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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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 смолы на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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 2013005145 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 2017004715 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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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 отношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу составляет менее 30:1. Указанный экстракт часто называют вторичным экстрактом. Аналогичным образом, водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ может быть охарактеризован, исходя из отношения 2,3-бутанедиона к этилгваяколу более 30:1. Предпочтительно соотношение 2,3-бутанедиона и этилгваякола 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 обычно составляет от 1 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 обычно составляет от 1 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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией включает пропускание водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией. Это обеспечивает большую площадь поверхности для обработки растворимых сухих веществ кофе в экстракте.
Предпочтительно смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией представляет собой монолитный диоксид кремния, анионо/катионообменник или смолу для исключения по размеру с аффинностью к молекулам с диполем. Предпочтительно смола содержит частицы, имеющие площадь поверхности от 700 м2/г до 1500 м2/г, предпочтительно от 900 до 1500 м2/г, более предпочтительно около 1200 м2/г. Предпочтительно смола содержит частицы, имеющие объем пор от 0,08 см3/г до 0,2 см3/г, предпочтительно около 0,15 см3/г.
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 можно обрабатывать в соответствии с первым аспектом изобретения путем приведения в контакт водных экстрактов кофе со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией и пропускания водных экстрактов кофе через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией.
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 можно обрабатывать в соответствии с первым аспектом изобретения, путем приведения в контакт водного экстракта кофе со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией и пропускания водного экстракта кофе через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией.
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 имеют пониженное содержание акриламида, составляющее 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 смолы на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ, причем смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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 пропускают через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией для удаления акриламида из экстракта. Смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, как будет описано в других разделах настоящего документа, имеет микропористую физическую структуру, которая обеспечивает селективную адсорбцию полярных органических веществ и/или ионов. Смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, 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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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 b) 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 мм.
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 в смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией и 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 СО2. 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-бутанедиона являются измеримыми летучими вкусоароматическими соединениями. 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 обычно составляет от 1 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 обычно составляет от 1 до 15 минут, предпочтительно от 3 до 13 минут, более предпочтительно от 3 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 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 подключен 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 обычно имеет содержание сухого вещества 15 мас. % или менее, предпочтительно от 2 до 10 мас. %. Предпочтительно стадию снижения содержания акриламида (стадию с) проводят в отношении концентрированного экстракта, т.е. с содержанием сухого вещества от 15 до 60 мас. %.
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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией. Водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ приводят в контакт со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией с получением водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида.
Адсорбция и ионный обмен представляют собой сорбционные процессы, в которых определенные адсорбаты селективно переносятся из жидкой фазы на поверхность нерастворимых твердых частиц, которые могут быть взвешены в сосуде или упакованы в колонне. Смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, применяемая в настоящем изобретении, является селективной по отношению к акриламиду. Следует понимать, что смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией будет удерживать акриламид из-за аффинности смолы к молекулам акриламида.
В частности, микропористые смолы, которые могут быть применены в настоящем изобретении, представляют собой смолы с разделением или исключением по размеру, в которых смесь соединений может быть разделена по размеру молекул. Более мелкие гидрофобные молекулы легче улавливаются в небольших порах смолы, и, следовательно, более мелкие молекулы адсорбируются на поверхности. Слишком крупные молекулы не проникают в поры и обходят слой смолы.
Подходящая адсорбционная смола выбирается в соответствии с молекулой, подлежащей удалению. Существуют различные виды адсорбционных смол, отличающиеся определенной гидрофобной способностью, определенным размером и объемом пор. Следует понимать, что в настоящем изобретении можно применять любую смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией при условии, что она подходит для адсорбции и/или 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, следовательно, молекулы акриламида будут улавливаться небольшими порами и адсорбироваться смолой. Оставшийся экстракт, содержащий растворимые сухие вещества кофе, будет обходить смолу и может быть собран.
В предпочтительном варианте осуществления применяется смола Lewatit® AF5.
Площадь поверхности, обеспечиваемая микропористой смолой, определяет адсорбционную способность смолы. Смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, соответствующей целям настоящего изобретения, представляет собой микропористый адсорбент, содержащий частицы, имеющие площадь поверхности от 700 м2/г до 1500 м2/г. В некоторых вариантах осуществления ионообменная смола и/или адсорбент содержит частицы, имеющие площадь поверхности от 900 м2/г до 1500 м2/г. Предпочтительно адсорбент или пористая ионообменная смола содержит частицы, имеющие площадь поверхности около 1200 м2/г.
