Спосіб одержання кавового екстракту із необсмажених зерен кави

Реферат: Винахід належить способу одержання кавового екстракту, який передбачає а) теплову обробку необсмажених кавових зерен при температурі від 100 °C до 180 °C протягом принаймні 5 хвилин із додержанням рівня вологості між 6 % і 50 % загальної маси кавових зерен, і б) екстрагування оброблених згідно зі стадією а) кавових зерен для одержання рідкого кавового екстракту, причому кавові зерна і/або кавовий екстракт не піддають обсмажуванню. Винахід належить також до капсули для приготування напою. UA 111058 C2 (12) UA 111058 C2 UA 111058 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь винаходу Даний винахід стосується способу одержання екстракту необсмаженої кави, який відрізняється тим, що необсмажені кавові зерна піддають тепловій обробці та екстрагують. Рівень техніки Каву традиційно споживають, в основному, через її смак і аромат та/або стимулюючий ефект кофеїну. Специфічний смак та аромат у великій мірі утворюється завдяки обсмажуванню кавових зерен. В останні роки все більша кількість наукової літератури відзначає корисні ефекти антиоксидантів у харчових продуктах. Кава містить у великих кількостях антиоксиданти, наприклад, хлорогенові кислоти, і може бути важливим джерелом антиоксидантів у раціоні. Однак, відомо, що хлорогенові кислоти розщеплюються під час обсмажування кави. Екстракти необсмаженої кави застосовують у харчових добавках і як добавку до харчових продуктів і напоїв для забезпечення збільшеної кількості антиоксидантів. ЕР1674106А1 розкриває дієтичну композицію із екстрактом необсмаженої кави. Кавовий напій, зварений безпосередньо із необсмажених кавових зерен, не має характерного смаку та аромату, які, як правило, притаманні каві. WO 2006/108578 розкриває кавовий продукт, вироблений із комбінації обсмаженої та необсмаженої кави, який поєднує високі рівні антиоксидантів необсмаженої кави та смак і аромат обсмаженої кави. Коли мелені необсмажені кавові зерна екстрагують, екстракт може містити нативні білки, що можуть викликати алергічні реакції у деяких людей. Існує потреба у напоях на основі кави, багатих на антиоксиданти, що мають приємний та привабливий смак і аромат, та у способі екстрагування мелених необсмажених кавових зерен без екстрагування нативних білків із алергічними властивостями. Суть винаходу Автори винаходу встановили, що екстрагування необсмажених кавових зерен, підданих тепловій обробці, але не підданих обсмажуванню, забезпечує кавовий екстракт, багатий на антиоксиданти, із новим приємним і привабливим смаком і ароматом. Відтак, даний винахід стосується способу одержання кавового екстракту, що передбачає: а) теплову обробку необсмажених кавових зерен при температурі від 100 °C до 180 °C протягом принаймні 5 хвилин із додержанням рівня вологості між 6 % і 50 % загальної маси кавових зерен; і б) екстрагування оброблених згідно стадії "а" кавових зерен для одержання рідкого кавового екстракту; який відрізняється тим, що кавові зерна і/або кавовий екстракт не піддають обсмажуванню. Винахід також стосується капсули для приготування напою. Детальний опис винаходу Відповідно до даного винаходу необсмажені кавові зерна піддають тепловій обробці. Під терміном "необсмажені кавові зерна" розуміють сирі кавові зерна, які не були обсмажені або піддані іншим видам сильної теплової обробки. Виробництво необсмажених кавових зерен добре відомо з рівня техніки і передбачає відділення оболонки і шарів м'якоті, що оточують зерно, від кавового плода, залишаючи сире кавове зерно. Зерно може бути промите та висушене. Необсмажені кавові зерна відповідно до винаходу можуть бути кавовим зерном будьякого виду, наприклад, Арабіка або