PL192518B1

PL192518B1 - Sposób otrzymywania aromatyzowanej, rozpuszczalnej kawy w proszku

Info

Publication number: PL192518B1
Application number: PL343399A
Authority: PL
Inventors: Zenon Ioannis Mandralis; Scott Westfall; Kenneth A. Yunker
Original assignee: Nestle Sa
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2006-10-31
Also published as: PT1069830E; JP2002511236A; US6149957A; MY120562A; NO317070B1; PL343399A1; KR100634775B1; CN1121145C; JP4181304B2; HK1035642A1; ATE279118T1; DE69921109D1; TWI239813B; NZ526062A; PE20000583A1; EP1069830B1; DE69921109T2; DK1069830T3; US6358552B1; BR9909553A

Abstract

1. Sposób otrzymywania aromatyzowanej, rozpuszczalnej kawy w proszku obejmujacy wy- tworzenie zawiesiny palonej, zmielonej kawy w cieczy wodnej, przy czym zawiesina zawiera 1-30% substancji stalych i doprowadzenie powyzszej zawiesiny do szczytu kolumny odpedzajacej, zna- mienny tym, ze - odpedza sie skladniki aromatu z zawiesiny przy uzyciu gazu, w sposób zasadniczo prze- ciwpradowy, z wytworzeniem aromatyzowanego gazu zawierajacego skladniki aromatu, nastepnie - zbiera sie skladniki aromatu z aromatyzowanego gazu, po czym - transportuje sie zawiesine po odpedzeniu, opuszczajaca dno kolumny odpedzajacej, do ukladu ekstrakcyjnego, a nastepnie - zateza sie ekstrakt kawy opuszczajacy uklad ekstrakcyjny, po czym - laczy sie zatezony ekstrakt kawy i zebrane skladniki aromatu, z wytworzeniem aromatyzo- wanego ekstraktu oraz - suszy sie aromatyzowany ekstrakt z wytworzeniem aromatyzowanej, rozpuszczalnej kawy w proszku. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób otrzymywania aromatyzowanej, rozpuszczalnej kawy w proszku.

Aromaty stanowią ważną część wielu produktów, ponieważ konsumenci kojarzą pewne aromaty z pewnymi produktami. Jeżeli produktowi brak skojarzonego z nim aromatu, to ma to szkodliwy wpływ na odbiór produktu przez konsumenta. Jest to problem zwłaszcza w dziedzinie kaw instant, chociaż istnieje także w innych dziedzinach. Proszki kawy instant, które otrzymuje się sposobami przemysłowymi obejmującymi ekstrakcję, zatężanie i suszenie, są zazwyczaj zasadniczo pozbawione aromatu. Z tej przyczyny typowe jest odzyskiwanie aromatów kawy, które są wydzielanie podczas przetwarzania kawy instant, i ponowne włączanie tych aromatów do stężonego ekstraktu kawy przed suszeniem lub do kawy instant w proszku.

Aromaty kawy odzyskuje się w kilku punktach podczas przetwarzania kawy instant, a najpowszechniej podczas mielenia palonych ziaren i metodą odpędzania z parą wodną ekstraktu kawy przed zatężeniem i suszeniem składników ekstraktu kawy.

Odzyskiwanie aromatu ze zmielonej kawy ujawniono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3535118. Ten opis patentowy ujawnia sposób, w którym paloną i zmieloną kawę umieszcza się w kolumnie i utrzymuje w temperaturze około 40°C. Następnie złoże kawy zwilża się rozpylając na nie wodę dla ułatwienia wypierania aromatów z cząstek kawy. Gaz obojętny, zazwyczaj azot, ogrzewa się do około 44°C i wprowadza na kolumnę spod złoża. Kiedy gaz obojętny przechodzi wgórę przez złoże, to odpędza aromaty z cząstek kawy. Następnie gaz obojętny podaje się do skraplacza, który pracuje w temperaturze około 5°C skraplając wodę w gazie obojętnym. Odwodniony gaz obojętny ostatecznie podaje się na skraplacz kriogeniczny dla skondensowania aromatu w postaci szronu. Następnie szron odzyskuje się.

