Спосіб формування ліофілізованого розчинного кавового продукту

Реферат: Винахід стосується способу формування ліофілізованого розчинного кавового продукту, який включає етапи: і) формування концентрованого кавового екстракту, іі) спінення концентрованого кавового екстракту для утворення спіненого проміжного кавового продукту, ііі) подальше включення смаженої меленої кави у спінений проміжний кавовий продукт, iv) подальше заморожування спіненого проміжного кавового продукту для формування замороженого проміжного кавового продукту, v) подрібнення та просіювання замороженого кавового продукту для формування меленого проміжного кавового продукту, vi) сушіння проміжної меленої кави для отримання ліофілізованого розчинного кавового продукту, при цьому тонкий лід з етапу подрібнення та просіювання рециркулюють. UA 115771 C2 (12) UA 115771 C2 UA 115771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Даний винахід відноситься до способів формування розчинних кавових продуктів і продуктів, утворених таким чином. Рівень техніки Миттєво розчинні кавові продукти, такі як ліофілізована та висушена розпиленням розчинна кава, добре відомі. Такі продукти миттєво розчинної кави утворюються шляхом отримання рідкого екстракту кавового концентрату з кавових зерен (зазвичай відомого як кавовий лікер) через добре відомі процеси їх підсмажування та екстракції. Кавовий концентрат потім піддають різним етапам спінювання та сушіння для отримання сухого гранульованого кінцевого продукту, який може бути перетворений в кавовий напій шляхом додавання гарячої води. Відомий спосіб включення в розчинні кавові продукти відсотків смаженої меленої кави, для виробництва більш привабливого миттєво розчинного кавового продукту. Наприклад, WO2010/005604 описує різні розчинні кавові продукти, змішані з розчинних і мелених компонентів кави. RU2400098 описує спосіб отримання кавової композиції на основі миттєво розчинної ліофілізованої кави, в якій обсмажену мелену каву включають у проміжний рідкий кавовий концентрат перед його спінюванням і попереднім ліофільним сушінням. Даний Заявник виявив, що коли рівень смаженої меленої кави зростає вище приблизно 10 % за сухою масою розчинної кави, напій, виготовлений з розчинного кавового продукту, може мати шар темної піни на поверхні, що може призвести до неприємного враження споживача про залишок "брудного накипу" всередині чашки. Короткий опис сутності винаходу У даному описі, якщо інше не вимагається за контекстом, термін "обсмажена кава" означає кавову речовину, яка була підготовлена шляхом обсмаження зелених кавових зерен. Речовина може бути у формі смажених кавових зерен, або в якій-небудь іншій формі виробленого такою попередньою обробкою як розмелення, декафеїнізація, вичавлювання, тощо. Конкретні приклади смаженої кави включають смажені кавові зерна, смажений спечений експелер, смажену і подрібнену на пластівці каву. У даному описі, якщо інше не вимагається за контекстом, термін "смажена мелена кава" означає смажену кавову речовину, яка була предметом способу подрібнення з метою зменшення розміру частинок вихідної смаженої кавової речовини. Знову ж, якщо інше не вимагається за контекстом, процес подрібнення може включати в себе один або більше з процесів подрібнення, нарізування, пресування та розчавлення. У даному описі термін "сухий Helos розподіл частинок за розмірами D90" означає 90процентний показник за об'ємом розподілу частинок за розмірами, отриманий від дифракційного аналізатора розміру частинок Helos ™, що постачається фірмою Sympatec, Клаусталь-Целлерфельд, Німеччина. Тобто, D90 являє собою таку характеристику розподілу частинок за розміром, при якій 90 % частинок за об'ємом мають однаковий або менший характеристичний розмір. Крива може бути отримана для сухого зразка (позначається як "сухий Helos"). Helos є сенсорна система лазерного дифрактометра, яка застосовує цей метод оцінки розміру частинок у всьому діапазоні вимірювань від 0,1 мкм до 8750 мкм. Цей прилад призначений для аналізу розмірів частинок сухих і вологих зразків, тобто порошків, суспензій, емульсій або спреїв. Назва методу 50 Застосування Сухий PSD 45 Діапазон вимірювань 0.1 - 3500 мкм (1.8 - 250 мкм з R4) Пряме вимірювання розмеленого продукту Установки приладу для вимірювання мікро розмеленої кави Лінзи: R4 1.5 %рефракції, 20сек Дисперсія 100 % 4мм 3 бар Розподіл сухих частинок за розмірами вимірювався зі застосуванням HELOS/KF, R4 Lens, RODOS/M дисперсійної системи та VIBRI Feeder, виробництва компанії Sympatec GmbH. Даний винахід відноситься до способу формування ліофілізованого розчинного кавового продукту, що