Спосіб отримання екстракту розчинної кави з використанням ферментів

1. Композиція кавового напою або продукту, що не є напоєм, яка не містить значної кількості масла і нерозчинних частинок, що містить: (a) щонайменше 15 % загальної манози від загальної ваги розчинних речовин кави, при цьому вміст вільної манози складає менше 50 % від загального вмісту манози, і (b) менше 1000 м. ч. (мільйонних частин) 5гідроксиметилфурфуралу (5-HMF) від загальних розчинних речовин кави. 2. Композиція за п. 1, в якій вміст вільної манози складає менше 30 %, переважно менше 20 %, від загальної манози. 3. Композиція за п. 1 або 2, в якій вміст 5-HMF складає менше 750 м. ч., переважно менше 500 м. ч., більш переважно менше 250 м. ч., від загальної ваги сухих речовин кави. 4. Композиція за будь-яким з пп. 1-3, що містить целоолігосахариди аж до 10 % від загальної ваги розчинних речовин кави. 5. Композиція за будь-яким з пп. 1-4, що являє собою дегідратовану розчинну каву; готову до вживання каву; композицію у вигляді сухої суміші; композицію у вигляді рідкої суміші, заморожену композицію або композицію рідкого концентрату. 6. Композиція за будь-яким з пп. 1-5, яка по суті не містить ферменту. 7. Спосіб отримання екстракту розчинної кави, що передбачає стадії: (і) об'єднання обсмаженої і розмеленої кави з водою, (іі) додавання маназ або сумішей маназ і целюлаз, 2 (19) 1 3 94415 4 17. Спосіб за будь-яким з пп. 7-16, в якому мокрий помел проводять в дві стадії, причому першу стадію проводять до досягнення середнього розміру частинок від 100 до 200 мкм, а другу стадію проводять до досягнення середнього розміру частинок від 10 до 150 мкм, переважно від 15 до 75 мкм. 18. Спосіб за будь-яким з пп. 7-17, в якому як гідролази використовують карбогідрази або протеази. 19. Спосіб за п. 18, в якому як карбогідрази використовують манази або целюлази або суміш з них. 20. Спосіб за п. 18 або 19, в якому використовують суміш щонайменше однієї манази, щонайменше однієї целюлази і щонайменше однієї протеази. 21. Спосіб за п. 20, в якому вказані суміші ферментів діють синергетично, знижуючи фізичний об'єм нерозчинного залишку, що залишається після відділення екстракту. 22. Спосіб за п. 20, в якому вказані ферменти по суті не містять дисахаридів. 23. Спосіб за будь-яким з пп. 7-22, в якому спосіб проводять періодичним чином. 24. Спосіб за п. 23, в якому реакційну суміш розділяють на рідкий екстракт зі значно зниженим вмістом нерозчинних речовин і потік нерозчинних речовин після по суті завершення ферментативної реакції і перед стадією мембранного відділення. 25. Спосіб за будь-яким з пп. 7-22, в якому спосіб проводять напівбезперервним чином, причому пермеат видаляють доти, поки об'єм суміші поменшає до точки, при якій в'язкість або втрата натиску стають високими, при досягненні цієї точки видаляють певну частину ретентату і подають свіжу суспензію кави і додають свіжий фермент. 26. Спосіб за будь-яким з пп. 7-22, в якому спосіб проводять безперервно, шляхом безперервного додання свіжої суспензії і ферменту і безперервного витягання однакового об'єму ретентату з рециркуляційного потоку. 27. Спосіб за будь-яким з пп. 7-26, в якому розмір пор мембран складає менше 0,8 мкм. 28. Спосіб за будь-яким з пп. 7-27, в якому вказане відділення проводять при вмісті щонайменше 1-10 % сухих речовин тонкорозмеленої кави в потоці, що подається на мембранний пристрій. 29. Спосіб за будь-яким з пп. 7-28, в якому осередок для перехресно-потокової фільтрації з напівпроникною мембраною включає мікрофільтраційні і ультрафільтраційні мембрани з порогом відсікання по молекулярній масі від близько 20000 до близько 100000, переважно від близько 30000 до близько 50000. 30. Спосіб за будь-яким з пп. 7-29, в якому осередок для перехресно-потокової фільтрації з напівпроникною мембраною включає порожнистоволоконний фільтруючий вузол, спіральновитий вузол або вузол з плоских пластин. 