Inny sposób odzyskiwania aromatu z palonej i zmielonej kawy opisano w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 97/10721. W tym sposobie zmieloną kawę transportuje się przez wydłużoną strefę mieszania zarazem mieszając ją. Jednocześnie w wydłużonej strefie mieszania rozpyla się ciecz wodną dla zwilżenia zmielonej kawy, w miarę jak zmielona kawa jest transportowana i mieszana. Gazy aromatyczne uwalniane przez zwilżoną zmieloną kawę w wydłużonej strefie mieszania czerpie się i zbiera. Podobne sposoby opisano w opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr 1466881 i opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4092436.

Jednym z dostrzeganych problemów powstających przy tych sposobach jest to, że powodują one wstępne zwilżanie zmielonej kawy na zewnątrz komory lub kolumny ekstrakcyjnej. Według publikacji Sivetz, M. i Desrosier N. W.; 1979; Coffee Technology, AVI Publishing Company, Inc., str. 334, jest to zła praktyka, ponieważ „w ciągu niecałej godziny powoduje stęchnięcie zmielonej kawy, któremu towarzyszy ciężki, niepożądany zapach i utrata naturalnych składników lotnych kawy”. Sivetz i Desrosier mocno argumentują, że pierwsze zwilżanie zmielonej kawy powinno następować w komorze lub kolumnie ekstrakcyjnej. Wskutek tego odzyskiwanie aromatu ze zmielonej kawy metodą zwilżania wstępnego nie jest powszechne; mimo tego, że zmielona kawa stanowi dobre źródło aromatu.

Dalej, nie wszystkie składniki aromatu otrzymanego w filiżance świeżo zaparzonej kawy są wychwytywane podczas zwilżania wstępnego. Wskutek tego, o ile dalszy aromat nie jest wychwytywany później podczas procesu, to przepada część składników aromatu, które mogłyby, w razie włączenia do kawy instant w proszku, polepszyć aromat napoju wytworzonego z kawy instant w proszku. Dalej, wiele z typowych technik odzyskiwania niszczy lub zmienia składniki aromatu.

Opis patentowy GB 946 346 opisuje sposób, w którym materiał roślinny w postaci zawiesiny drobnego proszku przepuszcza się przez urządzenie do ekstrakcji typu kolumnowego, w którym składniki aromatu usuwa się podczas ekstrakcji.

Opis patentowy FR 1 005 798 opisuje sposób, w którym składniki aromatu wodnego naparu kawy oddestylowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem i w obniżonej temperaturze (poniżej 42°C).

Zatem wciąż istnieje zapotrzebowanie na sposób odzyskiwania aromatu ze zmielonej kawy.

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania aromatyzowanej, rozpuszczalnej kawy w proszku obejmujący wytworzenie zawiesiny palonej, zmielonej kawy w cieczy wodnej, przy czym zawiesina zawiera 1-30% substancji stałych i doprowadzenie powyższej zawiesiny do szczytu kolumny odpędzającej, polegający na tym, że

- odpędza się składniki aromatu z zawiesiny przy użyciu gazu, w sposób zasadniczo przeciwprądowy, z wytworzeniem aromatyzowanego gazu zawierającego składniki aromatu, następnie

PL 192 518 B1

- zbiera się składniki aromatu z aromatyzowanego gazu, po czym

- transportuje się zawiesinę po odpędzeniu, opuszczającą dno kolumny odpędzającej, do układu ekstrakcyjnego, a następnie

- zatęża się ekstrakt kawy opuszczający układ ekstrakcyjny, po czym

- łączy się zatężony ekstrakt kawy i zebrane składniki aromatu, z wytworzeniem aromatyzowanego ekstraktu oraz

- suszy się aromatyzowany ekstrakt z wytworzeniem aromatyzowanej, rozpuszczalnej kawy w proszku.

