса, и регулировать посредством блока 40 управления. Скорость вращения во время фазы экстракции колеблется для соответствия эталонному значению расхода, которое предустановлено в блоке управления. Этап экстракции может быть разделен на различные последовательные фазы с различными целевыми значениями расхода или (восходящими или нисходящими) профилями значений расхода.

В конце фазы экстракции водяной насос можно останавливать, в то время как центрифугирование продолжают, чтобы выпустить из капсулы остаточную жидкость («сушка»).

Регулировка получения кофе в машине подробнее описана в совместно рассматриваемой заявке на патент РСТ/ЕР 13/076448.

Примеры

Пример 1

Целью следующего анализа является сравнение количества и устойчивости крема, полученной посредством экстракции с применением центробежной экстракции жидких кофейных экстрактов с различными степенями обжарки и размерами частиц.

Продукт

Колумбийский (100% чистая арабика) кофе обжаривали в обжарочном аппарате Neuhaus Neotec RFB-S сериями по 400 г с различными степенями обжарки.

Использовали следующие степени обжарки:

значение CTN 100 для «светлой обжарки» (характеризуется степенью обжарки в диапазоне от 110 до 91);

значение CTN 80 для «средней обжарки» (характеризуется степенью обжарки в диапазоне от 90 до 71);

значение CTN 60 для «темной обжарки» (характеризуется степенью обжарки в диапазоне от 70 до 50).

Масса обжаренного и молотого кофе в капсуле составляла 13 г.

Время дегазации составляло 10 мин при содержании О₂ менее 2% в объемном отношении.

Были получены следующие характеристики размеров частиц, измеренные посредством прибора Camsizer XT:

Для упрощения кодировки образца применяли следующую таблицу кодов:

Таким образом, судя по средним значениям, гранулометрические показатели для каждой степени обжарки были следующими:

Были определены следующие значения для выхода кофе и общего содержания твердых веществ кофейных экстрактов, полученных из капсул с кофе темной обжарки:

Выход кофе может изменяться в пределах относительно широкого диапазона. Выход также можно увеличивать, добавляя в смесь некоторое количество кофе робуста.

Приемный сосуд и характеристики кофейной крема

Как показано на фиг. 5, в настоящем изобретении эталонный приемный сосуд, предназначенный для определения характеристик крема жидкого кофейного экстракта, представлял собой прозрачный стакан кварцевого типа емкостью 370 мл. Стакан имел круглую плоскую поверхность внутреннего дна с диаметром D1, равным 51,7 мм, более широкое верхнее круглое отверстие с диаметром D2, равным 83,7 мм, внутреннюю аксиальную высоту Н 124 мм и толщину стенки Т 2,3 мм. Боковая стенка была осесимметричной и наклоненной за счет непрерывного расширения и по существу прямолинейно увеличивалась от дна к верхнему отверстию.

Высоту крема измеряли линейкой непосредственно по стенке стакана. В результатах значения приведены в сантиметрах.

Устойчивость вычисляли через 180 секунд непосредственно после выдачи кофейного экстракта в эталонный приемный сосуд.

Капсула, машина и способ

Капсула представляла собой капсулу в соответствии с описанием к фиг. 1.

Машина представляла собой кофемашину центробежного типа Nespresso Vertuo™, принцип центробежной экстракции которой описан относительно фиг. 2-4.

Получали жидкие кофейные экстракты объемом 230 мл. Экстракцию повторяли пять раз для каждого образца.

Результаты для крема

- Влияние степени обжарки на объем крема

Результаты представлены на фиг. 7. По оси X отложены три значения степени обжарки CTN: 60, 80 и 100. По оси Y отложена начальная высота крема. Влияние степени обжарки на количество крема является значительным. Чем сильнее обжарен кофе, тем больше объем (высота) крема.

- Влияние степени обжарки на устойчивость крема

Результаты показаны на фиг. 8. По оси X отложено значение степени обжарки CTN. По оси Y отложена устойчивость в процентах. Влияние степени обжарки на устойчивость крема является значительным. Чем сильнее обжарен кофе, тем устойчивее крема после экстракции.

- Влияние размера частиц и содержания тонкой фракции на крема для капсул с кофе темной обжарки

Результаты по высоте крема для капсул с кофе темной обжарки представлены на фиг. 9. По оси X отложены образцы с темной обжаркой D1-D9. По оси Y отложена начальная высота крема.

Результаты по устойчивости крема представлены на фиг. 10. По оси X отложены образцы с темной обжаркой D1-D9. По оси Y отложена устойчивость крема.

Образцы D7, D8 и D9 обеспечивали большую начальную высоту кофейной крема, превышающую 30 мм. Устойчивость образцов D2-D9 отличалась незначительно. Образец D1 имел более низкую устойчивость.

- Влияние размера частиц и содержания тонкой фракции на крема для капсул с кофе средней обжарки

Результаты по высоте крема для капсул с кофе средней обжарки представлены на фиг. 11.

Результаты по устойчивости крема представлены на фиг. 12.

Устойчивость крема для образцов М2-М9 отличалась незначительно. Высота крема в целом ниже, чем для капсул с кофе темной обжарки, но приемлемая. Устойчивость немного ниже.

- Влияние размера частиц и содержания тонкой фракции на крема для капсул с кофе светлой обжарки

Результаты по объему крема для капсул с кофе светлой обжарки представлены на фиг. 13. Результаты по устойчивости крема для кофе светлой обжарки представлены на фиг. 14.