Робуста. Теплова обробка Теплову обробку необсмажених зерен можна здійснювати будь-яким придатним способом, утримуючи вологість у зернах на бажаному рівні. В переважному варіанті втілення винаходу теплову обробку здійснюють шляхом контакту необсмажених кавових зерен із парою. Теплову обробку можливо здійснити у закритій камері, де тиск підвищується при підвищенні температури, або, наприклад, при атмосферному тиску. В переважному варіанті втілення винаходу в нагрівальній камері утворена атмосфера насиченої пари. Обробку здійснюють при температурі від 100 °C до 180 °C, переважно від 120 °C до 160 °C, найпереважніше від 130 °C до 160 °C. Обробку здійснюють протягом принаймні 5 хвилин, переважно від 5 до 180 хвилин. Тривалість обробки може залежати від температури обробки. В одному з варіантів втілення обробку здійснюють при температурі від 100 °C до 130 °C протягом 15-180 хвилин, переважно протягом 25-180 хвилин. В іншому варіанті втілення обробку здійснюють при температурі від 130 °C до 160 °C протягом 20-120 хвилин, переважно протягом 30-90 хвилин. Під час обробки вміст вологи в кавових зернах утримують на рівні між 6 % і 50 % (масові %). В такий спосіб кавові зерна зберігають вологість без утворення великої кількості вільної рідини. Такий рівень вологості забезпечує, що під час теплової обробки екстракція не відбувається. В переважному варіанті втілення вологість утримують на рівні від 6 % до 30 %, більш переважно від 6 % до 20 %, найпереважніше від 8 % до 15 %. Необсмажені кавові зерна, піддані тепловій обробці, можуть бути цільними або меленими кавовими зернами. Мелені зерна можуть бути одержані способами, відомими з рівня техніки щодо помелу кавових зерен. Наприклад, необсмажені кавові зерна можна піддати помелу до 1 UA 111058 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або після теплової обробки. В переважному варіанті втілення необсмажені кавові зерна піддають тепловій обробці у вигляді цілих зерен. Після теплової обробки зерна можна висушити, наприклад, якщо піддані тепловій обробці зерна будуть зберігатися до стадії екстрагування. Сушіння можна виконати будь-яким придатним способом, за умови того, що обсмажування не здійснюється. Якщо виконують сушіння, переважно, щоб температура під час сушіння не перевищувала 180 °C. Екстрагування Необсмажені кавові зерна, піддані тепловій обробці згідно винаходу, екстрагують для одержання рідкого кавового екстракту. Екстрагування оброблених необсмажених кавових зерен можна виконати будь-яким придатним способом, наприклад, із застосуванням води, етанолу, або будь-якого іншого придатного розчинника. В переважному варіанті втілення піддані тепловій обробці кавові зерна екстрагують водним розчином, наприклад, водою, або кавовим екстрактом на водній основі. Екстрагування кавових зерен добре відоме з рівня техніки і може здійснюватися, наприклад, способами, описаними у ЕР0826308 і/або ЕР0916267. Піддані тепловій обробці необсмажені кавові зерна, які потрібно екстрагувати, можуть бути цільними або меленими. Якщо цільні необсмажені кавові зерна пройшли стадію теплової обробки, їх можна помолоти до екстрагування або екстрагувати безпосередньо цільні зерна. Таким чином, у способі згідно винаходу необсмажені кавові зерна можуть бути помелені до або після теплової обробки, або вони можуть залишатися цільними під час способу згідно винаходу. Одержаний екстракт необсмаженої кави можна додатково концентрувати, наприклад, шляхом фільтрації або випаровування, і/або його можливо висушити до порошку, наприклад, розпилювальним сушінням або сублімацією. В одному з варіантів втілення винаходу екстрагування здійснюють у кавоварці для домашнього застосування, або для застосування у