СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОФЕЙНОГО ПРОДУКТА Российский патент 2025 года по МПК A23F5/26 A23F5/18 

Настоящее изобретение относится к способу получения кофейного продукта, такого как концентрат кофе или растворимый порошкообразный кофе, имеющего пониженную концентрацию акриламида.

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. Впоследствии жидкий концентрат кофе и растворимый напиток могут быть восстановлены по желанию потребителя с помощью горячей (или холодной) 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 получить более высокий выход из зерен и меньший поток отходов, но имеет побочный эффект, который состоит в том, что в процессе у кофе могут появиться нежелательные вкусоароматические свойства.

Недавно было обнаружено, что пищевые продукты, которые подвергаются воздействию высоких температур во время обработки, часто имеют высокое содержание акриламида. Эти температуры могут быть достигнуты в течение первых минут процесса обжаривания кофе, когда, как сообщалось, содержание акриламида является самым высоким. Поскольку акрил амид является вероятно канцерогенным веществом, пищевая промышленность объединила усилия в попытках снизить концентрации акриламида в пищевых продуктах. Поэтому желательно принимать меры по снижению содержания акриламида, который накапливается в процессе производства кофе.

Концентрация акриламида в быстрорастворимом кофе вызывает некоторую озабоченность у производителей. В Регламенте Комиссии (ЕС) 2017/2158 указано, что производители пищевых продуктов должны стремиться к достижению настолько низких концентраций, насколько это разумно достижимо, а контрольные концентрации для быстрорастворимого кофе были установлены на уровне 850 ч/млрд. В случае обжаренного и молотого кофе проблема заключается, в частности, в более светлой обжарке, поскольку акриламид разлагается в более жестких условиях обжаривания.

В отличие от большинства других пищевых продуктов содержание акриламида в кофе уменьшается с увеличением времени обработки (обжаривания). Все пищевые продукты демонстрируют этот эффект при достаточном нагревании, но в большинстве в конце нормальной обработки сохраняются запасы аспарагина, который восполняет потерянный акриламид. Однако в кофе весь аспарагин истощается до завершения обработки. Наиболее вероятными механизмами потери акриламида являются полимеризация, улетучивание или реагирование с другими пищевыми компонентами.

Однако было отмечено, что содержание акриламида увеличивается во время процесса экстракции, используемого для получения быстрорастворимого кофе из обжаренного и молотого кофе, несмотря на тот факт, что основной прекурсор, аспарагин, был исчерпан. В результате этого концентрации могут быть нежелательно высокими.

Из предшествующего уровня техники известно, что концентрация акриламида в обжаренном и молотом кофе снижается очень постепенно во время хранения; Guenther et al., Food Additives & Contaminants, Vol 24(sup1), p60 (2007). Однако длительное хранение кофе связано с потерей свежести и вкусоароматических свойств, так что продукт перестает соответствовать ожиданиям потребителей.

В US 7220440 описан такой 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.

Недавно было показано, что акриламид может быть удален непосредственно из экстрактов кофе, полученных из обжаренных зерен. В 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.

В JP 2018033366 описан способ двухстадийной экстракции кофе. В CN 102422959 описан способ приготовления быстрорастворимого кофе в две стадии при разных температурах.

В JPH 11276351 описано устройство для приготовления кофе, выполненное с возможностью регулирования жесткости воды для изменения вкусоароматических свойств кофе.

Таким образом, желательно обеспечить улучшенный кофейный продукт и способ приготовления кофейного продукта, имеющего пониженные концентрации акриламида по сравнению с эквивалентным способом предшествующего уровня техники, и/или решить по меньшей мере некоторые из проблем, связанных с предшествующим уровнем техники, или по меньшей мере обеспечить для этого коммерчески выгодную альтернативу. В частности, целью данного изобретения является уменьшение или устранение in situ образования акриламида во время обработки кофе.