містить наступні етапи: i) формування концентрованого кавового екстракту; ii) піноутворення та, необов'язково, попереднє заморожування концентрованого кавового екстракту з утворенням спіненого та переважно попередньо замороженого кавового проміжного продукту; 1 UA 115771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 iii) подальше включення смаженої меленої кави у спінений та переважно попередньо заморожений проміжний кавовий продукт; iv) згодом заморожування спіненого та переважно попередньо замороженого проміжного кавового продукту до остаточно замороженого кавового продукту; v) подрібнення та просіювання замороженого кавового продукту, і сформування меленої проміжної кави; vi) сушіння меленої проміжної кави та отримання ліофілізованого розчинного кавового продукту. Переважно, було виявлено, що включення смаженої меленої кави після спінювання концентрованого екстракту кави допомагає зменшити і навіть виключити утворення шару темної піни, яка формує "брудний накип" при приготуванні напою. Хоча це і не доказано теоретично, вважається, що шар темної піни і "брудний накип" формується у відомих процесах за рахунок часткової екстракції розчинених твердих частинок зі смаженої меленої кави під час стадії змішування та зберігання перед спінюванням, і етапом попереднього заморожування. За процесами даного винаходу час між додаванням обсмаженої меленої кави та "фіксації" продукту шляхом сушіння виморожуванням або розпилювального сушіння знижується або зводиться до мінімуму, і це, як вважають, зменшує, або запобігає небажаній екстракції розчинених твердих частинок із смаженої меленої кави. При використанні попереднього заморожування це може бути здійснено в той самий час, як і спінення, або на окремій стадії процесу. Попереднє заморожування (інакше його називають охолодженням) може зменшити температуру попередньо замороженої кави до приблизно -6 °C до -10 °C з утворенням кристалів льоду в проміжному продукті. Переважно ліофілізований розчинний кавовий продукт містить від 10 до 30 % за сухою масою обсмаженої кави і від 70 до 90 % за сухою масою розчинної кави. Більше переважно 15 % за сухою масою обсмаженої кави і 85 % за сухою масою розчинної кави. Після етапу iii) спінений та переважно попередньо заморожений кавовий проміжний продукт, що має як додаток смажену мелену каву, може бути підданий подальшому спіненню та/або стадії (стадій) попереднього заморожування. Подальше піноутворення та/або стадії попереднього заморожування можуть здійснюватися як одночасно, так і в окремих стадіях процесу. Подальше попереднє заморожування може бути корисним для зменшення будь-якого підвищення температури у проміжній стадії, яка викликана додаванням і змішуванням смаженої меленої кави. Смажена мелена кава за даним винаходом може мати розподіл частинок за розміром сухий HELOS D90, що менше або дорівнює 40 мкм, переважно менше або дорівнює 30 мкм. Смажена мелена кава може бути отримана шляхом кріогенного розмелення, обертового розмелення, розмелення розпиленням або еквівалентним способом. Смажена мелена кава зі стадії iii) може бути надана як компонент змішаної суміші смаженої кави і розчинної кави, причому змішана суміш включена у проміжну спінену та переважно попередньо заморожену каву. У цьому випадку розчинна кава може включати каву висушену розпиленням, виморожуванням, або їх суміш. Переважно перемішана суміш містить від 10 до 80 % за сухою масою обсмаженої меленої кави і від 20 до 90 % за сухою масою розчинної кави; переважно, від 10 до 70 % за сухою масою обсмаженої меленої кави і від 30 до 90 % за сухою масою розчинної кави; більше переважно від 15 до 50 % за сухою масою обсмаженої кави першій та від 50 до 85 % за сухою масою розчинної кави. В одному прикладі перемішана суміш містить 50 % за сухою масою розчинної кави і 50 % за сухою масою смаженої меленої кави. Переважно, перемішана суміш має розподіл частинок за розміром сухий HELOS D90, що менше або дорівнює 40 мкм, більше переважно менше або дорівнює 30 мкм. Перемішана суміш може бути сумішшю, утвореною за наступними етапами: a) введення прекурсора частинок смаженої кави у камеру для розмелення; b) введення частинок розчинної кави у камеру для розмелення; c) введення струменю газу в камеру для розмелення для приведення в рух прекурсора частинок смаженої кави та частинок розчинної кави; d) отримання перемішаної суміші шляхом подрібнення частинок прекурсора смаженої кави за рахунок самозіткнення частинок прекурсора обсмаженої кави і частинок розчинної кави всередині камери для розмелення. Відповідний розпорошуючий млин для отримання перемішаної суміші є млин Jet-O-Mizer™, що поставляється компанією Fluid Energy Processing and Equipment Company, Телфорд, Пенсильванія, США. Іншим придатним млином є Hosokawa Alpine Fluid Bed Opposed Jet Mill-AFG, від компанії Hosakawa Micron Ltd, Ранкорн, Чешир, Великобританія. 