СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОНЦЕНТРАТА КОФЕ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АКРИЛАМИДА ПОСРЕДСТВОМ ОБРАБОТКИ СЕЛЕКТИВНО ПРОНИЦАЕМОЙ МЕМБРАНОЙ Российский патент 2024 года по МПК A23F5/26 A23F5/18 

Настоящее изобретение относится к способу получения жидкого концентрата кофе, который имеет пониженное содержание акриламида. Способ включает приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной для снижения содержания акриламида в экстракте до объединения обработанного экстракта с водным экстрактом кофе с высоким содержанием ароматических веществ. Изобретение также относится к жидкому концентрату кофе с пониженным содержанием акриламида, полученному в соответствии с описанными в настоящем документе способами. В настоящем изобретении дополнительно предложен растворимый кофе, приготовленный путем сублимационной или распылительной сушки жидкого концентрата кофе с пониженным содержанием акриламида. В заключение, в настоящем изобретении предложено применение селективно проницаемой мембраны для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ.

Экстракция обжаренного и молотого кофе водой с получением жидкого концентрата кофе с высоким содержанием сухих веществ кофе хорошо известна. Более того, хорошо известен способ сушки такого концентрата посредством распылительной или сублимационной сушки с получением растворимого напитка. После этого жидкий концентрат кофе и растворимый напиток могут быть восстановлены по желанию потребителя с помощью горячей воды для получения кофейного напитка. Промышленное производство жидких концентратов кофе связано с применением более высоких значений температуры и давления, чем в системах заваривания в кофейнях. Это позволяет увеличить выход и, следовательно, прибыльность, но имеет побочный эффект, который состоит в том, что в процессе у кофе может появиться нежелательный привкус.

В последнее время было обнаружено, что пищевые продукты, которые подвергаются воздействию высоких температур во время обработки, часто имеют высокое содержание акриламида. Например, было обнаружено, что наибольшее количество акриламида образуется в кофейных зернах в течение первых минут процесса обжаривания. Поскольку акриламид является потенциально канцерогенным веществом, пищевая промышленность обязана соблюдать меры по снижению содержания акриламида в пищевых продуктах. Поэтому желательно принимать меры по снижению содержания акриламида, который накапливается в процессе производства кофе.

В заявке на патент ЕР 0363529 описан способ повышения выхода при получении экстракта кофе из обжаренных и молотых кофейных зерен. В частности, способ основан на гидролизе частично экстрагированного кофе при высоких температурах за короткое время обработки. В заявке на патент WO 2013/005145 описан способ снижения содержания акриламида в обжаренном кофе, включающий снижение содержания аспарагина и снижение содержания аспарагиновой кислоты в необжаренном кофе. В заявке на патент WO 2017/004715 описано получение дрожжей, снижающих содержание аспарагина, путем адаптивной эволюции и их применение для снижения образования акриламида.

Снижение содержания акриламида в кофе может быть достигнуто путем уменьшения или устранения содержания аспарагина, предшественника, необходимого для образования акриламида. В заявке на патент US 7220440 описан способ снижения содержания аспарагина в необжаренных кофейных зернах, включающий добавление фермента, снижающего содержание аспарагина, например аспарагиназы, к необжаренным кофейным зернам. Это снижает содержание аспарагина с последующим снижением образования акриламида при обжаривании. Способ включает применение ферментативной обработки необжаренных кофейных зерен. В то же время, способ, как правило, приводит к появлению «посторонних вкусов/запахов», которые могут негативно сказаться на общем вкусоароматическом профиле конечного кофейного продукта. Кроме того, неиммобилизованные ферменты могут непреднамеренно и недопустимо оставаться в конечном кофейном продукте.

В последнее время было показано, что акриламид может быть удален непосредственно из экстрактов кофе, полученных из обжаренных зерен. В заявке на патент ЕР 3254568 описано применение адсорбционной смолы для снижения содержания акриламида в жидком экстракте кофе или растворимом кофе. В этом способе жидкий экстракт кофе пропускают через слой катионной адсорбционной смолы для достижения снижения содержания акриламида. Этот способ позволяет избежать некоторых проблем, связанных с ферментативной активностью в отношении необжаренных зерен. Однако производство кофе, имеющего специфический вкусоароматический профиль, является точным и сложным процессом, и любая дополнительная стадия обработки может отрицательно влиять на свойства конечного кофейного продукта. Таким образом, обработка жидкого экстракта адсорбционной смолой может изменять ароматические компоненты, присутствующие в экстракте, и, следовательно, может отрицательно влиять на вкус конечного кофейного продукта.

Таким образом, желательно обеспечить улучшенный способ производства жидкого концентрата кофе или растворимого кофе, улучшенных кофейных продуктов и/или решить по меньшей мере некоторые из проблем, связанных с предшествующим уровнем техники, или по меньшей мере обеспечить коммерчески выгодную альтернативу для этой цели. Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение способа получения жидкого концентрата кофе или растворимого кофе с пониженным содержанием акриламида, которое оказывает меньшее влияние на вкусоароматический профиль конечного кофейного продукта по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что снижение содержания акриламида может быть выполнено на различных стадиях процесса экстракции. В частности, авторы изобретения обнаружили, что потери аромата и вкуса могут быть снижены путем снижения содержания акриламида в экстракте кофе, который имеет значительное содержание акриламида, но, что важно, содержит мало ароматических компонентов. Способ включает получение экстракта с высоким содержанием ароматических веществ из обжаренного и молотого кофе посредством процесса восстановления ароматических веществ таким образом, что летучие вкусоароматические компоненты сохраняются. Затем выполняют экстракцию в отношении предварительно экстрагированного обжаренного и молотого кофе с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ. Снижение содержания акриламида осуществляют только в отношении указанного экстракта с низким содержанием ароматических веществ. Следовательно, стадия снижения содержания акриламида оказывает меньшее влияние на общий вкусоароматический профиль общего экстракта по сравнению с предшествующим уровнем техники. После обработки экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ можно объединять с сохраненными и вкусоароматическими компонентами в экстракте с высоким содержанием ароматических веществ с получением жидкого концентрата кофе.

Настоящее изобретение имеет ряд преимуществ по сравнению со способами известного уровня техники, что будет очевидно из приведенного ниже описания. Одно из преимуществ настоящего способа заключается в том, что полученный концентрат кофе имеет пониженное содержание акриламида, при этом воздействие на вкусоароматический профиль конечного продукта ниже, чем это наблюдается в предшествующем уровне техники. В частности, подвергая только экстракт с низким содержанием ароматических веществ стадии снижения содержания акриламида, обрабатывают только некоторое процентное содержание от общего экстракта, и, следовательно, происходит меньшее влияние на свойства конечного кофейного продукта. Кроме того, при восстановлении ароматических компонентов до выполнения стадии снижения содержания акриламида большинство желаемых ароматических соединений сохраняются, и, следовательно, акриламид может быть удален с меньшим влиянием на качество полученного кофейного продукта по сравнению с предшествующим уровнем техники.

В первом аспекте настоящего изобретения предложен способ получения жидкого концентрата кофе, включающий следующие стадии:

a) обеспечение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида;

b) обеспечение водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ;

c) приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида; и

d) объединение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, и водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ с получением жидкого концентрата кофе,

причем второе содержание акриламида ниже первого содержания акриламида.