В первом аспекте в настоящем изобретении предложен способ получения быстрорастворимого кофейного продукта, включающий:

выполнение первой водной экстракции посредством приведения обжаренных и молотых кофейных зерен в контакт с мягкой водой при температуре до 140°С с получением первого экстракта кофе и частично отработанных кофейных зерен; и

выполнение второй водной экстракции посредством приведения частично отработанных кофейных зерен в контакт с жесткой водой при температуре от 175 до 205°С с получением второго экстракта кофе и отработанных кофейных зерен;

объединение первого и второго экстрактов кофе с образованием объединенного экстракта; и концентрирование и необязательно сушку объединенного экстракта с образованием кофейного продукта.

Ниже представлено дополнительное описание настоящего изобретения. В следующих разделах более подробно описаны различные аспекты изобретения. Каждый описываемый аспект может быть объединен с любым другим аспектом или аспектами, если явным образом не указано обратное. В частности, любой признак, указанный как предпочтительный или преимущественный, может быть объединен с любым другим признаком или признаками, указанными как предпочтительные или преимущественные.

Промышленная экстракция кофе традиционно включает ряд последовательных стадий водной экстракции. На этих стадиях температура повышается по мере увеличения выхода продукта из кофейных зерен. За счет проведения постадийной обработки на первой стадии с более низкой температурой получают наиболее растворимые компоненты кофе без воздействия на них температур, при которых они разлагаются или утрачиваются. Затем проводят вторую и последующие стадии обработки в более жарких условиях, в которых можно получить более растворимый кофейный материал.

Традиционно промышленную экстракцию кофейных зерен проводят с мягкой водой, поскольку ввиду больших объемов требуемой воды образование накипи в системе является серьезной проблемой. Такие системы могут использовать промышленные системы для смягчения воды для регулирования качества воды и предотвращения этой проблемы. Таким образом, в норме промышленная экстракция кофе не выполняется с жесткой водой. В любом случае, даже если необходимо использовать местную воду без обработки, это не будет означать, что при выполнении последовательных стадий экстракции будет использоваться вода разной жесткости.

Хорошо задокументировано, что двухвалентные катионы уменьшают образование акриламида, когда это происходит по механизму Майяра. Хотя известно, что образование акриламида в таких продуктах, как картофель фри и хлебобулочные изделия, можно уменьшить посредством приведения их в контакт с растворами двухвалентных катионов перед выпечкой, этот способ не применим напрямую к процессам экстракции кофе. В частности, известно, что акриламид первоначально образуется во время обжаривания, и зеленые зерна являются слишком плотными, чтобы их можно было экономично пропитать раствором двухвалентных катионов перед таким обжариванием.

Однако авторы изобретения обнаружили, что дополнительное количество акриламида образуется во время производства быстрорастворимого кофе, что представляет собой вторую возможность уменьшить образование акриламида. Авторы настоящего изобретения, в частности, обнаружили, что повышенные концентрации акриламида образуются при более высокой температуре экстракции. Эта вторая возможность является более приемлемой для этой стратегии, поскольку катион может быть эффективно распределен по суспензии кофе однородным образом перед термической обработкой. Более того, жесткая вода достаточно богата катионами, чтобы уменьшить образование акриламида, избегая преднамеренного добавления минералов в воду. Добавление минералов в воду во время приготовления суспензии кофе перед термической обработкой является эффективной стратегией снижения содержания акриламида в конечном продукте.

За счет увеличения содержания двухвалентных катионов в воде, добавляемой к гуще перед стадией экстракции, можно уменьшить образование акриламида in situ. Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, эти катионы образуют хелатирующий комплекс с прекурсорами, которые впоследствии недоступны для участия в реакции, в результате которой образуется акриламид. Соответственно, способ позволяет снизить концентрации акриламида в конечном кофейном продукте, например в высушенном порошкообразном кофе, на по меньшей мере 30% и предпочтительно на по меньшей мере 40%.

Дополнительным преимуществом этого способа является то, что применение воды разной жесткости соответствует строгим правилам в отношении фальсификации кофе во время обработки при приготовлении кофейных продуктов.