Istotną nowością sposobu według wynalazku w stosunku do znanego stanu techniki jest to, że składniki aromatu odpędza się przed etapem ekstrakcji.

Korzystnie wytwarza się zawiesinę palonej, zmielonej kawy przez wytworzenie zawiesiny całych ziaren kawy w cieczy wodnej, a następnie poddanie ziaren kawy mieleniu na mokro.

Ponadto, korzystnie stosuje się zmieloną kawę o średniej wielkości cząstek w zakresie około 1mm do około 3 mm.

Korzystnie, składniki aromatu zbiera się przez poddanie aromatyzowanego gazu, w pierwszej operacji, skraplaniu w zakresie temperatur około 0°C do około 50°C, a w drugiej operacji, skraplaniu kriogenicznemu w temperaturze mniejszej niż około -80°C.

Także korzystnie, składniki aromatu odpędza się z zawiesiny w kolumnie odpędzającej dyskowo-toroidalnej, jak również korzystnie stosuje się do odpędzania składników aromatu gaz pod nadciśnieniem mniejszym niż około 100 kPa.

Suszenie korzystnie prowadzi się metodą rozpyłową lub metodą liofilizacji.

Korzyścią ztego sposobu jest, że zkawy można odpędzić znacznie większe ilości składników aromatu, niż w przypadku zwykłych sposobów. Dalej, ponieważ składniki aromatu odpędza sięz kawy przed ekstrakcją, to rozkład cieplny aromatu jest ograniczony do minimum. Ponadto te składniki aromatu można łatwo włączyć ponownie, otrzymując produkt kawy rozpuszczalnej, który ma zwiększony i polepszony aromat i smak.

Zawiesinę zmielonej kawy można otrzymać wytwarzając zawiesinę palonej i zmielonej kawy z cieczy wodnej, lub tworząc zawiesinę całych ziaren kawy w cieczy wodnej, a następnie poddając ziarna kawy mieleniu. Zmielona kawa korzystnie ma średnią wielkość cząstek w zakresie około 1 mm do około 3 mm.

Sposób korzystnie obejmuje dalsze etapy dodania zebranych składników aromatu do stężonego ekstraktu kawy i suszenia ekstraktu kawy na proszek z wytworzeniem aromatyzowanej rozpuszczalnej kawy w proszku.

Składniki aromatu można zebrać przez poddanie aromatyzowanego gazu jednej lub wielu operacjom skraplania. Korzystnie, w pierwszej operacji aromatyzowany gaz poddaje się skraplaniu w zakresie temperatur około 0°C do około 98°C, a w drugiej operacji aromatyzowany gaz poddaje się skraplaniu kriogenicznemu w temperaturze mniejszej niż około -80°C. Pierwszą operację można wykonać w jednym lub wielu etapach. Na przykład, aromatyzowany gaz można poddać skraplaniu w zakresie temperatur około 80°C do około 95°C, a w drugim etapie w zakresie temperatur około 0°C do około 10°C. Alternatywnie, aromatyzowany gaz można poddać skraplaniu w zakresie temperatur około 20°C do około 50°C.

Jak już wspomniano, korzystnie składniki aromatu odpędza się z zawiesiny w kolumnie odpędzającej dyskowo-toroidalnej. Gazem stosowanym do odpędzania składników aromatu jest korzystnie gaz pod niskim ciśnieniem; na przykład para wodna pod nadciśnieniem mniejszym niż około 100 kPa.

Produktem wytwarzanym według wynalazku jest aromatyzowana, suszona rozpyłowo rozpuszczalna kawa w proszku, która zawiera co najmniej około 0,35 równoważnika mg/g furanów i co najmniej około 0,25 równoważnika mg/g diketonów.