2 UA 115771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Частинки прекурсора смаженої кави на стадії а) можуть бути при температурі від 5 до 30 градусів за Цельсієм. Переважно камера для розмелення не підлягає кріогенному охолодженню під час кроків b), c) і d). Струмінь газу в камері розмелення на стадії b) може бути азот, повітря або їх суміш. Переважно газ при температурі від -20 градусів Цельсія та при кімнатній температурі. Описані вище способи можуть додатково включати стадію зберігання перед стадією iv), щоб забезпечити кристалізацію кристалів льоду і зростання вже наявних кристалів льоду в проміжній спіненій та попередньо замороженій каві. Процеси, описані вище, можуть додатково включати рециркуляцію тонкого льоду від стадії подрібнення через суспензійний або еквівалентний змішувач. Даний винахід також поширюється на процес формування висушеного розпиленням розчинного кавового продукту, що містить наступні етапи: i) формування концентрованого кавового екстракту; ii) наступне включення смаженої меленої кави у концентрований кавовий екстракт; iii) необов'язкову фільтрацію та гомогенізацію концентрованого кавового екстракту з утворенням відфільтрованого та гомогенізованого кавового екстракту; iv) сушіння розпиленням концентрованого екстракту кави або відфільтрованого та гомогенізованого кавового екстракту для отримання висушеного розпиленням розчинного кавового продукту. Необов'язково, в цьому процесі перед стадією ii) додаткова стадія спінювання концентрованого екстракту кави може бути введена. Описані вище способи можуть додатково включати додавання одного або декількох додаткових компонентів до розчинного кавового продукту. Даний винахід поширюється на розчинний кавовий продукт, вироблений за допомогою процесів, описаних вище, а також на контейнер, що містить вказаний розчинний кавовий продукт. Контейнером може бути пляшка, банка, бляшанка, пакет для наповнення, саше, заклеюваний пакет, мішечки-фільтри або контейнер, придатний для використання в машині для приготування напоїв, таких як гнучка підкладка, утворена принаймні частково з фільтруючого матеріалу, або жорсткий, напівжорсткий або гнучкий картридж зроблений з повітряно- та водонепроникних матеріалів. Контейнер може додатково містити один або більше додаткових компонентів напою, таких як природні або штучні підсолоджувачі, молочні вершки або вершки на немолочній лактозній основі, рослинний жир, сироватковаті білки, емульгатори, стабілізатори, модифікованій крохмаль, носії, наповнювачі, ароматизатори, колоранти, живильні речовини, консерванти, добавки, що підвищують плинність, або піноутворюючі агенти. Даний винахід поширюється на машини для приготування напоїв у поєднанні щонайменше з одним контейнером, придатним для використання у зазначеній машині для приготування напоїв, таким як гнучка підкладка утворена принаймі частково з фільтруючого матеріалу, або жорсткого, напівжорсткого або гнучкого картриджа, утвореного в значній мірі з повітряно- і водонепроникних матеріалів, причому зазначений, щонайменше, один контейнер містить один або більше розчинних кавових продуктів, описаних вище. Даний винахід поширюється на спосіб виготовлення напою, який включає стадію змішування одного або більше розчинних кавових продуктів, описаних вище, з водною рідиною, переважно гарячою водою. Змішування може бути здійснене за допомогою машини для приготування напоїв. Альтернативно, перемішування може бути в ємності вручну. Короткий опис креслень Аспекти даного винаходу будуть описані тільки за допомогою прикладу з посиланням на додані креслення, на яких: На Фіг. 1 представлена блок-схема, що ілюструє процес формування ліофілізованого розчинного кавового продукту, як описано в спільно поданій РСТ заявці заявника, PCT/US2011/044127; Фіг. 2 представляє блок-схему, що ілюструє модифікований процес виробництва ліофілізованого розчинного кавового продукту; Фіг. 3 представляє блок-схему, що ілюструє процес формування ліофілізованого розчинного кавового продукту у відповідності до першого аспекту даного винаходу; Фіг. 4 представляє блок-схему, що ілюструє процес формування ліофілізованого розчинного кавового продукту у відповідності до другого аспекту даного винаходу; і Фіг. 5 представляє блок-схему, що ілюструє процес формування ліофілізованого розчинного кавового продукту в у відповідності до третього аспекту даного винаходу. 