Альтернативно или дополнительно смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией содержит частицы, имеющие объем пор от 0,08 см3/г до 0,2 см3/г. Предпочтительно смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией содержит частицы, имеющие объем пор около 0,15 см3/г.
В соответствии с изобретением стадия (стадия с) приведения в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида, со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией обеспечивает водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющий второе содержание акриламида. 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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией. 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 со смолой ниже содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ до контакта со смолой. В особенно предпочтительных вариантах осуществления после контакта со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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.
Способ может включать пропускание водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией. Соответственно в других вариантах осуществления способ требует пропускания водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, в течение времени, достаточного 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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией.
В вариантах осуществления, в которых смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией упаковывают в колонне, колонна должна иметь достаточный размер и длину для эффективного снижения содержания акриламида или его устранения из водного экстракта кофе, проходящего через нее.
Со временем загрязняющие ионы и/или молекулы связываются со всеми доступными участками в смоле. После истощения смолы ее необходимо восстановить для дальнейшего применения посредством так называемой регенерации смолы. Во время регенерации адсорбционную способность по существу восстанавливают за счет применения концентрированного регенерирующего раствора. В зависимости от типа смолы и применения, регенератор может представлять собой раствор соли, кислоты или щелочи. В процессе регенерации смола высвобождает адсорбированные ионы и органические молекулы, заменяя их на ионы, присутствующие в регенерирующем растворе. Элюированные ионы/молекулы могут быть удалены и утилизированы. В большинстве случаев смолу промывают для удаления любого остаточного регенератора до повторного применения смолы. Таким образом, в другом варианте осуществления способ дополнительно включает регенерацию отработанной смолы.
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 ароматного водного экстракта кофе, 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 экстракты) 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 желаемого уровня растворимых сухих веществ кофе. Например, экстракт, содержащий от 2 до 20 мас. % растворимых сухих веществ кофе, затем концентрируют, например посредством выпаривания, заморозки 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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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, который можно получить 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, который можно получить 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, который можно получить в соответствии со способами, описанными в настоящем документе, содержит менее 2-50% акриламида по сравнению с необработанным продуктом.
С. Применение смолы на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ
В другом аспекте настоящего изобретения предложено применение смолы на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ. В некоторых вариантах осуществления предложено применение смолы на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ, причем смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией является селективной по отношению к акриламиду. Другими словами, смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией предоставляется для выделения и/или экстракции акриламида из водного экстракта кофе.
В соответствии с настоящим изобретением смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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.
В некоторых вариантах осуществления применение дополнительно включает регенерацию отработанной смолы. Однако дополнительное преимущество, связанное с применением смолы на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, как предложено в настоящем документе, заключается в том, что в контакт со смолой 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. За счет приведения в контакт со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией части объема экстракта смола сохраняется дольше, и регенерация не требуется до более позднего времени.
Все варианты осуществления, описанные в отношении первого аспекта настоящего изобретения, в равной степени применимы к этому дополнительному аспекту настоящего изобретения.
Например, адсорбент или пористая ионообменная смола может представлять собой микропористый адсорбент на основе углерода. Предпочтительно ионообменная смола и/или адсорбент представляет собой продукт Lewatit® AF5. В некоторых вариантах осуществления смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией содержит частицы, имеющие площадь поверхности от 700 м2/г до 1500 м2/г, более предпочтительно от 900 м2/г до 1500 м2/г, наиболее предпочтительно около 1200 м2/г. Альтернативно или дополнительно смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией содержит частицы, имеющие объем пор от 0,08 см3/г до 0,2 см3/г, более предпочтительно около 0,15 см3/г.
В предпочтительных вариантах осуществления применение включает приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией. В других вариантах осуществления применение включает приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией в течение времени, достаточного для снижения содержания акриламида в водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ. В конкретных вариантах осуществления применение включает пропускание водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией. В других вариантах осуществления применение включает пропускание водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через слой, содержащий смолу на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, в течение времени, достаточного 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 со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией.
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.
Первая стадия включает обеспечение сырых кофейных зерен 5. Они могут представлять собой любые подходящие 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. Обычно стадию третичной экстракции 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, также 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 смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией 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, пригодный 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.