31. Спосіб за будь-яким з пп. 7-30, в якому мембранне відділення проводять в дві стадії, при цьому пермеат, що пройшов осередок для перехресно-потокової фільтрації з напівпроникною мікрофільтраційною мембраною, додатково пропускають на другій стадії через перехреснопотоковий ультрафільтраційний осередок з порогом відсікання по молекулярній масі від 20000 до 100000, переважно від 30000 до 50000. 32. Спосіб за будь-яким з пп. 7-31, в якому подрібнений матеріал після ферментативної екстракції піддають подальшій обробці другою ферментативною реакцією з використанням галактанази і/або стадії термогідролізу при температурі від 100 °С до 180 °С. 33. Спосіб за п. 32, в якому галактаназу вводять після того, як гідролізовано близько 7 % манану. 34. Спосіб за п. 31 або 32, в якому подрібнений матеріал відділяють на стадії традиційного відділення і/або на стадії мембранного відділення. 35. Спосіб за п. 34, в якому отриманий екстракт об'єднують з іншими екстрактами, отриманими способами за будь-яким з пп. 7-34. 36. Екстракт розчинної кави, отриманий способом за будь-яким з пп. 7-35. 37. Спосіб за будь-яким з пп. 7-35, в якому отриманий екстракт розчинної кави містить менше 1000 м. ч. 5-HMF. 38. Композиція кавового напою або продукту, що не є напоєм, що містить екстракт розчинної кави за п. 36. Даний винахід стосується способу отримання екстрактів розчинної кави з допомогою гідролази і кавових продуктів, отриманих таким способом. Промислову розчинну каву, як правило, отримують з використанням постадійної термообробки, комбінації стадій зволоження, екстракції, гідролізу, що дозволяє розчинити високий процент сухих речовин обсмаженої і розмеленої кави. Дуже високі температури, необхідні для термогідролізу, ведуть до появи неприємного аромату і є дуже витратними і капіталомісткими процесами. Повідомлялося про різні спроби застосування ферментативної обробки карбогідразами для отримання розчинної кави з метою поліпшення якості продукту і зниження витрат. У JP-74012710 описується отримання розчинної кави за допомогою обробки бобів кави розчинами, що містять целюлазу. Суміші геміцелюлаз отримують ферментацією бульйону грибками, такими як Rhizopus niveus, очищають з використанням іонообмінних смол для відділення небажаних домішок, таких як протеаза і амілаза. Очищені геміцелюлазні суміші потім використовують для розчинення обсмаженої кави сухого помелу. У патенті США 4983408 описана обробка парою обсмаженої і розмеленої кави при температурі від близько 220°С до 250°С протягом від 1 до 10 хвилин з подальшим швидким скиданням тиску для активування кави перед обробкою щонайменше одним ферментом з класів протеаз, целюлаз, 5 пектиназ, лігніназ, целобіаз і ліпаз при температурі від 30°С до 60°С протягом від 1 до 6 годин. Таке активування за допомогою «висадження парою» є добре відомою попередньою обробкою лігноцелюлозної біомаси перед ферментативною обробкою і описується, наприклад, в патенті США 4133207 і патенті США 4461648. При даному способі відбувається теплове пошкодження проміжних продуктів виробництва, вихід продукту недостатній і не перевищує вихід продукту при використанні традиційного термогідролізу. У SU 1597151 описується спосіб отримання екстракту кави, причому первинний екстракт отримують екстрагуванням кави гарячою водою при температурі від 90°С до 100°С протягом від 3 до 5 хвилин при рН від 4,7 до 5,0. Екстракт відділяють і фракцію сухих речовин піддають гідролізу доданням комплексу ферментів (3-глюканази і пектинази в кількості від 0,1 до 1% на 100 г сухої речовини при температурі від 43°С до 63°С протягом від 0,5 до 1 години при рН від 4,7 до 5,0 при безперервному перемішуванні. Вторинний екстракт отримують аналогічним способом, потім комбінують його з первинним екстрактом кави. Вказується, що спосіб підвищує якість розчинної кави і знижуються енерговитрати. У японській патентній заявці JP 2005-065558 А описується спосіб підвищення ефективності процесу надтонкого помелу обсмаженої кави (спосіб застосовують