кафетерії, ресторані, барі тощо. Такі кавоварки та їх робота добре відомі з рівня техніки. Це може бути, наприклад, звичайна фільтрувальна кавоварка, або машина для приготування кави або напоїв для екстрагування речовини в капсулі. Такі машини добре відомі з рівня техніки, і, як правило, в них застосовують капсули із речовиною для приготування напою, наприклад, обсмаженою і меленою і/або розчинною кавою, яку можна екстрагувати або розвести рідиною, як правило, водою, яку інжектують у капсулу. Для цієї мети необсмажену каву, піддану тепловій обробці згідно винаходу, розміщують у придатній для цього капсулі для екстрагування. Придатні капсули добре відомі з рівня техніки, наприклад, з ЕР0512468. Відповідно, в одному з варіантів втілення винахід стосується капсули для приготування напою шляхом інжекції рідини, яка включає закриту камеру і засоби, що уможливлюють витікання напою, закрита камера зазначеної капсули містить мелені необсмажені кавові зерна, піддані тепловій обробці при температурі від 100 °C до 180 °C протягом принаймні 5 хвилин із дотриманням рівня вологості від 6 % до 50 % загальної маси кавових зерен, причому необсмажені кавові зерна не піддавали обсмажуванню. В переважному варіанті втілення винаходу об'єм закритої камери капсули становить від 10 до 100 мл, переважно від 20 до 60 мл. Обсмаження Необсмажені кавові зерна, піддані обробці способом згідно винаходу, і/або кавовий екстракт згідно винаходу, не піддають обсмажуванню до або після обробки способом згідно винаходу. Під обсмажуванням розмішують суху, або майже суху теплову обробку кавових зерен або кавового екстракту - протилежну обробці парою або обробці кавових зерен у воді, наприклад, під тиском. Під час обсмаження кавових зерен відбувається їх сушіння. Необсмажені зерна, як правило, включають приблизно 12-16 % води до обсмажування, а в результаті обсмажування рівень вологості зменшується, наприклад, до приблизно 2 %. Обсмажування, таким чином, відрізняється від теплової обробки у воді або парою. Метою обсмажування кави є, як правило, посилення специфічних нот аромату і присмаку, характерних для обсмаженої кави. Такі аромат і присмак є наслідком таких процесів, як піролізація твердих речових кави і реакції Майяра. В одному з варіантів втілення винаходу обсмажування означає теплову обробку при температурі вище 200 °C та рівні вологості нижче 4 % (масових), переважно нижче 3 %. Рівень вологості розуміють як кількість води, що міститься в кавових зернах або кавовому екстракті, які піддають обсмажуванню. Як пояснювалося вище, рівень вологості на початку обсмажування може бути вищим 4 %, але під час обсмажування рівень вологи зменшується до менше ніж 4 %, переважно менше 3 %. Хлорогенові кислоти Хлорогенові кислоти є сполуками із антиоксидантною активністю. Для цілей даного винаходу кількість хлорогенових кислот визначають як суму кількостей гомологів хлорогенової кислоти: 3-кофеілхінної кислоти (3-CQA), 4-кофеілхінної кислоти (4 2 UA 111058 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 CQA), 5-кофеілхінної кислоти (5-CQA), 3,4-дикофеілхінної кислоти (3,4-диСОА), 3,5дикофеілхінної кислоти (3,5-диСОА), 4,5-дикофеілхінної кислоти (4,5-диСОА), 4-ферулоілхінної (4-FQA), і 5-ферулоілхінної (5-FQA). Ізомери хлорогенових кислот можуть бути визначені високоефективною рідинною хроматографією із УФ-визначенням при 320 нм із застосуванням 5-CQA як зовнішнього стандарту для розрахунку концентрацій. Екстракт, приготований способом відповідно до даного винаходу, переважно, включає більше ніж 4 г хлорогенової кислоти на грам необсмажених кавових зерен, які екстрагують, більш переважно більше 5 г хлорогенових кислот на грам необсмажених кавових зерен, які екстрагують. Композиція