Под термином «жидкий концентрат кофе» подразумевается концентрированный раствор, содержащий растворимые сухие вещества кофе, подходящий для разбавления с получением кофейного напитка с традиционным содержанием сухих веществ. Жидкие концентраты кофе часто продаются в виде так называемых продуктов в пакетах в коробке для разбавления в торговых автоматах с получением кофейных напитков. Жидкий концентрат кофе содержит от 6 до 80 мас. % сухих веществ кофе, предпочтительно от 10 до 65 мас. %, более предпочтительно от 15 до 50 мас. % сухих веществ кофе.

«Водный экстракт кофе» представляет собой раствор, содержащий растворимые соединения кофе. Их получают путем приведения в контакт обжаренных и молотых кофейных зерен с водой, как правило, горячей водой или паром. В зависимости от температуры и давления, применяемых для экстракции, выход растворимых соединений кофе, полученных из обжаренного и молотого кофе, будет варьироваться. Высокие температуры приводят к высокому выходу, гидролизуя сложные углеводы в обжаренном и молотом кофе до растворимых компонентов. Несмотря на то, что высокий выход, очевидно, желателен для коммерческого производства, он также приводит к получению нежелательных вкусов/запахов и экстракции акриламида.

«Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ» может быть охарактеризован на основе химических компонентов, присутствующих в экстракте. Например, водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ можно считать такой экстракт, в котором соотношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу составляет менее 30:1. Указанный экстракт часто называют вторичным экстрактом. Аналогично, водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ может быть охарактеризован, исходя из соотношения 2,3-бутанедиона к этилгваяколу более 30:1. Предпочтительно соотношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу в экстракте с низким содержанием ароматических веществ составляет не более половины соотношения в экстракте с высоким содержанием ароматических веществ (например, 20:1 в экстракте с низким содержанием ароматических веществ по сравнению с 40:1 в экстракте с высоким содержанием ароматических веществ), более предпочтительно не более одной трети, более предпочтительно не более одной четверти.

Предпочтительно водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, получают путем водной экстракции деароматизированного жареного и молотого кофе. Под термином «деароматизированный обжаренный и молотый кофе» подразумевается, что обжаренный и молотый кофе ранее подвергали по меньшей мере одной стадии первичной экстракции, такой как экстракция в воде при температуре 100-170°С, предпочтительно 120-150°С. Альтернативно или дополнительно, деароматизированный обжаренный и молотый кофе можно получить подвергая обжаренный и молотый кофе процессу восстановления ароматических веществ, например, включающему приведение в контакт обжаренного и молотого кофе с паром. Такой процесс восстановления ароматических веществ обеспечивает получение из пара водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ. В процессе восстановления ароматических веществ также получают деароматизированный обжаренный и молотый кофе.

Предпочтительно водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, получают путем водной экстракции деароматизированного обжаренного и молотого кофе, при этом водную экстракцию проводят при температуре 140-230°С, предпочтительно 160-200°С, предпочтительно 160-195°С. Если кофе уже подвергался стадии первичной экстракции, то это будет считаться вторичным экстрактом кофе. Время выдержки при таких температурах, как правило, составляет от 1 минуты до 30 минут. Полученный деароматизированный обжаренный и молотый кофе часто называют «отработанным кофе».

В более предпочтительных вариантах осуществления водную экстракцию проводят при температуре выше 200°С, предпочтительно от 200 до 260°С, предпочтительно от 210 до 230°С, с применением отработанного кофе, что обеспечивает водный третичный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ. То есть, поскольку экстракцию выполняют в отношении отработанного кофе, полученного в результате стадии вторичной экстракции, это считается третичным экстрактом. Как будет понятно, каждая из первичной, вторичной и третичной стадии включает более жесткие условия экстракции. В некоторых вариантах осуществления водную экстракцию проводят при температуре от 220°С до 240°С. В некоторых вариантах осуществления водную экстракцию проводят при температуре выше 221°С. Время выдержки при таких температурах, как правило, составляет от 1 минуты до 15 минут. Такие высокие температуры связаны с высоким выходом и получением нежелательных посторонних вкусов/запахов и содержанием акриламида.

Во избежание сомнений первичный экстракт кофе получают путем водной экстракции обжаренных кофейных зерен, которые ранее не экстрагировали (или подвергали только стадии восстановления ароматических веществ). Вторичный экстракт кофе получают путем водной экстракции обжаренных кофейных зерен, которые ранее экстрагировали горячей водой. Третичный экстракт кофе получают путем водной экстракции обжаренных кофейных зерен, которые ранее дважды экстрагировали горячей водой. Условия экстракции (т.е. температура), как правило, увеличиваются с каждой из стадий первичной, вторичной и третичной экстракции.

Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ обычно представляет собой вторичный или третичный экстракт или их комбинацию. В одном варианте осуществления водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, представляет собой смесь вторичного и третичного экстрактов кофе.

Предпочтительно приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной включает фильтрацию водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану посредством обратного осмоса или нанофильтрации. Это обеспечивает большую площадь поверхности для обработки растворимых сухих веществ кофе в экстракте.

Предпочтительно селективно проницаемая мембрана является селективной по отношению к акриламиду. Предпочтительно селективно проницаемая мембрана имеет размер пор от 0,1 до 10 нм. Предпочтительно селективно проницаемая мембрана имеет отсечение по молекулярной массе 200 Да, предпочтительно 100 Да. Предпочтительно во время фильтрации к мембране прикладывают давление вплоть до 3000 кПа или вплоть до 4000 кПа.

В некоторых вариантах осуществления второе содержание акриламида на по меньшей мере 10%, на по меньшей мере 20%, на по меньшей мере 30%, на по меньшей мере 40%, на по меньшей мере 50%, на по меньшей мере 60%, на по меньшей мере 70%, на по меньшей мере 80%, на по меньшей мере 90%, на по меньшей мере 95%, на по меньшей мере 99% или на 100% меньше первого содержания акриламида.

В некоторых вариантах осуществления как водный вторичный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, так и водный третичный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ могут быть обработаны в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения путем фильтрации экстрактов через селективно проницаемую мембрану посредством обратного осмоса или нанофильтрации.

В некоторых вариантах осуществления только водный вторичный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ или альтернативно только водный третичный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ может быть обработан в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения путем фильтрации экстракта через селективно проницаемую мембрану посредством обратного осмоса или нанофильтрации.

Во втором аспекте в настоящем изобретении предложен жидкий концентрат кофе или растворимый кофейный продукт, который можно получить в соответствии со способом, описанным в первом аспекте. Указанный продукт характеризуется профилем экстракции более интенсивно обработанного экстракта кофе (т.е. более высоким выходом) в сочетании с низким содержанием акриламида.

Предпочтительно способ дополнительно включает стадию концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида. Низкое содержание сухих веществ может быть связано с более высокой выходом экстракции из зерен, но для получения пригодного продукта требуется более высокое содержание сухих веществ.

Альтернативно способ дополнительно включает стадию сушки, в результате чего получают растворимый кофейный продукт.

