СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМОГО ПОРОШКООБРАЗНОГО КОФЕ Российский патент 2019 года по МПК A23F5/32 A23F5/24 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу получения растворимого порошкообразного кофе, который образует пену при растворении в жидкости.

Уровень техники

Растворимый порошкообразный кофе - термин, используемый для описания кофейного порошка, полученного путем экстракции из обжаренного и молотого кофе с последующей (как правило) сушкой экстракта и получением порошкообразного продукта с помощью традиционных средств, таких как сублимационная сушка, распылительная сушка и т.п. Для получения кофейного напитка порошок просто заливают горячей водой, тем самым избегая сложного и трудоемкого способа, который используется при получении напитка из традиционного обжаренного и молотого кофе.

Однако в отличие от кофейных напитков, полученных непосредственно из обжаренного и молотого кофе, на поверхности напитков, полученных из быстрорастворимого кофе, обычно не образуется тонкая пена при разведении горячей водой. Пена на поверхности напитков, полученных непосредственно из обжаренного и молотого кофе, как правило, формируется, по меньшей мере частично, кофеварками, осуществляющими варку с помощью воды и/или пара под давлением. Эта пена, которая также называется «пенка», как известно, положительно влияет на вкус продукта при его употреблении и очень желательна для многих потребителей. Кроме того, пена удерживает больше летучих ароматических веществ в напитке так, чтобы они не затерялись в окружающей среде и ими мог насладиться потребитель. Если аналогичную пену требуется сформировать в кофейном напитке, полученном из растворимого порошкообразного кофе, то эту пену следует создавать путем простого смешивания растворимого порошкообразного кофе и жидкости.

В патентах ЕР 2194795 и ЕР 0839457 раскрыты способы, предусматривающие подачу газа в кофейный экстракт, который затем подвергают распылительной сушке с получением высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе, образующего пену при растворении в жидкости. Сублимированный растворимый порошкообразный кофе может иметь преимущества перед порошками распылительной сушки с точки зрения, например, аромата, и сублимированные порошки часто воспринимаются потребителями как продукт более высокого качества; поэтому существует необходимость в обеспечении сублимированных порошков, способных образовывать пену при растворении. В патентах WO 2009/059938 и WO 2009/080596 описаны способы спекания для получения растворимого порошкообразного кофе, имеющего внешний вид и текстуру сублимированного или агломерированного продукта, который образует пену при растворении в жидкости. Однако способы спекания сложны, и их трудно реализовать на существующих мощностях по производству сублимированного кофе. Таким образом, существует потребность в простых способах производства сублимированного порошкообразного кофе, который образует пену при растворении в жидкости.

Сущность изобретения

Авторы изобретения обнаружили, что сублимированный растворимый кофейный продукт, образующий пену при растворении, можно получить путем нанесения на частицы замороженного кофейного экстракта покрытия из пористых высушенных распылением частиц растворимого кофе. Следовательно, настоящее изобретение относится к способу получения растворимого порошкообразного кофе, включающему: а) получение пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе; b) получение гранулированного замороженного кофейного экстракта; с) нагревание гранулированного замороженного кофейного экстракта для частичного расплавления поверхности порошка; d) смешивание пористого высушенного распылением порошкообразного кофе с нагретым гранулированным замороженным кофейным экстрактом для получения частиц замороженного кофейного экстракта, покрытых частицами пористого высушенного распылением порошкообразного кофе; и е) сублимационную сушку частиц замороженного кофейного экстракта с покрытием, полученных на этапе d).

Краткое описание фигур

На Фиг. 1 приведена фотография растворимого порошкообразного кофе согласно изобретению.

На Фиг. 2 приведено изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, растворимого порошкообразного кофе согласно изобретению.