харчового продукту або напою В одному з варіантів втілення способу згідно винаходу, спосіб додатково передбачає приготування композиції харчового продукту або напою з екстракту, одержаного шляхом теплової обробки і екстракції згідно винаходу. Композиція харчового продукту або напою відповідно до винаходу, включаючи корми для тварин, означає продукт, що може споживатися людиною або твариною, наприклад, напій, наприклад, кавовий напій, какаовий або шоколадний напій, солодовий напій, фруктовий або соковий напій, газований напій, безалкогольний напій, напій на молочній основі; спортивний харчовий продукт, наприклад, спортивний харчовий батончик, порошок або готовий до вживання напій; медичний харчовий продукт; молочний продукт, наприклад, молочний напій, йогурт або інший ферментований молочний продукт; морозиво; кондитерський виріб, наприклад, шоколадний виріб; функціональний харчовий продукт або напій, наприклад, продукт для схуднення, продукт для спалювання жиру, продукт для покращення розумових здібностей або профілактики розумових порушень, або продукт для покращення шкіри. Напій відповідно до винаходу може бути, наприклад, у формі порошку або рідкого концентрату для змішування із придатною рідиною, наприклад, водою або молоком, до споживання; або готовий до вживання напій. Якщо композиція напою має форму порошку, вона додатково може включати, наприклад, вершки, підсолоджувач, ароматизатори, і/або будь-який інший інгредієнт, придатний для включення у порошковидний продукт напою. Під готовим до вживання напоєм розуміють напій у рідкій формі, який готовий до споживання без додаткового додавання рідини. Напій відповідно до винаходу може включати будь-які інші придатні інгредієнти, відомі з рівня техніки для виробництва напоїв, наприклад, підсолоджувачі, наприклад, цукор, зокрема, інвертний цукор, фруктозу, глюкозу або будь-яку їх суміш, натуральний або штучний підсолоджувач; аромати і присмаки, наприклад, фрукти, колу, каву, аромат і/або присмак чаю; фруктовий або овочевий сік або пюре; молоко; стабілізатори; емульгатори; натуральні або штучні барвники; консерванти; антиоксиданти, наприклад, аскорбінову кислоту; тощо. Для досягнення бажаного рівня pH продукту може застосовуватися будь-яка придатна кислота або луг, наприклад, лимонна кислота або фосфорна кислота. Напій згідно винаходу може бути газованим, диоксид вуглецю можна додати будь-яким способом, відомим з рівня техніки. ПРИКЛАДИ Приклад 1 Цільні необсмажені зерна Робуста були піддані тепловій обробці парою при 135 °C протягом 60 хвилин. Оброблені зерна бути помелені із застосуванням змелювача Retsch Mill із вічком 2 мм. Мелені зерна були екстраговані із дистильованою водою двостадійним способом екстрації, спочатку при 100 °C протягом 10 хвилин, а потім при 180 °С протягом 10 хвилин. Одержаний екстракт сублімували. Контрольний зразок екстракту приготували шляхом помелу цільних необсмажених зерен Робуста і одержання екстракту, як описано вище, без попередньої теплової обробки. Вміст білку у зразках було проаналізовано гелевим електрофорезом (NuPAGE) за певною кількістю відомих білкових стандартів із молекулярною вагою від 2.5 до 200. В екстракті підданих тепловій обробці зерен нативних білків не виявлено, в той час як контрольний екстракт продемонстрував диски інтактних білків. Були одержані наступні дані виходу екстракції (% загальної кількості екстрагованих твердих речовин кави): 55 Перша стадія екстракції Друга стадія екстракції Всього Контрольний 20 19 39 Піддані тепловій обробці необсмажені зерна кави 22 21 43 3 UA 111058 C2 5 10 Приклад 2 Цільні необсмажені зерна кави Робуста були піддані тепловій обробці в різних умовах. Для кожного напою умов 10 кг