Предпочтительно способ дополнительно включает регенерацию отработанной смолы. Это позволяет осуществлять способ на непрерывной основе.

В некоторых вариантах осуществления жидкий концентрат кофе или растворимый кофейный продукт имеет пониженное содержание акриламида, составляющее снижение 2 50 мас. %. Содержание акриламида может быть измерено методом жидкостной хроматографии (LC) с масс-спектрометрией (MS) в качестве способа обнаружения с применением ионизации электрораспылением (LC-ESI-MS/MS), причем измеряют на основе сухого веса соответствующего экстракта.

Кофейный продукт предпочтительно получают путем объединения необработанного первичного экстракта с обработанным вторичным и/или третичным экстрактом. Соотношение обработанных и необработанных экстрактов в продукте влияет на наблюдаемый уровень снижения содержания акриламида. Чем больше обработанная доля, тем ниже содержание акриламида. Тем не менее, чем больше обработанная доля, тем больше отклонение продукта от первоначальных вкусоароматических свойств.

В третьем аспекте в настоящем изобретении предложено применение селективно проницаемой мембраны для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ, причем селективно проницаемая мембрана является селективной по отношению к акриламиду.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Ниже представлено дополнительное описание настоящего изобретения. В следующих разделах более подробно описаны различные аспекты изобретения. Каждый описываемый аспект можно объединить с любым другим аспектом или аспектами, если явным образом не указано обратное. В частности, любой элемент, указанный как предпочтительный или преимущественный, можно объединить с любым другим элементом или элементами, указанными как предпочтительные или преимущественные.

А. Способ получения жидкого концентрата кофе

Настоящее изобретение основано на том, что особенно выгодно проводить стадию снижения содержания акриламида в отношении водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ. Указанный экстракт обычно получают из обжаренных и молотых кофейных зерен, которые ранее были подвергнуты по меньшей мере процессу восстановления ароматических веществ и процессу первичной экстракции. Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ может быть получен из указанного деароматизированного обжаренного и молотого кофе. Затем водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ фильтруют через селективно проницаемую мембрану для удаления акриламида из экстракта. Селективно проницаемые мембраны, как будет описано в других разделах настоящего документа, имеют микропористую физическую структуру, которая обеспечивает селективную фильтрацию молекул и/или ионов. Селективно проницаемую мембрану, которая является селективной по отношению к акриламиду, можно применять для селективной экстракции акриламида из водного экстракта кофе.

В соответствии с первым аспектом изобретения предложен способ получения жидкого концентрата кофе. Способ включает следующие стадии:

a) обеспечение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида;

b) обеспечение водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ;

c) приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида; и

d) объединение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание

акриламида, и водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ с получением жидкого концентрата кофе,

причем второе содержание акриламида ниже первого содержания акриламида.

Способ включает ряд стадий. Будет очевидно, что ряд этих стадий должен проводиться последовательно, но следует также понимать, что стадии могут проводиться в рамках непрерывного процесса, периодического процесса или их комбинации.

i. Обжаренный и молотый кофе

В соответствии со стадией способа (стадией а) обеспечивают водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида. Согласно дополнительной стадии способа (стадии Ь) также обеспечивают водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ. Экстракты кофе могут быть получены из сырых кофейных зерен, которые были обжарены и перемолоты с помощью хорошо известных в данной области техники методик. Сырые кофейные зерна могут представлять собой смесь различных типов кофейных зерен. Например, сырые кофейные зерна могут представлять собой смесь кофе арабика и кофе робуста. Процесс помола обжаренных кофейных зерен требует достижения компромисса между получением максимально возможной площади поверхности молотых кофейных зерен и получением минимально возможного перепада давления в камере экстракции. Как правило, молотые кофейные зерна имеют средний размер не более 2,0 миллиметра.

ii. Процесс восстановления ароматических веществ

Для лучшего сохранения ароматических веществ кофе стадию снижения содержания акриламида (стадию с) по настоящему изобретению проводят в отношении водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ. Это позволяет избежать потери желаемых ароматических веществ во время процесса фильтрации, а также уменьшает объем экстракта, подлежащего обработке.

Указанный водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, получают подвергая обжаренный и молотый кофе процессу восстановления ароматических веществ и, необязательно, первичной экстракции, а также выполнению стадии экстракции в отношении оставшегося деароматизированного обжаренного и молотого кофе. Процесс восстановления ароматических веществ обеспечивает как водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ, который можно хранить для последующего применения, так и деароматизированный обжаренный и молотый кофе, который можно применять для экстракции. Таким образом, до начала процесса экстракции, выполняемого в отношении деароматизированного и/или отработанного обжаренного и молотого кофе, восстановление ароматических веществ выполняют в отношении обжаренного и молотого кофе для восстановления наиболее летучих и желаемых ароматических веществ. Полученный насыщенный ароматом пар конденсируют и хранят в охлажденных условиях для последующего объединения с обработанным водным экстрактом с низким содержанием ароматических веществ. Соответственно, способ получения жидкого концентрата кофе включает подвергание обжаренного и молотого кофе процессу восстановления ароматических веществ с получением следующего: (i) водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ; и (ii) деароматизированный обжаренный и молотый кофе.

Примеры восстановления ароматических веществ включают отгонку паром или сверхкритическую экстракцию С0₂. Предпочтительно процесс восстановления ароматических веществ включает приведение в контакт обжаренного и молотого кофе с паром для удаления любых ароматических веществ из кофе с последующим восстановлением ароматических веществ из пара в виде водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ. Предпочтительно стадию восстановления ароматических веществ проводят в условиях вакуума. В некоторых вариантах осуществления процесс восстановления ароматических веществ включает приведение в контакт обжаренного и молотого кофе с паром и восстановление водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ из пара.

Как известно специалисту в данной области техники, экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ отличается от экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ тем, что содержит сравнительно большое количество летучих вкусоароматических соединений по сравнению с полулетучими вкусоароматическими соединениями. Такие соединения известны, например, из документа Clarke R.J. and Vitzthum O.G (Coffee Recent Developments, 2001, ISBN 0-632-05553-7, стр. 71, таблица 3.3). Из этой таблицы видно, что, с одной стороны, пропаналь, метилпропаналь и 2,3-бутанедион представляют собой измеримые летучие вкусоароматические соединения. С другой стороны, пиразиновые соединения и гваякольные соединения представляют собой полулетучие вкусоароматические соединения. Взяв 2,3-бутанедион в качестве примера летучего вкусоароматического соединения кофе и этилгваякол (4-этил-2-метоксифенол) в качестве примера полулетучего вкусоароматического соединения кофе, когда эти соединения находятся в массовом соотношении 2,3-бутанедиона к этилгваяколу более 30 в конкретном экстракте кофе, указанный экстракт можно охарактеризовать как экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ. Следовательно, экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ имеет массовое соотношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу менее 30.

iii. Экстракция

Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ может быть получен любым известным способом экстракции. Например, водный экстракт можно готовить с помощью противоточной перколяторной экстракции кофе. Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ может быть получен посредством водной экстракции деароматизированного обжаренного и молотого кофе.

