Способ получения кофейного экстракта Советский патент 1990 года по МПК A23F5/26 A23F5/24 

Изобретение относится к пищеконцентрат- ной промышленности и касается способа производства кофейных экстрактов, которые используют при производстве кофе натурального растворимого, а также в качестве вкусовой добавки при производстве различных пищевых продуктов.

Цель изобретения - повышение качества и сокращение энергозатрат.

Способ получения кофейного экстракта включает первичную экстракцию кофе, разделение твердой фракции и экстракта, гидролиз с получением вторичного экстракта. Гидролиз проводят путем воздействия целлю- лазно-гемицеллюлазного комплекса ферментов в количестве 0,1 -1,0 г на 100 г сухого вещества при 43-63°С в течение 0,5- 1,0 ч с последующим отделением экстракта и дальнейшим использованием его для экстрагирования кофе на первичном экстрагировании при соотношении кофе и экстрагента 1:10-1:15.

Проведение гидролиза путем воздействия целлюлазно-гемицеллюлазного, р-глюка- назного и пектиназного комплекса ферментов основано на расщеплении высокомолекулярных полисахаридов, таких как целлюлоза, гемицеллюлоза, р-глюган, пектиновые вещества, входящих в состав отходов кофейного производства. Эффект интенсификации гидролиза происходит из-за наличия в комплексе препаратов ферментов гидролизую- щих р-глюкан и пектины, в результате чего происходит падение вязкости экстракта и дальн ейший разрыв внутренних срединных связей в полимере и превращение его в соединения более низкой молекулярной массы, растворимые в воде.

Выбор количества ферментов 0,1 -1,0 г на 100 г сухого вещества объясняется разсд

;о

ел

личной каталитической активностью ферментов и скоростью реакции гидролиза.

Снижение дозы комплекса ферментов приводит к замедлению скорости реакции гидролиза, образованию полупродуктов, вследствие чего повышается вязкость экстракта, затрудняется фильтрация и снижается выход готового продукта. Повышение дозы ферментов не приводит к увеличению выхода готового продукта и экономически нецелесообразно.

Протекание ферментативного гидролиза твердой фракции кофе при 43-63°С обусловлено тем, что в этом интервале температуры происходит повышение скорости биохимической реакции, т. е. ускорение теплового движения молекул, переходяших в активную форму.

Повышение температуры свыше 63°С приводит к нарушению нативной полипептидной цепочки белка фермента, при этом каталитическая активность препарата исчезает. Снижение температуры гидролиза ниже 43°С замедляет тепловое движение молекул, следовательно, уменьшается их внутренняя энергия, падает активность фермента.

Процесс гидролиза путем воздействия целлкхпазно-гемицеллюлазного, р-глюканаз- ного, пектиназного комплекса ферментов проводят в течение 0,5-1,0 ч в зависимости от скорости гидролитического расшеп- ления полисахаридов.

Уменьшение времени гидролиза менее 0,5 ч не обеспечивает завершения процесса, так как за этот промежуток времени не происходит полного расщепления высокомолекулярных полисахаридов до низкомолекулярных. Увеличение времени более 1,0 ч не способствует дальнейшему гидролизу в связи с тем, что процесс почти полностью завершается.

Соотношение кофе и экстрагента составляет 1:10-1:15 и обусловлено процессом диффузии растворимых веществ кофе в экс- трагент.

Увеличение количества экстрагента по отношению к кофе свыше 1:15 экономически нецелесообразно в связи с тем, что это приводит к значительному разбавлению экстракта и увеличению затрат электроэнергии на распылительную сушку этого экстракта. Снижение количества экстрагента ниже 1:10 затрудняет процесс диффузии растворимых веществ кофе в экстрагент. Это связано с тем, что измельченные частицы кофе адсорбируют воду в количестве, вдвое превышающем их сухую массу. В результате частицы разбухают, концентрация растворимых веществ вокруг них возрастает, диффузия прекращается.

Экстракт шлама, полученный путем воздействия комплекса ферментных препаратов, имеет преимущество в том, что в нем не обнаружены продукты пиролиза полиса- Лсаридов, такие как карбоксильные кислоты.