3 UA 115771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Детальний опис винаходу У наступних процесах описується додавання "смаженої меленої кави 40". У будь-якому випадку смажена мелена кава 40 може бути чистою смаженою меленою кавою або може бути компонентом фізичної суміші смаженої кави і розчинної кави, яка сама по собі додається у процесі. Спосіб одержання ліофілізованого розчинного кавового продукту, як описано в спільно поданій РСТ заявці заявника PCT/US2011/044127, показаний на Фіг. 1. Концентрований кавовий екстракт 30 (ароматизований або неароматизований) змішується зі смаженою меленою кавою 40 з використанням високошвидкісного змішувача 31 до проведення кроку 33 - спінювання та попереднього охолодження. Після спінювання та попереднього охолодження, проміжний продукт заморожують у стрічковій морозильній камері, подрібнюють та просівають на кроці 35, щоб отримати розмір частинок у діапазоні від 0,3 до 3,5 мм, як альтернатива від 0,3 до 2,5 мм, як альтернатива від 0,3 до 1,5 мм. Проміжний продукт сушать у вакуумі на етапі 36 для отримання ліофілізованого продукту розчинної кави 37. На Фіг. 2 показаний модифікований процес у порівнянні з Фіг. 1, в якому додатково, за бажанням, вводять крок кристалізації 34 відразу після спінювання та попереднього заморожування 33, щоб сформувати і виростити кристали льоду в проміжному продукті до кроку ліофілізованого сушіння. Крім того, додатково можна ввести рециркуляцію тонкого льоду 41 з подрібненням і просіюванням на етапі 35. Тонкий лід 41 змішують з концентрованим кавовим екстрактом із використанням змішувача суспензій 32. На Фіг. 3 показаний спосіб згідно з першим аспектом даного винаходу, в якому концентрований екстракт кави 30 (ароматизований або неароматизований) спінюють на стадії 50, а потім обсмажену мелену каву 40 включають з використанням високошвидкісного змішувача 31. Зазвичай температура спіненого проміжного продукту, в якому включена обсмажена мелена кава 40 буде від 5 °C до 20 °C. Далі, при необхідності, тонкий лід 41 додають з використанням змішувача суспензії 32. Проміжний продукт потім піддають вторинному кроку спінювання 33, який, за бажанням, може включати попереднє заморожування проміжного продукту. Проміжний продукт потім подають в кристалізатор 34 і зберігають там протягом від 30 до 90 хвилин, щоб забезпечити можливість росту кристалів льоду. Далі проміжний заморожений продукт заморожують у стрічковій морозильній камері, подрібнюють та просівають на кроці 35, щоб отримати розмір частинок у діапазоні від 0,3 до 3,5 мм, альтернативно від 0,3 до 2,5 мм, альтернативно 0,3 до 1,5 мм. Тонкий лід 41 можливо рециркулювати. На Фіг. 4 показаний спосіб згідно з другим аспектом даного винаходу, в якому до концентрованого екстракту кави 30 (ароматизованого або неароматизованого) за бажанням додають тонкий лід 41 із використанням змішувача суспензії 32. Потім до екстракту, спіненого та переважно попередньо замороженого на стадії 33, додають смажену мелену каву 40 з використанням високошвидкісного змішувача 31. Зазвичай температура спіненого та попередньо замороженого (якщо є) проміжного продукту, в який включена смажена мелена кава 40, буде від -5 °C до 5 °C. Проміжний продукт потім піддається вторинному заморожуванню (охолодженню), крок 51. Проміжний продукт потім передається до кристалізатора 34 та зберігається там протягом від 30 до 90 хвилин для забезпечення росту кристалів льоду. Далі проміжний продукт, заморожений на стрічковій морозильній камері, подрібнюють та просівають на кроці 35, щоб отримати розмір частинок у діапазоні від 0,3 до 3,5 мм, альтернативно від 0,3 до 2,5 мм, альтернативно 0,3 до 1,5 мм. Тонкий лід 41 можливо рециркулювати. Проміжний продукт потім сушать у вакуумі на етапі 36 для отримання ліофілізованого продукту розчинної кави 37. На Фіг. 5 показаний спосіб згідно з третім аспектом даного винаходу, в якому до концентрованого екстракту кави 30 (ароматизованого або неароматизованого) за бажанням додають тонкий лід 41 із використанням змішувача суспензії 32. Потім екстракт спінюють та переважно попередньо заморожують на стадії 33. Смажену мелену каву 40 потім послідовно включають з використанням високошвидкісного змішувача 31. Зазвичай температура спіненого та попередньо замороженого (якщо є) проміжного продукту, в який включена смажена мелена кава 40, буде від -15 °C до -5 °C. Проміжну сполуку потім подають в кристалізатор 34 і зберігають там протягом від 30 до 90 хвилин, щоб забезпечити можливість росту кристалів льоду. Далі проміжний продукт, заморожений на стрічковій морозильній камері, подрібнюють та просівають на кроці 35, щоб отримати розмір частинок у діапазоні від 0,3 до 3,5 мм, альтернативно від 0,3 до 2,5 мм, альтернативно 0,3 до 1,5 мм. Тонкий лід 41 можливо рециркулювати. Проміжний продукт потім сушать у вакуумі на етапі 36 для отримання ліофілізованого продукту розчинної кави 37. 