Например, в некоторых вариантах осуществления деароматизированный обжаренный и молотый кофе подвергают одной или более стадий водной экстракции с получением одного или более водных экстрактов кофе. Деароматизированный обжаренный и молотый кофе можно подвергать множеству стадий экстракции с получением множества экстрактов. Деароматизированный обжаренный и молотый кофе может быть подвергнут водной экстракции при температуре выше 100°С. Предпочтительно деароматизированный обжаренный и молотый кофе подвергают водной экстракции при температуре выше 140°С. Время выдержки при таких температурах, как правило, составляет от 1 минуты до 30 минут. В более предпочтительных вариантах осуществления водную экстракцию проводят при температуре выше 200°С, предпочтительно от 200 до 260°С. В некоторых вариантах осуществления водную экстракцию проводят при температуре от 220°С до 240°С. В некоторых вариантах осуществления водную экстракцию проводят при температуре выше 221°С. Время выдержки при таких температурах, как правило, составляет от 1 минуты до 15 минут, предпочтительно от 3 минут до 13 минут, более предпочтительно от 3 минут до 8 минут. Предпочтительно экстракция деароматизированного обжаренного и молотого кофе обеспечивает по меньшей мере водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида. Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ предпочтительно представляет собой вторичный и/или третичный экстракт кофе, как описано в настоящем документе. Именно этот водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, подвергают стадии снижения содержания акриламида (стадии с).

В связи с высокими температурами, применяемыми в процессе экстракции, особенно при обеспечении третичного экстракта выше 200°С, давление в реакторе может варьироваться. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления водную экстракцию проводят при давлении от около 5 до 20 атмосфер, предпочтительно от 17 до около 14 атмосфер. Поскольку высокие температуры могут отрицательно влиять на общие вкусоароматические свойства кофе, желательно с высокой точностью контролировать время реакции в течение заданного периода.

Деароматизированный обжаренный и молотый кофе может быть подвергнут начальной водной экстракции (первичной экстракции) при температуре ниже 170°С с получением первичного насыщенного ароматом экстракта. Предпочтительно начальную водную экстракцию проводят при температуре от 100 до 170°С, более предпочтительно от 140 до 170°С. Указанная стадия начальной экстракции обеспечивает дополнительный водный экстракт кофе, который можно хранить вместе с восстановленным водным экстрактом кофе с высоким содержанием ароматических веществ. Насыщенные ароматом экстракты можно хранить, пока стадию снижения содержания акриламида (стадию с) выполняют в отношении водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ до объединения отдельных экстрактов. В некоторых вариантах осуществления этап начальной экстракции обеспечивает дополнительный водный экстракт кофе, который можно комбинировать с водным экстрактом кофе с высоким содержанием ароматических веществ и водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющим второе содержание акриламида.

В предпочтительном варианте осуществления водную экстракцию предпочтительно проводят в виде раздельной экстракции. Способы раздельной экстракции известны. Ссылкой в этом отношении является заявка на патент WO 2007/043873. В способе раздельной экстракции обжаренный и молотый кофе подвергают первичной экстракции водой, при этом получают первичный насыщенный ароматом экстракт с коэффициентом извлечения не более 2,5, предпочтительно не более 2,0, более предпочтительно не более 1,5 и наиболее предпочтительно не более 1,0. После этого необязательно получают второй первичный экстракт. Предпочтительно соотношение воды и кофе составляет от 5,0 до 15. Более предпочтительно соотношение воды и кофе составляет менее 10, а наиболее предпочтительно соотношение воды и кофе составляет от 6,5 до 8,5.

Термин «коэффициент извлечения» означает соотношение массы экстракта и массы сухого обжаренного и молотого кофе в камере первичной экстракции. На практике этот коэффициент извлечения определяется компромиссом между, с одной стороны, достаточной степенью восстановления ароматических веществ кофе в первом первичном экстракте, а, с другой стороны, минимально возможным объемом первого первичного экстракта. Коэффициент извлечения в этом отношении зависит от крупности или степени помола обжаренного кофе, камеры экстракции и, в частности, числа перколяционных фильтров, установленных последовательно, соотношения воды и кофе, времени цикла, температуры подаваемой воды и желаемой концентрации конечного продукта и т.п.

В случае раздельной экстракции, когда второй первичный экстракт получают из камеры первичной экстракции, указанная дополнительная экстракция также происходит в камере первичной экстракции после извлечения и хранения первого первичного экстракта.

Затем первично экстрагированный, обжаренный, молотый кофе подают в дополнительную секцию экстракции, в которой получают последующий экстракт (водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ). Необязательно, второй первичный экстракт может быть добавлен к этому последующему экстракту. Необязательно, первично экстрагированный, обжаренный, молотый кофе может быть подвергнут множеству стадий экстракции с получением множества последующих экстрактов.

Первичные и последующие экстракции можно проводить в обычных камерах экстракции. В предпочтительном варианте осуществления как первичную, так и последующую экстракцию(-и) проводят в перколяционном фильтре или перколяционных фильтрах, расположенных последовательно. В частности, последующую(-ие) экстракцию(-и) преимущественно проводят в по меньшей мере 2, а предпочтительно в по меньшей мере 4 последовательно соединенных перколяционных фильтрах. Как правило, число перколяционных фильтров, применяемых в секции первичной экстракции, составляет по меньшей мере 0,5, что означает, что в течение 50% времени цикла перколяционный фильтр присоединен в секции первичной экстракции. Предпочтительно по меньшей мере 1 или 2 перколяционных фильтра соединены в секции первичной экстракции.

В вариантах осуществления, в которых деароматизированный обжаренный и молотый кофе был подвергнут множеству стадий экстракции, экстракты кофе, полученные на стадиях а) и b), могут быть получены путем разделения множества экстрактов на водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ и дополнительный водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ соответственно.

iv. Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ

Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, представляет собой неразбавленный или неконцентрированный экстракт. Экстракт по существу имеет содержание сухого вещества 15 мас. % или менее, предпочтительно от 2 до 10 мас. %. Предпочтительно стадию снижения содержания акриламида (стадию с) проводят в отношении экстракта, при этом следует понимать, что небольшое изменение экстракта путем незначительного разбавления или незначительного концентрирования не будет являться отклонением от возможности применения изобретения.

Наиболее предпочтительно водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, подвергаемый стадии снижения содержания акриламида (стадии с), представляет собой экстракт с низким содержанием ароматических компонентов и значительным содержанием акриламида. Предпочтительно водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ имеет высокое содержание акриламида по сравнению с содержанием акриламида другого экстракта, полученного в процессе экстракции. Предпочтительно водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, который имеет первое содержание акриламида, содержит более 10% от общего количества акриламида, присутствующего во всех экстрактах, полученных в процессе экстракции. Предпочтительно водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, который имеет первое содержание акриламида, содержит более 20% от общего количества акриламида, присутствующего во всех экстрактах, полученных в процессе экстракции.

v. Снижение содержания акриламида

В соответствии с настоящим изобретением водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ приводят в контакт с селективно проницаемой мембраной. Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ приводят в контакт с селективно проницаемой мембраной с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида. Приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной включает фильтрацию водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану посредством обратного осмоса или нанофильтрации.