кетоны, дикетоны, альдегиды и др., которые резко ухудшают аромат кофе, придают ему кислый, горький вкус с металлическим оттенком. Таким образом, в предлагаемом способе не требуется дополнительной очистки и обогашения, что существенно сокращает энергозатраты в производстве кофейного экстракта. Кроме этого, не происходит потерь сухих веществ при адсорбции экстракта. Мягкие температурные режимы гидролиза

позволяют исключить образование продуктов расщепления моносахаров до кегонов и альдегидов, не представляющих питательной и вкусовой ценности в пищевых продуктах. Направленный ферментативный гидролиз сырья способствует сохранению одних компонентов с параллельным расщеплением других.

При использовании экстракта в качестве экстрагента кофе при первичном экстрагировании положительным является то, что

0 данный экстракт содержит дополнительные растворимые вещества, которые полностью сохраняются в процесса экстрагирования, не затрудняя при этом диффузии водораст воримых веществ в раствор из кофе. От5 носительная вязкость гидролизата к воде составляет 1,04-1,1 в зависимости от концентрации и активности применяемого ферментного препарата. Поэтому, используя фермен- тализат для экстрагирования кофе вместо воды, указывают на то, что вязкость раст0 вора низкая и не препятствует процессу диффузии, наоборот экстрагент уже несет с собой дополнительные экстрактивные вещества, увеличивая при этом выход водорастворимых веществ из кофе.

Экстрагирование кофе вторичным экстрак5 том, отделенным после ферментативного гидролиза шлама, более целесообразно в связи с тем, что содержание в нем водорастворимых веществ определяет его сродство к сырью. При этом процесс диффузии из кофе в раствор усиливается, так как по- с.тоянно имеется разница между концентрацией веществ в адсорбированной селективной воде и экстрагенте, окружающем частицы кофе, т. е., когда для растворимых веществ существует наибольшая движу5 Щая сила.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят экстракцию кофе при 90- 100°С в течение 3-5 мин при рН 4,8- 5,0. Воду и кофе берут в соотношении

0 1:20-1:25. Разделяют твердую фракцию и экстракт, экстракт удаляют. Твердую фракцию подвергают гидролизу путем воздействия целлюлазно-гемицеллюлазного, р-глю- каназного и пектиназного комплекса ферментов в количестве 0,1 - 1,0% на 100 г сухого

5 вещества при 43-63°С в течение 0,5-1,0 ч при рН 4,7-5,0 при постоянном перемеши- вании. Соотношение твердой фракции и ферментного раствора берут 1:15-1:20 на сухое

вещество. После гидролиза экстракт отделяют и подают для дальнейшего его использования при экстрагировании кофе. Соотношение кофе « экстрагеита при этом составляет 1:10-1:15.

Пример I. Получают кофейный экстракт из кофе Робуста II сорта, при атмосферном давлении и температуре воды 9Q°C. Из 1 кг кофе и 20 л воды, соотношение 1:20, получают 16,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 27% от массы кофе. После отделения экстракта твердые частицы в количестве 0,730 кг на сухое вещество подвергают гидролизу. Для этого к 0,730 кг твердой фракции добавляют 14,6 л ферментного раствора, содержащего 0,0073 кг фер- ментного препарата ксилоглюканофоетидин (0,1% к сухому веществу). Смесь гидро- лизуют в течение 0,5 ч при 43°С при рН 4,7 при постоянном перемещивании. Отделяют экстракт. Получают 10,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 6% от массы твердой фракции. Полученный экстракт полностью используют для экстрагирования новой партии кофе. Соотношение ко1фе и экстра- гента 1:10. Из 1 кг кофе получили 8,5 л экстракта с содержанием сухих веществ 34,5%.

Пример 2. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 0,5% на 100 г сухого вещества в течение 0,75 ч при 53°С, рН 4,8. Полу- ченный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:12. В результате из 1 кг кофе получили 10 л экстракта с содержанием сухих веществ 35,4%.

Пример 3. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 1,0% на 100 г сухого вещества в течение 1 ч при 63°С, рН 5,0. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотнощение кофе и экстрагента составляет 1:15. В результате из 1 кг получили 13,5 л экстракта с содержением сухих веществ 38%. Для обоснования оптимальности выбранных параметров были проведены дополнительные исследования с запредельными значениями.

Пример 4. Получают кофейный экстракт аналогично примеру I. Отличием является TJO, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 0,05% на 100 г сухого ве- щества в течение 0,2 ч при 33°С, рН 4,5. Полученный жстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при соотношении кофе и экстрагента 1:9. В результате из 1 кг кофе получили 7 л экстракта с содержанием сухих веществ 28%.