В способе настоящего изобретения предложен быстрорастворимый кофейный продукт. Под быстрорастворимым кофейным продуктом подразумевается продукт, из которого получают кофейный напиток посредством добавления горячей воды. Это понятие включает в себя как жидкие концентраты кофе, так и растворимые порошкообразные кофе, такие как высушенные распылительной сушкой и сублимированные порошкообразные кофе.

Способ включает выполнение первой водной экстракции посредством приведения обжаренных и молотых кофейных зерен в контакт с мягкой водой при температуре до 140°С с получением первого экстракта кофе и частично отработанных кофейных зерен. Температура обработки составляет предпочтительно от 90 до 140°С, предпочтительно от 120 до 140°С.

Перед выполнением первой стадии водной экстракции кофейные зерна могут быть подвергнуты стадии паровой отгонки или восстановления ароматических веществ. Такие стадии хорошо известны в данной области и позволяют получить ароматическую фракцию.

Способ включает выполнение второй водной экстракции посредством приведения частично отработанных кофейных зерен в контакт с жесткой водой при температуре от 175 до 205°С с получением второго экстракта кофе и отработанных кофейных зерен. Температура обработки составляет предпочтительно от 180 до 200°С.

Способ может дополнительно включать дополнительную стадию экстракции после первой экстракции и перед второй экстракцией при промежуточной температуре, например, от 140 до 175°С.

Способ может дополнительно включать выполнение третьей водной экстракции посредством приведения отработанных кофейных зерен в контакт с жесткой водой при температуре, превышающей 205°С, с получением третьего экстракта кофе и истощенных кофейных зерен. Предпочтительно температура обработки составляет от 205°С до 230°С, предпочтительно от 210°С до 220°С.

Способ дополнительно включает объединение первого и второго экстрактов кофе с образованием объединенного экстракта. Этот объединенный экстракт может также включать третий экстракт кофе, если он был получен, а также любые промежуточные экстракты кофе, как описано выше. Способ дополнительно включает концентрирование объединенного экстракта с образованием кофейного продукта, например, посредством выпаривания.

Если была получена ароматическая фракция, то ее обычно добавляют после концентрирования, чтобы избежать потери летучих веществ.

Впоследствии кофейный продукт может быть высушен для получения быстрорастворимого порошкообразного кофе. Предпочтительно стадия сушки представляет собой стадию распылительной сушки или стадию сублимационной сушки. На этих стадиях получают традиционный растворимый кофейный продукт. Здесь могут применяться любые стадии, обычно применяемые в производстве таких продуктов, включая добавление газов для вспенивания и снижения плотности продукта, а также добавление частиц обжаренного и молотого кофе или других ингредиентов напитка, таких как забеливатель или сахар. Предпочтительно кофейный продукт представляет собой быстрорастворимый порошкообразный кофе, предпочтительно высушенный распылительной сушкой или сублимированный порошкообразный кофе.

При первой экстракции при более низкой температуре применяется мягкая вода. Несмотря на то что определения жесткости воды отличаются в разных странах, предпочтительной мягкой водой является вода, которая содержит ионы двухвалентного металла в количестве менее 0,5 ммоль/л, предпочтительно менее 0,2 ммоль/л. Предпочтительно мягкая вода содержит менее 50 мг/л в совокупности карбонатов кальция и магния, предпочтительно менее 20 мг/л.

На второй стадии экстракции и, если применимо, на третьей стадии экстракции, которые выполняют при более высоких температурах, используют жесткую воду. Несмотря на то что определения жесткости воды отличаются в разных странах, предпочтительно жесткая вода содержит ионы двухвалентного металла в количестве более 0,5 ммоль/л, предпочтительно более 0,8 ммоль/л и наиболее предпочтительно более 1,21 ммоль/л. Предпочтительно жесткая вода содержит более 50 мг/л в совокупности карбонатов кальция и магния, предпочтительно более 80 мг/л и наиболее предпочтительно более 120 мг/л.