для зменшення розміру частинок сухих речовин) з отриманням частинок обсмаженої і розмеленої кави, які легко диспергуються і/або суспендуються в гарячій воді, з отриманням напою з гладким смаковим відчуттям у роті при вживанні. Розмелена кава має груборозмелені частинки з розміром від 500 до 1000 мкм і контактує у водній суспензії з ферментом, як правило, маназою для зниження в'язкості обсмаженої і розмеленої кави у воді з отриманням більш ефективного надтонкого помелу, або зменшення розміру частинок. Потім фермент деактивують нагріванням суспензії кави аж до температури 130°С перед процесом надтонкого помелу. У кінцевому результаті зменшують розмір частинок від 1 до 10 мкм. Не описується проведення стадії мембранного відділення і зниження неприємного аромату, такого як 5гідроксиметил фурфурал. Незважаючи на те, що описані вище способи мають переваги, вони мають певні недоліки: 1. Неефективна попередня обробка кавового матеріалу, такого як сухий помел, є причиною недостатнього виходу продукту; 2. Висадження парою є причиною додаткового і непотрібного теплового розкладання і пов'язане з появою неприємного аромату; 3. Не передбачається відділення ферменту від кінцевого продукту і його повторне застосування; 4. У міру того, як відбувається реакція, сахариди з більш маленькими молекулами нагромаджуються і можуть надавати на ферменти «інгібування за принципом зворотного зв'язку», сповільнюючи швидкість реакції і повне перетворення. Об'єктом даного винаходу є спосіб отримання екстракту розчинної кави ферментативним способом, що не має описаних вище недоліків. 94415 6 Короткий опис винаходу Даний винахід стосується способу отримання розчинного екстракту кави, який одночасно забезпечує оптимальний вихід продукту і знижує теплове розкладання, що включає стадії: (і) об'єднання обсмаженої і розмеленої кави з водою, (іі) додання гідролазних ферментів, (ііі) мокрого помелу до середнього розміру частинок від близько 10 до близько 250 мкм, причому переважно 90% частинок мають розмір менше 150 мкм, (iv) обробки реакційної суміші впливом температури в межах від близько 20°С до близько 90°С, переважно від близько 50°С до близько 60°С, і (v) циркуляції реакційної суміші через перехресно-потокову фільтраційну установку з напівпроникними мембранами, де екстракт розчинної кави отримують у вигляді пермеату. Даний винахід також стосується кавопродуктів, що отримуються цим способом, із зниженим вмістом 5-гідроксиметил фурфуралу (5-HMF) менше близько 1000 м.ч. (мільйонних частин) із загальним вмістом манози, що перевищує 15% від загальної ваги сухих розчинних речовин кави. Даний винахід стосується способу, в якому екстракт кави отримують тонким мокрим помелом кавових бобів або помелом кави або попередньою екстракцією кавового подрібненого матеріалу гідролазами, переважно карбоксигідразами або протеазами, наприклад, глюканазами і маназами або сумішами з них; суміші переважно включають манази, целюлази і протеази, причому ферменти утримуються в реакційній зоні, переважно за допомогою використання мембранного пристрою таким чином, що кінцевий екстракт по суті відділений від ферменту, масла або частинок, і де фермент(и) при відповідних умовах можуть бути повторно використані. Цей спосіб може бути здійснений періодично, безперервно або напівбезперервно і так, що ферментна реакція і мембранне розділення проходять одночасно і разом або так, що реакція і розділення проводяться не одночасно. Потенційні переваги такого ферментативного способу полягають в поліпшеному ароматі, завдяки відсутності неприємного аромату, що отримується в процесі високотемпературної обробки, потенційно високому виході продукту і полегшенні технологічного процесу, і низькій капіталоємності. Крім того, спосіб за винаходом забезпечує декілька переваг в порівнянні з попереднім рівнем техніки: 1. За рахунок застосування сухих речовин кави тонкого мокрого помелу і високо активних гідролаз може бути досягнута розчинність, порівнянна або перевершуюча розчинність, яка отримується при термообробці і ферментативній обробці з попереднього рівня техніки, описаного тут вище. 2. Фермент ефективно іммобілізований в реакційній зоні, крім того, фермент не переходить в продукт, і ферменти, що залишилися, можуть бути повторно використані, і в способі масло і частинки не містять екстракту кави. 3. Оскільки фермент не переходить в продукт, відсутня стадія деактивації ферменту. 