Селективно проницаемые мембраны, которые могут быть применены в настоящем изобретении, работают по принципу исключения по размеру, в котором смесь соединений может быть разделена по размеру молекул. Существуют различные типы селективно проницаемых мембран, отличающиеся определенным размером пор и отсечением по молекулярной массе (MWCO - англ.: molecular weight cut-off). Отсечение по молекулярной массе применяют в фильтрации для описания распределения пор по размерам и удерживающих способностей мембран. Оно определяется как наименьшая молекулярная масса (в дальтонах), при которой более 90% растворенного вещества с известной молекулярной массой удерживается мембраной. Приемлемую мембрану выбирают в соответствии с молекулой, подлежащей удалению. В зависимости от значения отсечения по молекулярной массе мембраны молекулы, молекулярная масса которых меньше значения отсечения, будут проходить через мембрану с образованием пермеата.

Молекулы, молекулярная масса которых больше значения отсечения по молекулярной массе, будут удерживаться мембраной с образованием ретентата.

Обратный осмос и нанофильтрация представляют собой технологии мембранной фильтрации, в которых давление прикладывается к потоку жидкости, пропуская его через селективно проницаемую мембрану для удаления растворенных твердых веществ. Обратный осмос представляет собой наиболее тонкую из всех систем мембранной фильтрации с очень маленькими порами, способными удалять частицы размером до 0,1 нм. Мембрана обратного осмоса может иметь отсечение по молекулярной массе 100 дальтон. Нанофильтрация обеспечивает немного более грубую фильтрацию, чем обратный осмос, с возможностью удаления частиц размером до 1 нм. Мембрана для нанофильтрации может иметь отсечение по молекулярной массе 200 дальтон. В некоторых вариантах осуществления селективно проницаемая мембрана имеет размер пор от 0,1 до 10 нм. В некоторых вариантах осуществления селективно проницаемая мембрана имеет отсечение по молекулярной массе 200 Да. В некоторых вариантах осуществления селективно проницаемая мембрана имеет отсечение по молекулярной массе 100 Да.

Селективно проницаемая мембрана для применения в настоящем изобретении является селективной по отношению к акриламиду. Акриламид может быть отделен путем фильтрации водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану. Из-за своего небольшого размера и высокой растворимости акриламид способен проникать через мембрану. Следует понимать, что в настоящем изобретении можно применять любую селективно проницаемую мембрану при условии, что она подходит для выделения акриламида из водного экстракта кофе. Молекула акриламида имеет молекулярную массу 71,08 г/моль. Это значение молекулярной массы намного меньше значения растворимых сухих веществ в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ, и поэтому молекулы акриламида будут проходить через селективно проницаемую мембрану с отделенной водой, тогда как оставшийся экстракт, содержащий растворимые сухие вещества кофе, будет задерживаться мембраной и может быть собран.

Мембраны, приемлемые для применения в настоящем изобретении, могут быть изготовлены из керамических или полимерных материалов и иметь различные конфигурации, включая спирально-навитую, половолоконную или трубчатую. В некоторых вариантах осуществления селективно проницаемая мембрана представляет собой органический или неорганический материал. Приемлемые размеры мембраны будут варьироваться в зависимости от масштаба производственного процесса. Примеры включают мембрану SR3D™ (Koch Membrane Systems). Материал мембраны может представлять собой полиамид TFC©.

Способ по настоящему изобретению имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что он также может подходить для отделения других нежелательных компонентов. Например, в некоторых вариантах осуществления селективно проницаемая мембрана является селективной по отношению к органическим кислотам. Органические кислоты образуются в результате предшествующих процессов, таких как обжаривание и экстракция. Некоторые из этих органических кислот дополнительно синтезируются, вызывая химическое подкисление жидкого концентрата кофе и, таким образом, сокращая срок хранения. Примеры органических кислот, которые присутствуют в экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ и могут быть отделены таким способом, включают уксусную кислоту, муравьиную кислоту, молочную кислоту и гликолевую кислоту. Следовательно, может быть желательно удалить органические кислоты посредством фильтрации через селективно проницаемую мембрану. Однако ожидается, что любое существенное удаление этих веществ будет оказывать значительное влияние на вкусовой профиль кофе. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ приводят в контакт с селективно проницаемой мембраной для снижения содержания или удаления органических кислот из водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ.

Несмотря на то, что обратный осмос и нанофильтрация представляют собой достаточно эффективные технологии очистки, обе из них требуют энергии для перемещения воды через их мембраны. Это связано с тем, что их мелкие поры приводят к высокой концентрации солей и других соединений на стороне ретентата мембраны, и в результате необходимо приложить достаточное давление, чтобы вода могла преодолеть осмотическое давление, которое препятствует протеканию воды через мембрану. В некоторых вариантах осуществления во время фильтрации к мембране прикладывают давление вплоть до 3000 кПа или вплоть до 4000 кПа.

В некоторых вариантах осуществления стадию фильтрации проводят с помощью тангенциальной фильтрации, в которой поток текучей среды проходит по касательной к поверхности мембраны. В других вариантах осуществления стадию фильтрации проводят с помощью тупиковой фильтрации, в которой поток текучей среды проходит перпендикулярно поверхности мембраны. Стадия фильтрации может быть проведена с помощью любого другого метода мембранного фракционирования, известного специалисту в данной области.

Следует понимать, что стадия фильтрации водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану обеспечивает двойную цель. Стадию фильтрации можно применять для отделения основных компонентов, таких как акриламид и/или органические кислоты, как описано в других разделах настоящего документа. Кроме того, стадию фильтрации можно применять для концентрирования водного экстракта с низким содержанием ароматических веществ. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной одновременно обеспечивает концентрирование экстракта кофе. Альтернативно может потребоваться выполнить дополнительную стадию концентрирования после стадии фильтрации. В других вариантах осуществления способ дополнительно включает стадию концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида. Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий второе содержание акриламида, может быть дополнительно сконцентрирован посредством любого способа концентрирования, известного в данной области. Например, экстракт может быть дополнительно сконцентрирован посредством выпаривания, концентрации заморозкой или дополнительных технологий фильтрации, таких как обратный осмос.

В соответствии с изобретением стадия (стадия с) приведения в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида, с селективно проницаемой мембраной обеспечивает водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий второе содержание акриламида. Указанный водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий второе содержание акриламида, образуется на стороне ретентата мембраны. Важно отметить, что в соответствии с настоящим изобретением второе содержание акриламида ниже первого содержания акриламида. Другими словами, количество акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ уменьшается после контакта с селективно проницаемой мембраной. В некоторых вариантах осуществления второе содержание акриламида на по меньшей мере 10%, на по меньшей мере 20%, на по меньшей мере 30%, на по меньшей мере 40%, на по меньшей мере 50%, на по меньшей мере 60%, на по меньшей мере 70%, на по меньшей мере 80%, на по меньшей мере 90%, на по меньшей мере 95%, на по меньшей мере 99% или на 100% меньше первого содержания акриламида. Содержание акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ после контакта с мембраной (т.е. в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ, образованном на стороне ретентата мембраны) меньше содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ до контакта с мембраной. В особенно предпочтительных вариантах осуществления после контакта с селективно проницаемой мембраной в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ отсутствует акриламид. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий второе содержание акриламида, не содержит акриламида.