необсмажених зерен були оброблені в автоклаві при часі, температурі та рівні вологості, наведених у таблиці нижче. Час нагрівання до досягнення бажаної температури становив від 4 до 12 хвилин. Після обробки кавові зерна були охолоджені у холодній воді у подвійному кожусі в автоклаві до 50 °С, час охолодження змінювався від 15 до 22 хвилин. Піддані тепловій обробці кавові зерна були помелені у змелювачі Freezer Mill 6800 до середнього розміру часток менше 100 мкм. Вологість була визначена висушуванням протягом 4 годин при 102 °C у печі. Змелені кавові зерна були екстраговані при 40 °C у 70 % водного метанолу із застосуванням екстрактора ASE200 Dionex. Хлорогенові кислоти (ХК) були визначені в екстракті шляхом хроматографічного виділення на пристрої Spherisorb ODS1 (250 4 мм ) із застосуванням градієнту вода/ацетонітрил/фосфат та УФ-визначені (320 нм). Результати надані нижче, вологість та хлорогенові кислоти (ХК) виражені як % первісної ваги необсмаженої кави. 15 Температура °С контрольний 120 120 120 120 120 контрольний 130 130 130 130 130 контрольний 140 140 140 140 140 контрольний 150 150 150 150 150 контрольний 160 160 160 160 160 контрольний 170 170 170 170 170 Час, хв… Вологість % 9.8 9.8 10.2 9.9 9.7 9.8 9.8 9.2 9.6 9.1 10.2 9.3 9.8 9.7 10.3 9.6 9.3 9.9 9.8 10.5 9.6 9.8 10.1 9.5 9.8 10.0 8.7 9.5 8.8 8.2 9.8 8.9 8.7 8.5 8.4 7.6 30 38 50 67 90 26 39 58 84 120 22 36 55 82 120 18 32 52 81 120 14 20 30 42 60 10 13 17 22 30 4 ХК % 10.82 10.01 10.08 9.43 9.50 9.68 10.82 9.87 9.25 8.73 8.92 7.96 10.82 9.38 8.56 7.70 7.18 6.87 10.82 8.31 7.92 7.09 6.24 5.42 10.82 7.52 6.96 6.10 5.74 4.81 10.82 6.17 5.56 5.67 5.09 4.57 UA 111058 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 1. Спосіб одержання кавового екстракту, який передбачає: а) теплову обробку необсмажених кавових зерен при температурі від 100 °C до 180 °C протягом принаймні 5 хвилин із додержанням рівня вологості між 6 % і 50 % загальної маси кавових зерен, і б) екстрагування оброблених згідно зі стадією а) кавових зерен для одержання рідкого кавового екстракту, який відрізняється тим, що кавові зерна і/або кавовий екстракт не піддають обсмажуванню. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що необсмажені кавові зерна піддають тепловій обробці при температурі від 130 °C і 160 °C протягом принаймні від 20 до 120 хвилин на стадії а). 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що теплову обробку згідно зі стадією а) здійснюють шляхом контактування необсмажених кавових зерен із парою. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який додатково передбачає помел кавових зерен до або після стадії а). 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що піддані тепловій обробці необсмажені кавові зерна екстрагують із водним розчином на стадії б). 6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який додатково передбачає висушування екстракту, одержаного на стадії б). 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що одержаний на стадії б) екстракт включає більше 4 г хлорогенових кислот на грам необсмажених кавових зерен, які екстрагують. 8. Капсула для приготування напою шляхом інжекції рідини, що включає закриту камеру і засоби, що уможливлюють витікання напою, закрита камера зазначеної капсули містить мелені необсмажені кавові зерна, які піддані тепловій обробці при температурі від 100 °C до 180 °C протягом принаймні 5 хвилин із утриманням вологості на рівні від 6 % до 50 % загальної маси кавових зерен, яка відрізняється тим, що необсмажені кавові зерна не піддають обсмажуванню. 9. Капсула за п. 8, яка відрізняється тим, що об'єм закритої камери становить від 10 до 100 мл. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5