Высота крема значительно ниже, чем для капсул с кофе темной обжарки.

Устойчивость крема значительно ниже, за исключением образцов L7, L8 и L9.

В целом результаты показывают, что капсулы с кофе темной обжарки обеспечивают объем крема в широком диапазоне размера частиц и содержания тонкой фракции.

Пример 2. Влияние массы кофе на качество крема

Тип капсул и машина были такими же, как и в примере 1.

В данном примере применяли наполовину декофеинизированный кофе.

Устанавливали температуру воды во время экстракции кофе, равную 83°C. Температура кофе в чашке составляла 75°C. Расход для капсулы Y составлял 168 см³/мин (168 мл/мин), и давление экстракции составляло 91 кПа (910 мбар).

Результаты по крема для трех образцов представлены в следующей таблице.

Эти результаты показывают, что качество крема зависит от массы кофе в капсуле. Капсулы с 10 граммами порошка обжаренного и молотого кофе дают кофейные экстракты, демонстрирующие по существу меньший объем крема и, что также важно, плохую устойчивость.

Способ получения экстракта кофе «лонг» из капсулы в кофемашине, включающий обеспечение капсулы, содержащей заданную дозу обжаренного и молотого кофе, и машины, подающей горячую воду внутрь капсулы; экстракцию жидкого кофейного экстракта из капсулы посредством вращения капсулы вокруг ее центральной оси в машине для центрифугирования и экстракции жидкого кофейного экстракта к периферии капсулы, в то время как машина продолжает подавать горячую воду; сбор устройством жидкого кофейного экстракта из капсулы и выдачу кофейного экстракта в приемный сосуд, где жидкий кофейный экстракт образуется с кофейной пеной (т.е. крема), которая в эталонном приемном сосуде демонстрирует начальную высоту более 15 мм в приемном сосуде, при этом такая кофейная пена является устойчивой, сохраняя более 50% своей начальной высоты в течение 180 с после экстракции, и где обжаренный и молотый кофе имеет массу от 11 до 14 г, средний размер частиц D_4,3 от 200 до 500 мкм и значение степени обжарки от 50 до 80 по шкале определения цвета Нойхауса (CTN). 11 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ получения экстракта кофе «лонг» из капсулы в кофемашине, включающий:

обеспечение капсулы, содержащей заданную дозу обжаренного и молотого кофе, и машины, подающей горячую воду внутрь капсулы;

экстракцию жидкого кофейного экстракта из капсулы посредством вращения капсулы вокруг ее центральной оси в машине для центрифугирования и экстракции жидкого кофейного экстракта к периферии капсулы, в то время как машина продолжает подавать горячую воду;

сбор машиной жидкого кофейного экстракта из капсулы и выдачу кофейного экстракта в приемный сосуд,

где жидкий кофейный экстракт образуется с кофейной пеной (т. е. крема), которая в эталонном приемном сосуде демонстрирует начальную высоту более 15 мм в приемном сосуде, при этом такая кофейная пена является устойчивой после экстракции, сохраняя более 50% своей начальной высоты в течение 180 с, и

где обжаренный и молотый кофе имеет массу от 11 до 14 г, средний размер частиц D_4,3 от 200 до 500 мкм и значение степени обжарки от 50 до 80 по шкале определения цвета Нойхауса (CTN).

2. Способ по п. 1, в котором обжаренный и молотый кофе имеет значение степени обжарки от 55 до 70 CTN, более предпочтительно от 58 до 65.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором обжаренный и молотый кофе имеет средний размер частиц D_4,3 от 200 до 350 мкм и содержание тонкой фракции от 10 до 30 об.%, предпочтительно от 15 до 30 об.%.

4. Способ по любому из пп. 1–3, в котором обжаренный и молотый кофе имеет массу от 12 до 13,5 г.

5. Способ по любому из пп. 1–4, в котором жидкий экстракт имеет выход кофе от 20 до 30 мас.%.

6. Способ по любому из пп. 1–5, в котором общее содержание твердых веществ составляет от 1,0 до 1,55 мас.%, предпочтительно от 1,25 до 1,55.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором горячую воду нагревают перед подачей внутрь капсулы при температуре, составляющей от 70 до 95°C.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором собранный кофейный экстракт поддерживают в теплом состоянии, чтобы при выдаче кофейного экстракта его температура в чашке была выше 60°C, предпочтительно выше 65°C, наиболее предпочтительно от 70 до 80°C.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором горячую воду подают в капсулу до тех пор, пока капсула не заполнится горячей водой, поступающей под давлением, до вращения капсулы со скоростью вращения во время экстракции для экстракции жидкого кофейного экстракта.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором во время экстракции кофейного экстракта из капсулы поток кофейного экстракта проходит через устройство для ограничения потока, которое предпочтительно обеспечено на кольцевой периферии капсулы.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором средний расход горячей воды составляет от 80 до 250 см³/мин (от 80 до 250 мл/мин), более предпочтительно от 120 до 200 см³/мин (от 120 до 200 мл/мин).

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором во время экстракции жидкого кофейного экстракта среднее значение давления воды (среднее давление), подаваемой внутрь капсулы, составляет от 80 кПа до 0,1 МПа (800 мбар до 1 бар).