Пример 5. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ксилоглюканофоетидин в количестве 1,1% на 100 г сухого вещества в течение 2,0 ч при 66°С, рН 5,2. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотнощение кофе и экстрагента составляет 1:16. В результате из 1 кг кофе получили 14 л экстракта с содержанием сухих веществ 29%.

Пример 6. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют ферментный препарат целлобранин в количестве 0,1% на 100 г сухого вещества в течение 0,5 ч при 43°С, рН 4,7. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотнощение кофе и экстрагента составляет 1:10. В результате из 1 кг кофе получили 8,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 32%.

Пример 7. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют целлобранин в количестве 0,5% на 100 г сухого вещества в течение 0,75 ч при 53°С, рН 4,9. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотнощение кофе и экстрагента составляет 1:12. В результате из 1 кг кофе получили 10,6 л экстракта с содержанием сухих веществ 34%.

Пример 8. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют целлобранин в количестве 1% на 100 г сухого вещества в течение 1 ч при 63°С, рН 5,0. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотнощение кофе и экстрагента составляет 1:15. В результате получили 13,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 38,5%.

Пример 9. Получают кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием является то, что используют мультэнзимную композицию (МЭК), состоящую из ксилоглюкано- фоетидина и целлобранина в соотнощении 1:1, в количестве 0,1% на ;iOO г сухого вещества в течение 0,5 ч при 43°С, рН 4,7. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотнощение кофе и экстрагента составляет 1:10. В результате из 1 кг кофе получили 9,0 л экстракта с содержанием сухих веществ 33%:

Пример 10. Получили кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием являлось то, что используют МЭК в количестве 0,5% на 100 г сухого вещества в течение 0,75 ч при 53°С, рН 4,8. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кофе и экстрагента составляет 1:13. В результате из 1 кг кофе получили 11,5 л экстракта с содержанием сухих веществ 36%.

Пример 11. Получали кофейный экстракт аналогично примеру 1. Отличием являлось

то, что используют МЭК в количестве 1,0% на 100 г сухого вещества в течение 1,0 ч при 63°С, рН 5,0. Полученный экстракт используют для экстрагирования новой партии кофе, при этом соотношение кОфе и экстра- рента составляет 1:15. В результате из 1 кг кофе получили 13,7 л экстракта с содержанием сухих веществ 39%.

Использование предлагаемого способа получения кофейного экстракта позволяет более полно утилизировать отходы кофейного производства из единицы отходов на 6-12%, сохранить качество, вкус и аромат, сэкономить водные ресурсы в 2-2,5 раза, сократить расход электроэнергии на 50% за счет использования экстракта, полученного после гидролиза твердой фракции кофе, для экстрагирования новой партии кофе.

Формула изобретения Способ получения кофейного экстракта, включающий первичное экстрагирование, раэ- деление твердой фракции и экстракта, гидролиз твердой фракции с получением вторичного экстракта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и сокращения энергозатрат, гидролиз твердой фракции проводят путем воздействия целлюлазно-геми- целлюлазного р-глюконазного и пектиназ- ного комплекса ферментов в количестве 0,1 - 1,0 на 100 г сухого вещества при 43- 63°С в т ечение 0,5-1,0 ч, а получетный вторичный экстракт используют в качестве экстрагента на первой стадии экстрагирования при соотношении кофе и экстрагента на первой стадии экстрагирования при соотношении кофе и экстрагента (1:10)-(1:15).

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и касается способа производства кофейного экстракта. Цель - повышение качества и сокращение энергозатрат. Кофейный экстракт получают следующим образом. Проводят первичную экстракцию кофе при 90-100°С в течение 3-5 мин при PH 4,7-5,0. Воду и кофе берут в соотношении 1:20-1:25. Отделяют экстракт. Твердую фракцию подвергают гидролизу путем воздействия целлюлозногемицеллюлазного, В - глюканазного и пектиназного комплекса ферментов в количестве 0,1-1,0 % на 100 г сухого вещества при 43-63°С в течение 0,5-1,0 ч при PH 4,7-5,0 при постоянном перемешивании. Соотношение твердой фракции и ферментного раствора составляет 1:15-1:20 на сухое вещество. Полученный вторичный экстракт используют для экстракции кофе при первичном экстрагировании. Соотношение кофе и экстрагента составляет при этом 1:10-1:15.