Раскрытие изобретения

Пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе

В соответствии со способом настоящего изобретения, пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе получают на этапе а). Пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе можно получить путем подачи газа в жидкий кофейный экстракт и распылительной сушки жидкого кофейного экстракта, в который подали газ. Подходящие способы получения пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе раскрыты, например, в патентах ЕР 2194795 и ЕР 0839457. Способы получения жидких кофейных экстрактов хорошо известны в области производства растворимого кофе, например, из патентов ЕР 0826308 и ЕР 0916267. В кофейный экстракт можно подавать любой подходящий газ, например, атмосферный воздух, азот и/или углекислый газ. Газ предпочтительно подают под давлением от около 5 до около 40 МПа (от 50 до около 400 бар), предпочтительно - от около 15 до около 35 МПа (от 150 до около 350 бар). Кофейный экстракт предпочтительно имеет содержание сухого вещества от около 35 до около 70 мас. %. Подачу газа предпочтительно выполняют при температуре от около 10 до около 70°C, предпочтительно - от около 30 до около 70°C. Затем кофейный экстракт, в который подали газ, подвергают распылительной сушке. Подходящие способы распылительной сушки кофейных экстрактов для получения высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе хорошо известны в данной области техники.

Частицы высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе предпочтительно имеют пористость по меньшей мере около 55%, более предпочтительно - по меньшей мере около 65% и еще более предпочтительно - по меньшей мере около 70%. Поры порошка могут иметь средний диаметр D50 менее чем около 80 мкм, предпочтительно - менее чем около 60 мкм, более предпочтительно - менее чем около 40 мкм, наиболее предпочтительно - менее чем около 25 мкм. Порошок также может быть охарактеризован диапазоном распределения порового пространства в частице, который можно определить, например, с помощью рентгеновской томографии. Показатель диапазона распределения (n) рассчитывают по формуле:

,

где D₉₀, D₁₀ и D₅₀ означают диаметры, такие, что соответственно 90%, 10% и 50% объема частиц соответствуют частицам с размером меньше этого значения. Порошок предпочтительно имеет показатель диапазона распределения (n) менее чем около 4, более предпочтительно - менее чем около 3, еще более предпочтительно - менее чем около 2, наиболее предпочтительно - менее чем около 1,5.

Размер частиц пористого высушенного распылением порошкообразного кофе предпочтительно составляет от около 10 до около 300 мкм, более предпочтительно - от около 10 до около 200 мкм, еще более предпочтительно - от около 10 до около 150 мкм, наиболее предпочтительно - менее чем около 100 мкм.

Гранулированный замороженный кофейный экстракт

В соответствии со способом изобретения получают гранулированный замороженный кофейный экстракт. Гранулированный замороженный кофейный экстракт можно получить любыми подходящими способами; предпочтительно его получают путем подачи газа в жидкий кофейный экстракт, замораживания жидкого кофейного экстракта, в который подали газ, и гранулирования замороженного кофейного экстракта, в который подали газ. При производстве сублимированного растворимого порошкообразного кофе обычно получают жидкий кофейный экстракт, подают газ в жидкий экстракт, замораживают экстракт, в который подали газ, и гранулируют замороженный экстракт; также могут использоваться традиционные способы, применяемые при производстве сублимированного растворимого кофе.

Гранулированный замороженный кофейный экстракт предпочтительно имеет содержание воды от около 25 до около 75 мас. %, более предпочтительно - от около 35 до около 65 мас. %, еще более предпочтительно - от около 40 до около 55 мас. %. Размер частиц гранулированного замороженного кофейного экстракта предпочтительно составляет от около 300 до около 3600 мкм, более предпочтительно - от около 600 до около 2500 мкм, еще более предпочтительно - от около 1000 до около 2200 мкм.

Нагревание гранулированного замороженного кофейного экстракта

Гранулированный замороженный кофейный экстракт нагревают для частичного расплавления поверхности порошка. Этот этап обеспечивает прилипание пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе к поверхности частиц гранулированного замороженного кофе и образование покрытия на последующем этапе смешивания. Нагревание выполняют таким образом, чтобы частично расплавить поверхность, но сохранить внутреннюю структуру частиц. Нагревание можно выполнять, например, подвергая замороженные гранулы воздействию комнатной температуры в течение менее чем около 1 мин.