ПРИМЕР 1
Как показано на Фиг. 1, из одной партии обжаренного и молотого кофе робуста экстрагировали экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ, содержащий 84 мас. % от общего количества сухого вещества кофе.
Обжаренный и молотый кофе дополнительно экстрагировали с получением вторичного экстракта, представляющего собой экстракт с низким содержанием ароматических веществ, с выходом 16 мас. % от общего количества сухого вещества кофе. Полученное содержание акриламида во вторичном экстракте составило 2200 мкг/кг в пересчете на сухое вещество.
Затем вторичный экстракт пропускали через плотно упакованный материал смолы Lewatit® AF с продолжительностью пребывания над смолой от 100 до 110 с. Концентрация акриламида во вторичном экстракте, обработанном смолой, составляла 1100 мкг/кг в пересчете на сухое вещество, что соответствовало снижению концентрации акриламида во вторичном экстракте минимум на 50%.
После этого вторичный экстракт смешивали с водным экстрактом кофе с высоким содержанием ароматических веществ в массовом соотношении 5: 1 и концентрировали с получением конечного жидкого концентрата кофе с содержанием сухих веществ 55 мас. % (т.е. 55 мас. % концентрата составляют сухие вещества при полной дегидратации).
Концентрат оценивали эксперты по кофе, и было обнаружено меньшее влияние на вкусоароматические свойства. Общее снижение содержания акриламида в конечном продукте составило 10%.
ПРИМЕР 2
Смесь, состоящую из 30% кофе арабика и 70% кофе робуста обжаривали и перемалывали. Полученный обжаренный и молотый кофе экстрагировали посредством экстракции с разделенным потоком (как описано в заявке на патент WO 2007/043873), в результате чего получали насыщенный ароматом экстракт, первичный экстракт и вторичный экстракт.
Насыщенный ароматом экстракт представлял собой экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ и не подвергался обработке. Насыщенный ароматом экстракт содержал 56 мас. % от общего количества сухого вещества кофе. Полученное содержание акриламида составило 800 мкг/кг в пересчете на сухое вещество.
Первичный экстракт имел значительно меньший аромат по сравнению с насыщенным ароматом экстрактом. Первичный экстракт имел содержание акриламида 1300 мкг/кг в пересчете на сухое вещество. Первичный экстракт содержал 27 мас. % от общего количества сухого вещества кофе.
50% первичного экстракта не подвергали обработке, а 50% экстракта отдельно пропускали через плотно упакованный материал смолы Lewatit® AF5 с продолжительностью пребывания экстракта над смолой от 100 до 110 с. Полученное содержание акриламида в обработанном первичном экстракте было менее 600 мкг/кг в пересчете на сухое вещество.
Из обжаренного и молотого кофе, полученного после первичного экстракта, получили дополнительный вторичный экстракт с низким содержанием ароматических веществ посредством процесса дополнительной экстракции, как описано на стадии 40 на Фиг. 1. Указанный вторичный экстракт имел содержание акриламида 2100 мкг/кг в пересчете на сухое вещество и выход 17 мас. % от общего количества сухого вещества кофе.
100% вторичного экстракта пропускали через колонну с плотно упакованным материалом смолы Lewatit® AF5 с продолжительностью пребывания экстракта над смолой от 100 до 110 с. Полученный обработанный вторичный экстракт имел содержание акриламида менее 1100 мкг/кг в пересчете на сухое вещество, что соответствовало снижению как минимум 50% акриламида.
Затем 100% обработанный вторичный экстракт с низким содержанием ароматических соединений объединяли с необработанным первичным экстрактом и необработанным насыщенным ароматом экстрактом с получением конечного общего экстракта, в котором измеряли содержание акриламида. Результат снижения содержания акриламида для этого конечного общего экстракта представлен в таблице 1, строка 1 (22%).
В другом образце 50% обработанного первичного экстракта объединяли со 100% обработанным вторичным экстрактом и оставшимся необработанным первичным экстрактом с получением конечного повторно объединенного экстракта, в котором измеряли содержание акриламида. В строке 2 таблицы 1 показаны результаты снижения содержания акриламида для этого конечного повторно объединенного экстракта (25%).
Снижение содержания акриламида в конечном продукте в результате объединения указанных двух экстрактов составляет 25%. Снижение содержания акриламида в объединенном конечном экстракте определяли посредством ВЭЖХ с помощью стандартного метода определения концентрации акриламида.