Предпочтительно способ включает обеспечение источника жесткой воды для применения на второй стадии экстракции (и необязательно на третьей стадии экстракции) и смягчение второй порции жесткой воды для получения мягкой воды для применения на первой стадии экстракции. Альтернативно способ включает обеспечение источника мягкой воды для применения на первой стадии экстракции и повышение жесткости второй порции мягкой воды с образованием жесткой воды для применения на второй стадии экстракции (и необязательно на третьей стадии экстракции). Вторая альтернатива является менее предпочтительной, поскольку она включает добавление химических веществ в воду во время производства кофе, что требует соблюдения строгих мер контроля.

Хотя в настоящем документе подробно описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области следует понимать, что в них могут быть внесены изменения без отклонения от объема изобретения или прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к кофейной промышленности. Раскрыт способ получения быстрорастворимого кофейного продукта, включающий: выполнение первой водной экстракции посредством приведения обжаренных и молотых кофейных зерен в контакт с мягкой водой при температуре от 90 до 140°C с получением первого экстракта кофе и частично отработанных кофейных зерен и выполнение второй водной экстракции посредством приведения частично отработанных кофейных зерен в контакт с жесткой водой при температуре от 175 до 205°C с получением второго экстракта кофе и отработанных кофейных зерен, объединение первого и второго экстрактов кофе с образованием объединенного экстракта и концентрирование, и необязательно сушку объединенного экстракта с образованием кофейного продукта. 8 з.п. ф-лы.

1. Способ получения быстрорастворимого кофейного продукта, включающий:

выполнение первой водной экстракции посредством приведения обжаренных и молотых кофейных зерен в контакт с мягкой водой при температуре от 90 до 140°C с получением первого экстракта кофе и частично отработанных кофейных зерен; и

выполнение второй водной экстракции посредством приведения частично отработанных кофейных зерен в контакт с жесткой водой при температуре от 175 до 205°C с получением второго экстракта кофе и отработанных кофейных зерен;

объединение первого и второго экстрактов кофе с образованием объединенного экстракта; и

концентрирование и необязательно сушку объединенного экстракта с образованием кофейного продукта.

2. Способ по п.1, в котором кофейный продукт представляет собой быстрорастворимый порошкообразный кофе, предпочтительно высушенный распылительной сушкой или сублимированный порошкообразный кофе.

3. Способ по п.1, в котором кофейный продукт представляет собой концентрированный жидкий кофейный продукт.

4. Способ по любому предшествующему пункту, дополнительно включающий выполнение третьей водной экстракции посредством приведения отработанных кофейных зерен в контакт с жесткой водой при температуре, превышающей 205°C, с получением третьего экстракта кофе и истощенных кофейных зерен; и причем третий экстракт кофе объединяют с первым и вторым экстрактами кофе в объединенном экстракте.

5. Способ по любому предшествующему пункту, в котором мягкая вода содержит ионы двухвалентного металла в количестве менее 0,5 ммоль/л, предпочтительно менее 0,2 ммоль/л.

6. Способ по любому предшествующему пункту, в котором жесткая вода содержит ионы двухвалентного металла в количестве более 0,5 ммоль/л, предпочтительно более 0,8 ммоль/л и наиболее предпочтительно более 1,21 ммоль/л.

7. Способ по любому предшествующему пункту, в котором мягкая вода содержит менее 50 мг/л в совокупности карбонатов кальция и магния, предпочтительно менее 20 мг/л.

8. Способ по любому предшествующему пункту, в котором жесткая вода содержит более 50 мг/л в совокупности карбонатов кальция и магния, предпочтительно более 80 мг/л и наиболее предпочтительно более 120 мг/л.

9. Способ по любому предшествующему пункту, включающий:

обеспечение источника жесткой воды для применения на второй стадии экстракции;

смягчение второй порции жесткой воды с образованием мягкой воды для применения на первой стадии экстракции.