Смешивание порошков

Пористый высушенный распылением порошкообразный кофе смешивают с нагретым гранулированным замороженным кофейным экстрактом для получения частиц замороженного кофейного экстракта, покрытых частицами пористого высушенного распылением порошкообразного кофе. В процессе смешивания частицы пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе прилипают к поверхности частиц гранулированного замороженного экстракта. Под частицами замороженного кофейного экстракта, покрытыми частицами пористого высушенного распылением порошкообразного кофе, понимают, что частицы пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе прилипают к поверхности частиц гранулированного замороженного экстракта; при этом необязательно предусматривается полное покрытие поверхности, и степень покрытия поверхности может зависеть, например, от соотношения между количествами двух типов частиц. Весовое соотношение пористого высушенного распылением порошка и гранулированного замороженного кофейного экстракта на этапе смешивания d) предпочтительно составляет от около 66:33 до около 20:80. Смешивание можно выполнять любыми подходящими способами, например, с помощью лопастной мешалки в течение предпочтительного периода времени.

Нагревание гранулированного замороженного кофейного экстракта на этапе с) можно выполнять до, во время или после смешивания порошков на этапе d). Таким образом, в некоторых вариантах осуществления можно выполнять смешивание порошков и нагревание смеси, чтобы обеспечить образование на поверхности гранулированного замороженного кофейного экстракта покрытия из пористого высушенного распылением порошкообразного кофе. В предпочтительном варианте осуществления этап d) выполняют до этапа с).

Сублимационная сушка

После смешивания частицы замороженного кофейного экстракта, покрытые частицами пористого высушенного распылением порошкообразного кофе, подвергают сублимационной сушке с получением растворимого порошкообразного кофе согласно изобретению. Способы сублимационной сушки растворимого кофе хорошо известны в данной области техники, и можно использовать любой подходящий способ.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения растворимый порошкообразный кофе образует пену объемом по меньшей мере около 1 мл, более предпочтительно - по меньшей мере около 2 мл при растворении 5 г растворимого порошкообразного кофе в 200 мл воды при 90°C.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе

Обжаренные и молотые кофейные зерна экстрагировали водой с применением стандартной технологии производства растворимого кофе, а экстракт концентрировали до содержания твердого вещества 55%. Концентрированный экстракт подвергали действию давления до 16 МПа (160 бар) при 60°C и скорости потока экстракта 600 кг/ч. В экстракт под давлением 16 МПа (160 бар) подавали 3 нл/кг азота, что приводило к солюбилизации азота. Экстракт, в который подали газ, высушивали распылением при температуре башни 70°C с получением пористого высушенного распылением порошкообразного кофе с закрытой пористостью от 40 до 60%, обеспечивающего при растворении в горячей воде образование пенки объемом от 10 до 15 мл/5 г.

Замороженный гранулированный кофейный экстракт

Обжаренные и молотые кофейные зерна экстрагировали водой с применением стандартной технологии производства растворимого кофе, а экстракт концентрировали до содержания твердого вещества 55%. Углекислый газ подавали в концентрированный экстракт для его вспенивания, а затем охлаждали. Вспененный охлажденный экстракт наносили на морозильный конвейер и замораживали, а замороженный экстракт измельчали в гранулы.

Нагревание и смешивание

Пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе пропорционально смешивали в соотношении 50:50 с замороженным гранулированным кофейным экстрактом в герметичном контейнере. Этот контейнер подвергали воздействию температуры около 25°C в течение менее чем одной минуты. Затем смесь подвергали воздействию низких температур, около -40°C, и повторно замораживали.

Сублимационная сушка

Замороженную смесь затем подвергали сублимационной сушке с применением традиционной технологии сублимационной сушки кофе.