7 Даний спосіб може бути застосований до свіжої обсмаженої і розмеленої кави або обсмаженого кавового подрібненого матеріалу, який вже був екстрагований водою. Посилання на проведення способу екстракції можуть бути знайдені в «Coffee Technology» by Sivetz, Desrosier (1979, The AVI publishing Co. Inc.). Даний спосіб також можна застосувати до подрібненого матеріалу, отриманого при традиційному способі отримання розчинної кави. Вищезгадана обсмажена кава, як правило, розмелена і (термічно) екстрагована водою із застосуванням багатостадійного процесу. Посилання на проведення способу екстракції можуть бути знайдені в «Coffee Technology» by Sivetz, Desrosier (1979, The AVI publishing Co. Inc.) або в ЕР 0489401. Для попереднього рівня техніки традиційним є двостадійний процес виробництва, де перша стадія включає зволоження кавового подрібненого матеріалу, витягання аромату і екстракцію розчинних компонентів (таких як, кофеїн, мінеральні речовини, прості цукри). Друга стадія являє собою, як правило, стадію гідролізу, на якому великі молекули біополімерів кави і пов'язані компоненти розділяються на більш дрібні водорозчинні компоненти. На першій стадії обсмажену каву екстрагують водою при температурі 100°С або нижче. Подрібнений матеріал зі стадії екстракції, який називається «атмосферно екстрагованим подрібненим матеріалом», потім екстрагують перегрітою парою при температурі в інтервалі від 140°С до 180°С або, як в способі, описаному в ЕР 0363529, температура пари, що складає близько 220°С, використовується для ефективного гідролізу манану, одного з природних біополімерів кави. Частково екстраговані подрібнені матеріали зі стадії екстракції перегрітою парою звичайно називають «перегрітими подрібненими матеріалами». Якщо в способі за винаходом застосовують частково екстрагований подрібнений матеріал, екстракція може бути проведена введенням обсмаженої і розмеленої кави із середнім розміром частинок близько 900 мікрон в змішувальний танк з водяною сорочкою, причому співвідношення сухих речовин до води складає близько 1:5. Суспензію перемішують, нагрівають прямим обігрівом до температури менше близько 140°С, переважно в межах від близько 85°С до близько 90°С, і витримують близько 30 хвилин при цій температурі. Потім суспензію вивантажують з місткості, і отримані в результаті подрібнений матеріал і екстракт розділяють з використанням фільтра. Екстракт отримують об'єднанням з екстрактом, отриманим способом за винаходом з частково екстрагованого подрібненого матеріалу. Спосіб за винаходом може бути застосований, головним чином, до обсмаженої і розмеленої кави, що включає обсмажені боби, розмелені до середнього розміру частинок в інтервалі від близько 500 до близько 5000 мкм, переважно в інтервалі від близько 500 до близько 900 мкм. Крім того, в спосіб за винаходом може бути введений процес керування ароматом на стадії попередньої обробки для того, щоб відновити ароматичні сполуки кави або ароматичні складові 94415 8 кави перед стадіями екстракції і/або гідролізу. Застосовувані процеси включають, але не обмежуються процесами, описаними в ЕР 0489401. Практичне здійснення включає зволоження обсмаженої і розмеленої кави водою в місткості в співвідношенні близько 1:0,5 по масі. Місткість знаходиться під вакуумом (наприклад, близько 150 мбар), і потім застосовують пару низького тиску (близько 2,5 бар надмірного тиску) на шар зволоженого подрібненого матеріалу протягом від близько 4 до 8 хвилин для випаровування ароматичних сполук