В некоторых вариантах осуществления водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, приводят в контакт с селективно проницаемой мембраной с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, причем второе содержание акриламида на по меньшей мере 10%, на по меньшей мере 20%, на по меньшей мере 30%, на по меньшей мере 40%, на по меньшей мере 50%, на по меньшей мере 60%, на по меньшей мере 70%, на по меньшей мере 80%, на по меньшей мере 90%, на по меньшей мере 95%, на по меньшей мере 99% или на 100% меньше первого содержания акриламида. В некоторых вариантах осуществления водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, приводят в контакт с селективно проницаемой мембраной в течение времени, достаточного для получения водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, которое на по меньшей мере 10%, на по меньшей мере 20%, на по меньшей мере 30%, на по меньшей мере 40%, на по меньшей мере 50%, на по меньшей мере 60%, на по меньшей мере 70%, на по меньшей мере 80%, на по меньшей мере 90%, на по меньшей мере 95%, на по меньшей мере 99% или на 100% меньше, чем водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида.

Способ включает фильтрацию водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану. Для повышения эффективности процесса фильтрации ретентат может быть рециркулирован и подвергнут процессу фильтрации несколько раз. В некоторых вариантах осуществления стадию фильтрации водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану повторяют по меньшей мере один дополнительный раз. В некоторых вариантах осуществления стадию фильтрации водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану повторяют несколько раз. В других вариантах осуществления способ требует фильтрации водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану несколько раз, достаточных для получения водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида на по меньшей мере 10%, на по меньшей мере 20%, на по меньшей мере 30%, на по меньшей мере 40%, на по меньшей мере 50%, на по меньшей мере 60%, на по меньшей мере 70%, на по меньшей мере 80%, на по меньшей мере 90%, на по меньшей мере 95%, на по меньшей мере 99% или на 100% меньше, чем водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида.

По меньшей мере 50 об. %, более предпочтительно 75 об. %, наиболее предпочтительно 100% водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ приводят в контакт с селективно проницаемой мембраной.

vi. Концентрирование и объединение

В соответствии с дополнительной стадией способа (стадией d) водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий второе содержание акриламида, и водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ, объединяют с получением жидкого концентрата кофе. Указанные два экстракта кофе по существу объединяют простым смешиванием.

Как упомянуто в других разделах настоящего документа, в вариантах осуществления, в которых стадию начальной водной экстракции выполняют при температуре ниже 170°С с получением дополнительного водного экстракта кофе с содержанием ароматических веществ, дополнительный водный экстракт кофе может быть объединен с водным экстрактом кофе с высоким содержанием ароматических веществ и водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющим второе содержание акриламида.

Как упомянуто в других разделах настоящего документа, в вариантах осуществления, в которых деароматизированный обжаренный и молотый кофе был подвергнут множеству стадий экстракции, а множество экстрактов разделяют на водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ и дополнительный водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ, дополнительный водный экстракт(-ы) кофе с высоким содержанием ароматических веществ может быть объединен с водным экстрактом кофе с высоким содержанием ароматических веществ, полученным на стадии (b), и водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющим второе содержание акриламида.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает стадию концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, до этапа объединения. Другими словами, способ может включать дополнительную стадию - между стадией с) и стадией d) - концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида. Такие экстракты возможно потребуется концентрировать, чтобы добиться желательного уровня растворимых твердых веществ кофе. Например, экстракт, содержащий от 2 до 20 мас. % растворимых сухих веществ кофе, затем концентрируют, например посредством выпаривания, концентрирования заморозкой или фильтрации до тех пор, пока не будет достигнута концентрация от 30 до 55% сухих веществ. Предпочтительные концентраты содержат от 6 до 80 мас. % сухих веществ кофе, предпочтительно от 10 до 65 мас. %, более предпочтительно от 15 до 50 мас. %.

Концентрат отличается от экстракта тем, что он подвергается стадии значительного удаления воды, такой как выпаривание воды. Способы концентрирования, такие как выпаривание, заморозка и фильтрация, хорошо известны специалистам в данной области техники. Предпочтительно стадию концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, проводят в испарителе.

Затем восстановленный водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ можно объединять с концентрированным водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющим второе содержание акриламида, с образованием жидкого концентрата кофе. Это улучшает вкусоароматические свойства экстракта без ущерба для уровня сухих веществ. Кроме того, предпочтительно концентрировать экстракт с низким содержанием ароматических веществ до объединения концентрированного экстракта с экстрактом с высоким содержанием ароматических веществ, чтобы сохранить ароматические вещества в экстракте с высоким содержанием ароматических веществ, которые в противном случае могут быть потеряны во время стадии концентрирования.

Соответственно, в одном варианте осуществления предложен способ получения жидкого концентрата кофе, включающий следующие стадии:

a) обеспечение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида;

b) обеспечение водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ;

c) приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида;

d) концентрирование водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида; и

e) объединение концентрированного водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, и водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ с получением жидкого концентрата кофе,

причем второе содержание акриламида ниже первого содержания акриламида.

В том случае, если часть (например, по меньшей мере 50%) водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ подвергали стадии снижения содержания акриламида (стадии с), необработанный водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ можно объединять с обработанным водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, т.е. до концентрирования, или с обработанным и концентрированным водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, т.е. после концентрирования.

Как упомянуто в других разделах настоящего документа, водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ, полученный в процессе восстановления ароматических веществ, можно хранить для последующего применения. Предпочтительно водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ охлаждают и хранят при температуре ниже 25°С, более предпочтительно ниже 10°С, наиболее предпочтительно ниже 0°С. После хранения водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ может быть непосредственно, без дополнительной обработки, добавлен к концентрированному водному экстракту кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющему второе содержание акриламида. Предпочтительно водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ хранят в течение максимально короткого периода времени и охлаждают предпочтительно в атмосфере инертного газа, такого как азот, до объединения с концентрированным водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющим второе содержание акриламида. Благодаря этим стадиям потеря ароматических веществ и ухудшение аромата максимально ограничены.

vii. Сушка

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ может дополнительно включать стадию сушки, в результате чего получают растворимый кофейный продукт. В некоторых вариантах осуществления растворимый кофейный продукт представляет собой растворимый порошок. Предпочтительно стадия сушки представляет собой сублимационную сушку, поскольку она помогает сохранять улучшенный вкусоароматический профиль продукта. Предпочтительно порошковый продукт имеет размер частиц от 200 до 3000 мкм. В качестве способа сушки также можно применять распылительную сушку.

viii. Жидкий концентрат кофе/растворимый кофейный продукт

В дополнительном аспекте в настоящем изобретении предложен жидкий концентрат кофе или растворимый кофейный продукт, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем документе. Жидкий концентрат кофе и/или растворимый кофейный продукт отличаются от других концентратов кофе и растворимых кофейных продуктов пониженным содержанием акриламида. Например, в некоторых вариантах осуществления жидкий концентрат кофе, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем документе, имеет пониженное содержание акриламида, составляющее 2-50%, по сравнению с необработанным продуктом. В другом варианте осуществления растворимый кофейный продукт, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем документе, содержит менее 2-50% акриламида по сравнению с необработанным продуктом.