4 UA 115771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вищевказані процеси також можуть бути пристосовані для отримання висушеного розпиленням розчинного кавового продукту, в якому обсмажену мелену каву включають в концентрований екстракт кави перед стадією сушіння розпиленням. За бажанням концентрований екстракт кави може бути підданий операції спінювання до початку сушіння розпиленням. У цьому випадку смажену мелену каву вводять в суміш після операції спінювання. Розчинні продукти, описані вище, можуть бути упаковані для продажу в такі контейнери, як банки, або контейнери, придатні для використання в машинах для приготування напою, таких як підложки, картриджи, тощо. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб формування ліофілізованого розчинного кавового продукту, який включає наступні етапи: і) формування концентрованого кавового екстракту, іі) спінення концентрованого кавового екстракту для утворення спіненого проміжного кавового продукту, ііі) подальше включення смаженої меленої кави у спінений проміжний кавовий продукт, iv) подальше заморожування спіненого проміжного кавового продукту для формування замороженого проміжного кавового продукту, v) подрібнення та просіювання замороженого кавового продукту для формування меленого проміжного кавового продукту, vi) сушіння проміжної меленої кави для отримання ліофілізованого розчинного кавового продукту, при цьому тонкий лід з етапу подрібнення та просіювання рециркулюють. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що етап (іі) передбачає попереднє заморожування концентрованого кавового екстракту для отримання спіненого та попередньо замороженого проміжного кавового продукту. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що попереднє заморожування здійснюють одночасно зі спіненням. 4. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що попереднє заморожування знижує температуру попередньо замороженого проміжного кавового продукту до приблизно -6÷-10 °С для утворення кристалів льоду у проміжному продукті. 5. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що він включає етап зберігання перед етапом (іv), щоб забезпечити кристалізацію кристалів льоду і зростання вже наявних кристалів льоду в спіненому та попередньо замороженому проміжному кавовому продукті. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ліофілізований розчинний кавовий продукт містить від 10 до 30 % за сухою масою обсмаженої меленої кави і від 70 до 90 % за сухою масою розчинної кави, переважно 15 % за сухою масою обсмаженої меленої кави і 85 % за сухою масою розчинної кави. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після стадії (ііі) спінений проміжний кавовий продукт, що включає смажену мелену каву, піддають подальшому спінюванню та/або стадії (стадіям) попереднього заморожування. 8. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що смажена мелена кава має розподіл частинок за розміром сухий HELOS D90, що менше або дорівнює 40 мкм, переважно менше або дорівнює 30 мкм. 9. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що смажена мелена кава зі стадії (ііі) надається як компонент змішаної суміші смаженої меленої кави і розчинної кави, де змішану суміш вводять у спінений проміжний кавовий продукт. 10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що перемішана суміш містить від 10 до 80 % за сухою масою обсмаженої меленої кави і від 20 до 90 % за сухою масою розчинної кави. 11. Спосіб за п. 9 або п. 10, який відрізняється тим, що перемішана суміш має розподіл частинок за розміром сухий HELOS D90, що менше або дорівнює 40 мкм, переважно менше або дорівнює 30 мкм. 12. Спосіб за будь-яким із пп. 9-11, який відрізняється тим, що перемішана суміш являє собою суміш, отриману на наступних етапах: a) введення прекурсора частинок смаженої кави у камеру для розмелювання, b) введення частинок розчинної кави у камеру для розмелювання, c) введення струменя газу в камеру для розмелювання для приведення в рух прекурсора частинок смаженої кави та частинок розчинної кави, 5 UA 115771 C2 d) отримання перемішаної суміші шляхом подрібнення частинок прекурсора смаженої кави за рахунок самозіткнення частинок прекурсора обсмаженої кави і частинок розчинної кави всередині камери для розмелювання. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6