з обсмаженої і розмеленої кави. Витягнуті леткі сполуки конденсують, наприклад, при температурі близько 5°С і втримують (зберігають) для подальшого додавання в екстракти або екстраговані речовини. Даний спосіб може бути здійснений на обсмаженій каві, яка була очищена парою при низькому тиску для екстракції летких компонентів аромату, як описано вище. В об'єм даного винаходу входить застосування способу з будь-яким типом кавового подрібненого матеріалу, який може бути гідролізований способом, відомим фахівцеві в даній галузі техніки, таким як знежирений кавовий подрібнений матеріал, декофеїнований кавовий подрібнений матеріал і т.п. На одній стадії даного способу свіжі або піддані попередній обробці обсмажені кавові боби або екстрагований кавовий подрібнений матеріал, отриманий атмосферною екстракцією і/або термічною екстракцією перегрітою парою, піддають мокрому помелу з отриманням частинок зі середнім розміром від близько 10 до близько 250 мкм, переважно від близько 15 до близько 75 мкм. Також може бути застосований постадійний мокрий помел кави, наприклад, первинний помел мокрий або сухий до середнього розміру частинок 200500 мкм, з подальшим тонким мокрим помелом до необхідних розмірів від близько 10 до близько 200 мкм, але також можливе проведення вологого помелу до переважного розміру в одну стадію, як описано вище. Незалежно від кількості стадій, вологий помел ведуть до отримання сумарного розподілу розмірів частинок, при якому розмір 90% частинок складає менше 150 мкм, переважно менше 100 мкм, більш переважно менше 50 мкм. Таким чином, за винаходом мультимодальний розподіл являє собою постадійний помел або безперервний помел до отримання необхідного розподілу розмірів частинок. Важливо зазначити, що сухий помел не володіє необхідними перевагами виходу продукту. Несподівано для даного винаходу виявилося дуже важливо, щоб обсмажену і розмелену каву розмелювали мокрим помелом. Переваги мокрого помелу ясні з кількісних показників в прикладі 8. Для проведення мокрого помелу і подальшої ферментативної екстракції подрібнений матеріал розводять водою до вмісту від близько 5 до 40% сухих речовин. Для першої стадії помелу може бути використана роторно/статорний млин, наприклад, Ross Model ME-430XS-6 (Charles Ross & Sons, Hauppage NY, USA), хоча підходять також інші млини, наприклад, колоїдні млини, такі як 9 (Charlotte SD-2 9BRADMAN-Lake, Charlotte NC, USA) або Dispax DRS-2000-5 (IKAUSA). Як правило, прийнятний будь-який пристрій, на якому можна провести мокрий помел з отриманням частинок необхідного розміру, і він може бути включений в групу роторно/статорних пристроїв; засоби для проведення помелу містять засоби для грубого помелу, конусні млини або інші пристрої зсувного зусилля, такі як ультразвукові і кавітаційні пристрої. Крім того, для даного типу пристроїв розмір частинок при обробці або кінцевий розмір частинок кави може варіювати в залежності від робочих параметрів, таких як частота обертання, продуктивність по каві, розміру і формі засобу (наприклад, для мікромлинів), номера роторно/статорного сита або подібного зсувного пристрою. Середній розмір частинок подрібненого матеріалу знижений до розміру від близько 100 до близько 200 мкм на першій стадії мокрого помелу. Суспензію розмеленої кави потім направляють на другу стадію мокрого помелу, наприклад, в горизонтальний пристрій для помелу, оснащений цирконієвими кульками розміром 1-2 мм, наприклад, KDL-Pilot Dynomill (Premier Mills, NY). До інших придатних млинів належать, наприклад, Atomill (Peterson Machine, Ontario) або the Enzo Zinger SV-4 (Morehouse Cowles). Вибір приведених тут млинів не обмежує об'єм даного винаходу. Середній розмір частинок кавового подрібненого матеріалу додатково знижується на другій стадії мокрого помелу до розмірів в межах від близько 10 до 150 мкм, переважно від 15 до 75 мкм. Розподіл розмірів частинок кави мокрого помелу включає переважно близько 90% або 95% частинок