Затем насыщенный ароматом экстракт смешивали с первичным экстрактом и вторичным экстрактом в массовом соотношении 56/27/17 мас. % от общего количества сухого вещества кофе.
Оценку ароматического профиля проводили посредством газовой хроматографии, выбирая основные ароматические соединения. Обнаружено ограниченное влияние на вкусоароматические свойства (см. таблицу 1).
Полученный объединенный конечный экстракт затем выпаривали до 55% сухого вещества, получая концентрат. Концентрат упаковывали в конечный продукт и/или сушили и упаковывали в виде растворимого кофе. Концентрат оценивали эксперты по кофе, и в конечном продукте было обнаружено ограниченное влияние на вкусоароматические свойства.
ПРИМЕР 3
Как описано в примере 1, водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ, полученный посредством экстракции обжаренного и молотого кофе, как описано на Фиг. 1, обрабатывали смолой Lewatit® AF5, что приводило к 50% снижению содержания акриламида в обработанном водном экстракте кофе с низким содержанием ароматических веществ.
Кроме того, первичный экстракт, полученный в результате первичной экстракции на стадии 30, показанной на Фиг. 1, и имеющий содержание акриламида 1000 мкг/кг в пересчете на сухое вещество, лишь частично обрабатывали плотно упакованным материалом смолы Lewatit® AF с продолжительностью пребывания экстракта со смолой от 100 до 110 с. После обработки смолой обработанные фракции первичного экстракта повторно объединяли с необработанной частью первичного экстракта и смешивали в различных соотношениях с экстрактом с низким содержанием ароматических веществ (т.е. полностью обработанным вторичным экстрактом), т.е. получали смесь обработанного первичного экстракта, необработанного первичного экстракта и обработанного вторичного экстракта.
Концентрация акриламида в первичных экстрактах, обработанных смолой, составляла менее 500 мкг/кг в пересчете на сухое вещество для обоих экстрактов, что приводило к снижению содержания акриламида минимум на 50% для каждого их них.
Затем обработанные, а также необработанные первичные экстракты смешивали с экстрактом кофе с низким содержанием ароматических веществ в массовом соотношении 5: 1 и концентрировали, как описано выше, с получением конечного жидкого концентрата кофе.
После сублимационной сушки конечный продукт определяли и анализировали. В таблице 2 (строки 1 и 2) представлены результаты снижения содержания акриламида в конечном концентрате в случае 40% фракции обработанного первичного экстракта и 60% фракции обработанного первичного экстракта. Снижение в диапазоне от 38 до 54 с ограниченным влиянием на вкусоароматические свойства получено только для образца 40% обработанного первичного экстракта.
Концентрат оценивали эксперты по кофе, содержание акриламида оценивали с помощью ВЭЖХ, а ароматические вещества анализировали с помощью газовой хроматографии.
Для получения сравнительных данных авторы изобретения также исследовали влияние обработки первичного экстракта.
Сравнительный пример
Одну партию молотого кофе робуста, как описано в примере 1, экстрагировали путем однократной экстракции. В результате экстракции получали экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ с 84 мас. % от общего количества сухого вещества кофе. После первичной экстракции деароматизированный кофе дополнительно экстрагировали с получением водного экстракта с низким содержанием ароматических веществ с 16 мас. % от общего количества сухого вещества кофе. Содержание акриламида в последнем составляло 2200 мкг/кг в пересчете на сухое вещество.
Экстракты с высоким и низким содержанием ароматических веществ объединяли в массовом соотношении 5: 1.
Для обработки объединенных экстрактов применяли смолу Lewatit® AF-5. Обработанный экстракт концентрировали, как описано выше, с получением конечного концентрата, и его оценивали эксперты по кофе, содержание акриламида определяли с помощью анализа ВЭЖХ, а основные ароматические соединения анализировали с помощью газовой хроматографии. В конечном продукте было обнаружено значительное влияние на вкусоароматические свойства, снижение ароматических веществ составило 100%, а снижение содержания акриламида составило 91%. Следует понимать, что время обработки и сложность обработки всего экстракта были значительными.