С: Применение селективно проницаемой мембраны для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ

В другом аспекте настоящего изобретения предложено применение селективно проницаемой мембраны для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ. В некоторых вариантах осуществления предложено применение селективно проницаемой мембраны для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ, причем селективно проницаемая мембрана является селективной по отношению к акриламиду. Другими словами, селективно проницаемая мембрана предложена для выделения и/или экстракции акриламида из водного экстракта кофе.

В соответствии с настоящим изобретением селективно проницаемую мембрану применяют для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ. Как объяснено в других разделах настоящего документа, целесообразно подвергать обжаренные и молотые кофейные зерна процессу восстановления ароматических веществ для сохранения ароматических компонентов. Затем можно получить водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ и выполнить снижение содержания акриламида в отношении экстракта с низким содержанием ароматических веществ. Это гарантирует, что процесс снижения содержания акриламида оказывает меньшее влияние на общий вкусоароматический профиль кофейного продукта по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Дополнительное преимущество, связанное с применением селективно проницаемой мембраны, как предложено в настоящем документе, заключается в том, что в контакт с селективно проницаемой мембраной приводят только водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ. Это отличается от предшествующих способов, в которых выполняют снижение содержания акриламида в отношении общего водного экстракта кофе, полученного в процессе экстракции. Путем приведения в контакт части объема экстракта с селективно проницаемой мембраной обрабатывают только некоторое процентное содержание от общего экстракта, и, следовательно, происходит меньшее влияние на свойства конечного продукта.

Все варианты осуществления, описанные в отношении первого аспекта настоящего изобретения, в равной степени применимы к этому дополнительному аспекту настоящего изобретения.

Предпочтительно селективно проницаемая мембрана является селективной по отношению к акриламиду. Предпочтительно селективно проницаемая мембрана имеет размер пор от 0,1 до 10 нм. Предпочтительно селективно проницаемая мембрана имеет отсечение по молекулярной массе 200 Да, предпочтительно 100 Да. Предпочтительно во время фильтрации к мембране прикладывают давление вплоть до 3000 кПа или вплоть до 4000 кПа.

В предпочтительных вариантах осуществления применение включает приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной. В некоторых вариантах осуществления применение включает фильтрацию водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану посредством обратного осмоса или нанофильтрации. В других вариантах осуществления применение включает фильтрацию водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану посредством обратного осмоса или нанофильтрации несколько раз, достаточных для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ. В некоторых вариантах осуществления содержание акриламида снижают на по меньшей мере 10%, на по меньшей мере 20%, на по меньшей мере 30%, на по меньшей мере 40%, на по меньшей мере 50%, на по меньшей мере 60%, на по меньшей мере 70%, на по меньшей мере 80%, на по меньшей мере 90%, на по меньшей мере 95%, на по меньшей мере 99% или на 100% по сравнению с содержанием акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ до контакта с селективно проницаемой мембраной.

Селективно проницаемая мембрана также может подходить для адсорбции и/или отделения других нежелательных компонентов. Например, в некоторых вариантах осуществления селективно проницаемая мембрана является селективной по отношению к органическим кислотам. В некоторых вариантах осуществления водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ может быть приведен в контакт с селективно проницаемой мембраной для снижения содержания или удаления органических кислот из водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ. В предпочтительных вариантах осуществления применение включает фильтрацию водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану посредством нанофильтрации для снижения содержания или удаления органических кислот из водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ. В предпочтительных вариантах осуществления предложено применение селективно проницаемой мембраны для снижения содержания органических кислот в водном концентрате кофе.

В других вариантах осуществления предложено применение селективно проницаемой мембраны для снижения содержания акриламида и/или содержания органических кислот в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ и одновременного концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Настоящее изобретение дополнительно описано ниже со ссылкой на следующие не имеющие ограничительного характера фигуры.

На фиг.1 показана иллюстративная блок-схема стадий способа, описанных в настоящем документе.

На фиг.2 показано содержание акриламида до и после обработки в третичном экстракте.

На фиг.3 показано содержание акриламида до и после обработки в объединенном вторичном и третичном экстракте.

На фиг.4 показано снижение содержания основных органических кислот при фильтрации вторичного и третичного экстракта с помощью мембраны для нанофильтрации.

Первая стадия включает обеспечение сырых кофейных зерен 5. Они могут представлять собой любые приемлемые кофейные зерна 5, такие как зерна арабики или робусты, или их смесь. Для получения желательно обжаренных зерен кофейные зерна подвергают стадии 10 обжаривания с применением обычных процессов обжаривания.

Обжаренные зерна подвергают стадии 15 помола. Помол обычно осуществляют с помощью вальцовой или жерновой мельницы, при этом размер и распределение конечных частиц выбирают в зависимости от последующих стадий экстракции. Например, системы перколяционной экстракции, как правило, ориентированы на средний размер частиц около 2 мкм, в то время как системы обработки на основе суспензии могут быть рассчитаны на меньший размер частиц, например, вплоть до около 300 мкм.

Затем обжаренный и молотый кофе подвергают стадии 20 восстановления ароматических веществ, например, включающей пропускание пара через обжаренный и молотый кофе. Пар регенерируют и конденсируют с получением экстракта 25 с высоким содержанием ароматических веществ. Экстракт 25 с высоким содержанием ароматических веществ откладывают для последующего применения, как описано ниже, или он может быть применен непосредственно в непрерывном процессе, когда все стадии проводятся параллельно. Обжаренный и молотый кофе, подвергнутый стадии восстановления ароматических веществ, деароматизируют в ходе указанного процесса.

Затем деароматизированный обжаренный и молотый кофе подают на стадию 30 первичной экстракции, на которой горячую воду пропускают через обжаренный и молотый кофе под давлением таким образом, что вода имеет температуру от 100 до 170°С. В результате этого получают первичный экстракт 35, который имеет хороший вкусоароматический профиль (хотя и низкий выход) и низкие маркеры термического производства.

Затем обжаренный и молотый кофе подают на стадию 40 вторичной экстракции, на которой горячую воду пропускают через обжаренный и молотый кофе под давлением таким образом, что вода имеет температуру от 140 до 230°С. В результате этого получают вторичный экстракт 45, который имеет приемлемый вкусоароматический профиль и хороший выход, хотя и с умеренными уровнями маркеров термического производства, включая акриламид.

Обжаренный и молотый кофе после стадии 40 вторичной экстракции, так называемый отработанный кофе, может быть направлен на стадию 50 третичной экстракции. Стадию третичной экстракции, как правило, проводят при более высоких температурах и в течение более длительного времени, чем стадию 40 вторичной экстракции, в диапазоне температур от 200 до 260°С. После этой стадии обжаренный и молотый кофе будет представлять собой отходы, необязательно сжигаемые для получения тепловой энергии. Третичный экстракт 55, полученный на этой стадии 50 третичной экстракции, содержит некоторое количество акриламида.