Сублимированный продукт демонстрировал распределение частиц по размеру и плотность продукта, аналогичные стандартным сублимированным кофейным продуктам. Цвет полученного продукта составлял приблизительно 36 для L-значения по цветовой модели L-A-B. Внешний вид полученной текстуры показан на Фиг. 1, а на Фиг. 2 приведено изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, на котором показаны частицы пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе, прилипшие к поверхности сублимированной гранулы.

Свойства вспенивания

Объем пенки (пены) измеряли с помощью устройства для измерения уровня пены (FMD), как описано в патенте WO 2009/040249, путем растворения 5 г растворимого порошкообразного кофе в 200 мл горячей воды при 90°C. Растворимый порошкообразный кофе при растворении образовывал пену объемом 3 мл.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Получают пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе, имеющий пористость по меньшей мере 55%. Получают гранулированный замороженный кофейный экстракт. Нагревают гранулированный замороженный кофейный экстракт для частичного расплавления поверхности порошка. Смешивают пористый высушенный распылением порошкообразный кофе с нагретым гранулированным замороженным кофейным экстрактом для получения частиц замороженного кофейного экстракта, покрытых частицами пористого высушенного распылением порошкообразного кофе. Массовое соотношение пористого высушенного распылением порошкообразного кофе и нагретого гранулированного замороженного кофейного экстракта на этапе смешивания составляет от около 66:33 до около 20:80. Осуществляют сублимационную сушку частиц замороженного кофейного экстракта с покрытием. Изобретение обеспечивает продукт, который представляет собой специально разработанную микроструктуру для обеспечения пены, полученная гранула имеет внешний вид с большей шероховатой поверхностью по сравнению с типичной стекловидной гладкой поверхностью гранул, полученных сублимационной сушкой. 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

1. Способ получения растворимого порошкообразного кофе, включающий:

а) получение пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе, имеющего пористость по меньшей мере 55%;

b) получение гранулированного замороженного кофейного экстракта;

с) нагревание гранулированного замороженного кофейного экстракта для частичного расплавления поверхности порошка;

d) смешивание пористого высушенного распылением порошкообразного кофе с нагретым гранулированным замороженным кофейным экстрактом для получения частиц замороженного кофейного экстракта, покрытых частицами пористого высушенного распылением порошкообразного кофе, причём массовое соотношение пористого высушенного распылением порошкообразного кофе и нагретого гранулированного замороженного кофейного экстракта на этапе смешивания составляет от около 66:33 до около 20:80; и

е) сублимационную сушку частиц замороженного кофейного экстракта с покрытием, полученных на этапе d)_.

2. Способ по п.1, в котором пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе получают путем подачи газа в жидкий кофейный экстракт и распылительной сушки жидкого кофейного экстракта, в который подали газ.

3. Способ по п.1 или 2, в котором гранулированный замороженный кофейный экстракт получают путем подачи газа в жидкий кофейный экстракт, замораживания жидкого кофейного экстракта, в который подали газ, и гранулирования замороженного кофейного экстракта, в который подали газ.

4. Способ по п.1, в котором замороженный гранулированный кофейный экстракт, полученный на этапе b), имеет содержание воды от около 25 до около 75 мас.%.

5. Способ по п.1, в котором пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе, полученный на этапе а), имеет размер частиц от около 10 до около 300 мкм.

6. Способ по п.1, в котором пористый высушенный распылением растворимый порошкообразный кофе, полученный на этапе а), имеет пористость по меньшей мере 65%.

7. Способ по п.1, в котором поры пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе, полученного на этапе а), имеют средний диаметр D₅₀ менее чем около 80 мкм.

8. Способ по п.1, в котором поры пористого высушенного распылением растворимого порошкообразного кофе, полученного на этапе а), имеют показатель диапазона распределения менее чем около 4.

9. Способ по п.1, в котором замороженный гранулированный кофейный экстракт, полученный на этапе b), имеет размер частиц от около 500 до около 3600 мкм.

10. Способ по п.1, в котором растворимый порошкообразный кофе образует пену объемом по меньшей мере около 1 мл при растворении 5 г растворимого порошкообразного кофе в 200 мл воды при 90°С.