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.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОНЦЕНТРАТА КОФЕ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АКРИЛАМИДА ПОСРЕДСТВОМ ОБРАБОТКИ СЕЛЕКТИВНО ПРОНИЦАЕМОЙ МЕМБРАНОЙ | 2020 |
|
RU2827826C1 |
| ПРОЦЕСС ЭКСТРАКЦИИ КОФЕ И КОФЕЙНЫЙ ПРОДУКТ | 2019 |
|
RU2787218C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОНЦЕНТРАТА КОФЕ | 2014 |
|
RU2696199C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОНЦЕНТРАТА КОФЕ | 2014 |
|
RU2791183C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОНЦЕНТРАТА КОФЕ | 2012 |
|
RU2606017C2 |
| СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ КОФЕ И АРОМАТИЗИРОВАННЫЙ ПОРОШКОВЫЙ РАСТВОРИМЫЙ КОФЕ, СОДЕРЖАЩИЙ АРОМАТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ КОФЕ (ВАРИАНТЫ) | 2000 |
|
RU2259758C2 |
| ЖИДКИЙ КОНЦЕНТРАТ КОФЕ | 2012 |
|
RU2738277C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТА КОФЕ И ЭКСТРАКТ, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ | 2006 |
|
RU2418458C2 |
| КОФЕЙНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ | 2019 |
|
RU2802655C2 |
| ОБЖАРЕННЫЙ И МОЛОТЫЙ ПОРОШКООБРАЗНЫЙ КОФЕ И СПОСОБЫ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2017 |
|
RU2766609C2 |
Изобретение относится к кофейной промышленности. Способ получения жидкого концентрата кофе включает: a) подвергание обжаренного и молотого кофе процессу восстановления ароматических веществ с получением (i) водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ, имеющего отношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу более 30:1; и (ii) деароматизированного обжаренного и молотого кофе, b) обеспечение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего отношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу менее 30:1, c) приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, которая является селективной по отношению к акриламиду, 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, в котором процесс восстановления ароматических веществ включает приведение в контакт обжаренного и молотого кофе с паром, с последующим восстановлением ароматических веществ из пара с получением водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ, и 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 от 200 до 260°C при времени выдержки от 1 минуты до 15 минут. Изобретение позволяет обеспечить продукт с пониженным содержанием акриламида, который оказывает меньшее влияние на аромат и вкусовой профиль конечного кофейного продукта. 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 4 пр.
1. Способ получения жидкого концентрата кофе, включающий следующие стадии:
a) подвергание обжаренного и молотого кофе процессу восстановления ароматических веществ с получением следующего:
(i) водный экстракт кофе с высоким содержанием ароматических веществ, имеющий отношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу более 30:1; и
(ii) деароматизированный обжаренный и молотый кофе;
b) обеспечение водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего первое содержание акриламида, причем водный экстракт кофе с низким содержанием ароматических веществ имеет отношение 2,3-бутанедиона к этилгваяколу менее 30:1;
c) приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией, которая является селективной по отношению к акриламиду, 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,
в котором процесс восстановления ароматических веществ включает приведение в контакт обжаренного и молотого кофе с паром, с последующим восстановлением ароматических веществ из пара с получением водного экстракта кофе с высоким содержанием ароматических веществ, и
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 от 200 до 260°C при времени выдержки от 1 минуты до 15 минут.
2. Способ по п. 1, 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 ароматического водного экстракта кофе, 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.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем способ дополнительно включает стадию концентрирования водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ, имеющего второе содержание акриламида.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором приведение в контакт водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ со смолой на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией включает пропускание водного экстракта кофе с низким содержанием ароматических веществ через слой, содержащий смолу.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором смола имеет функцию исключения по размеру.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем способ дополнительно включает регенерацию отработанной смолы.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией содержит частицы, имеющие площадь поверхности от 700 м2/г до 1500 м2/г, предпочтительно около 1200 м2/г.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором смола на основе углерода и/или диоксида кремния с адсорбционной функцией содержит частицы, имеющие объем пор от 0,08 см3/г до 0,2 см3/г, предпочтительно около 0,15 см3/г.
9. 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.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий стадию сушки жидкого концентрата кофе с получением, таким образом, растворимого кофейного продукта.
| US 8658231 B2, 25.02.2014 | |||
| WO 2017211987 A1, 14.12.2017 | |||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОНЦЕНТРАТА КОФЕ | 2012 |
|
RU2606017C2 |
| RU 2014103441 A, 10.08.2015 | |||
| US 20140147562 A1, 29.05.2014. | |||