Описанный выше способ позволил получить четыре экстракта (25, 35, 45, 55). Третичный экстракт 55, который представляет собой экстракт с низким содержанием ароматических веществ, и, при необходимости, вторичный экстракт 45 затем обрабатывают с помощью селективно проницаемой мембраны на стадии 60 снижения содержания акриламида для снижения содержания акриламида в продукте. Экстракт 25 с высоким содержанием ароматических веществ и первичный экстракт 35 не подвергают стадии 60 снижения содержания акриламида во избежание потери летучих вкусоароматических компонентов.

Способ необязательно включает стадию 65 концентрирования. Она может быть выполнена в отношении любого из экстрактов (35, 45, 55) для увеличения содержания сухих веществ в экстракте. Вторичные и третичные экстракты можно концентрировать до стадии 60 снижения содержания акриламида, если это необходимо, чтобы уменьшить объем экстракта, подлежащего обработке.

Способ включает стадию 70 смешивания. Она включает смешивание экстракта 25 с высоким содержанием ароматических веществ с другими экстрактами (35, 45, 55).

Экстракты можно смешивать одновременно или по очереди. Стадия 70 смешивания может быть проведена до или после любой необязательной стадии 65 концентрирования.

Продукт стадии 70 смешивания представляет собой концентрированный жидкий экстракт 75 кофе, приемлемый для восстановления горячей водой с получением кофейного напитка. Альтернативно концентрированный жидкий экстракт 75 кофе может быть высушен, например, посредством распылительной сушки или сублимационной сушки с получением растворимого кофейного порошка 80.

Настоящее изобретение дополнительно описано ниже со ссылкой на следующие не имеющие ограничительного характера примеры.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

На фиг.2 показано снижение содержания акриламида при фильтрации третичного экстракта с помощью двух типов селективных мембран. Оба типа селективных мембран обеспечивают снижение содержания акриламида в третичном экстракте кофе на по меньшей мере 30%.

Пример 2

На фиг.3 показано снижение содержания акриламида при фильтрации вторичного и третичного экстракта с помощью мембраны для нанофильтрации. Было достигнуто снижение на по меньшей мере 50%.

Пример 3

На фиг.4 показано снижение содержания основных органических кислот при фильтрации вторичного и третичного экстракта с помощью мембраны для нанофильтрации. Было достигнуто снижение содержания гликолевой кислоты на 46%, уксусной кислоты на 65%, муравьиной кислоты на 72% и молочной кислоты на 80%. Все эти органические кислоты считаются значимыми для вкусоароматического восприятия кофе.

Следует отметить, что сверху вниз относительно начала линий первой (самой высокой) является уксусная кислота, второй - муравьиная кислота, третьей - молочная кислота и четвертой (самая низкой) - гликолевая кислота.

Объем настоящего изобретения не ограничивается конкретными вариантами осуществления, описанными в настоящем документе. Действительно, различные модификации изобретения в дополнение к описанным в настоящем документе, станут очевидными для специалистов в данной области техники из приведенного выше описания и сопроводительных фигур. Предполагается, что такие модификации входят в объем прилагаемой формулы изобретения. Более того, все аспекты и варианты осуществления изобретения, описанные в настоящем документе, считаются широко применимыми и комбинируемыми с любыми и всеми другими согласованными вариантами осуществления, включая те, которые взяты из других аспектов изобретения (в том числе по отдельности), в зависимости от обстоятельств.

Если не указано иное, все технические и научные термины, применяемые в настоящем документе, имеют общепринятое значение, понятное обычному специалисту в области техники, к которой относится изобретение.

В настоящем документе приводятся различные публикации и заявки на патенты, содержание которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки.

Изобретение относится к кофейной промышленности. Способ получения жидкого концентрата кофе включает: a) обеспечение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида, и в котором соотношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу составляет менее 30:1; b) обеспечение водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ, в котором соотношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу составляет более 30:1; c) приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной по отношению к акриламиду посредством обратного осмоса или нанофильтрации с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида; и d) объединение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, и водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ с получением жидкого концентрата кофе, причем второе содержание акриламида ниже первого содержания акриламида. Изобретение позволяет обеспечить продукт с пониженным содержанием акриламида, который оказывает меньшее влияние на вкусоароматический профиль конечного кофейного продукта. 13 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

1. Способ получения жидкого концентрата кофе, включающий следующие стадии:

a) обеспечение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида, и в котором соотношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу составляет менее 30:1;

b) обеспечение водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ, в котором соотношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу составляет более 30:1;

c) приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида; и

d) объединение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида, и водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ с получением жидкого концентрата кофе,

причем второе содержание акриламида ниже первого содержания акриламида;

причем селективно проницаемая мембрана является селективной по отношению к акриламиду; и

причем приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной включает фильтрацию водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через селективно проницаемую мембрану посредством обратного осмоса или нанофильтрации.

2. Способ по п. 1, в котором обжаренный и молотый кофе подвергают процессу восстановления ароматических веществ с получением следующего:

(i) водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ; и

(ii) деароматизированный обжаренный и молотый кофе.

3. Способ по п. 2, в котором процесс восстановления ароматических веществ включает приведение в контакт обжаренного и молотого кофе с паром и получение водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ из пара.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, получают посредством водной экстракции деароматизированного обжаренного и молотого кофе, причем водную экстракцию проводят при температуре выше 140°С, предпочтительно от 140 до 230°С.

5. Способ по пп. 2, 3 или 4, в котором водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий первое содержание акриламида, получают посредством водной экстракции деароматизированного обжаренного и молотого кофе, причем водную экстракцию предпочтительно проводят при температуре от 200 до 260°С.

6. Способ по пп. 2-4 или 5, в котором до получения водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида, посредством водной экстракции деароматизированного обжаренного и молотого кофе деароматизированный обжаренный и молотый кофе подвергают начальной водной экстракции при температуре ниже 170°С, предпочтительно от 100 до 170°С, с получением дополнительного водного экстракта кофе с содержанием ароматических веществ, который объединяют на стадии d) с водным экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющим второе содержание акриламида, и водным экстрактом кофе с высоким содержанием ароматических веществ с получением жидкого концентрата кофе.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ с селективно проницаемой мембраной одновременно обеспечивает концентрирование экстракта кофе.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем способ дополнительно включает стадию концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором во время фильтрации к мембране прикладывают давление вплоть до 3000 кПа или вплоть до 4000 кПа.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором селективно проницаемая мембрана также является селективной по отношению к органическим кислотам.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором селективно проницаемая мембрана имеет размер пор от 0,1 до 10 нм.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором селективно проницаемая мембрана имеет отсечение по молекулярной массе 200 Да, предпочтительно 100 Да.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором второе содержание акриламида на по меньшей мере 10%, на по меньшей мере 20%, на по меньшей мере 30%, на по меньшей мере 40%, на по меньшей мере 50%, на по меньшей мере 60%, на по меньшей мере 70%, на по меньшей мере 80%, на по меньшей мере 90%, на по меньшей мере 95%, на по меньшей мере 99% или на 100% меньше первого содержания акриламида.

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий стадию сушки жидкого концентрата кофе с получением, таким образом, растворимого кофейного продукта.