Innym produktem jest aromatyzowana, liofilizowana rozpuszczalna kawa w proszku, która zawiera co najmniej około 0,60 równoważnika mg/g furanów i co najmniej około 0,40 równoważnika mg/g diketonów.

Jeszcze innym produktem są aromatyzowane rozpuszczalne kawy w proszku wytworzone sposobami zdefiniowanymi wyżej.

Obecnie opisane zostaną wykonania wynalazku, jedynie dla przykładu, z odniesieniem do rysunku, który jest schematem sieci przepływów sposobu odzyskiwania aromatu.

Odnosząc się do rysunku, paloną kawę 10 wprowadza się do zbiornika mieszającego 12. Zbiornik mieszający 12 jest uszczelniony dla zapobieżenia utracie aromatu. Alternatywnie, składniki aroma4

PL 192 518 B1 tu uciekające ze zbiornika mieszającego 12 powinno się zbierać; na przykład, przez kierowanie składników aromatu do skraplacza. Kawa 10 może mieć postać całych ziaren lub może być zmielona. Jeżeli stosuje się zmieloną kawę, to wielkość cząstek kawy leży korzystnie w zakresie około 1 do około 3 mm. Namiastki palonej kawy, takie jak cykoria, mogą także zostać dodane do zbiornika mieszającego 12. Ciecz wodną 14 także wprowadza się do zbiornika mieszającego 12 wcelu wytworzenia zawiesiny kawy 10. Cieczą wodną 14 jest dogodnie woda lub ekstrakt kawy otrzymany z następującej dalej operacji ekstrakcji. Korzystne jest zastosowanie ekstraktu kawy. Temperatura cieczy wodnej 14 leży korzystnie w zakresie około 20°C do około 99°C; na przykład około 80°C do około 99°C.

Ilość cieczy wodnej użyta do wytworzenia zawiesiny kawy 10 nie jest krytyczna, ale dogodnie jest wystarczająca, żeby zawartość składników ekstraktu otrzymanej zawiesiny 16 wynosiła około 1% do około 30% wagowo. Korzystna jest zawartość składników ekstraktu około 5% do około 15% wagowo.

Zawiesinę 16 transportuje się na szczyt kolumny odpędzającej 18. Jeżeli kawa w zawiesinie 16 nie była zmielona przed wytworzeniem zawiesiny 16, to zawiesinę 16 odprowadza się do młyna mokrego 20 przed przetransportowaniem na kolumnę odpędzającą 18. Całe ziarna w zawiesinie 16 zostają następnie zmielone w młynie mokrym do przydatnej wielkości cząstek; na przykład, w zakresie około 1 do około 3 mm. Można zastosować dowolny przydatny młyn mokry 20. Odpowiednie pompy do zawiesin (nie pokazane) stosuje się do transportu zawiesiny 16 na kolumnę odpędzającą 18.

Temperatura zawiesiny 16 przed wprowadzeniem do kolumny odpędzającej 18 wynosi korzystnie ponad około 90°C. Można to osiągnąć stosując ciecz wodną 14 w temperaturze ponad około 90°C lub poddając zawiesinę 16 ogrzewaniu; korzystnie ogrzewaniu przeponowemu.

Zawiesina 16 wprowadzana jest do kolumny odpędzającej 18 przez przydatny dozownik 22 i spływa wdół przez kolumnę odpędzającą 18. Gaz odpędzający 24, dogodnie parę wodną, ale może być także azot, dwutlenek węgla albo mieszaniny pary wodnej, azotu oraz dwutlenku węgla, wprowadza się do kolumny odpędzającej 18 przy dnie kolumny odpędzającej 18. Gaz odpędzający 24 przepływa wgórę przez kolumnę odpędzającą 18, zasadniczo przeciwprądowo do zawiesiny. Kiedy gaz odpędzający 24 przepływa przez kolumnę odpędzającą 18, to odpędza i transportuje składniki aromatu z kawy w zawiesinie. Strumień gazu 26 złożony zpary wodnej, gazu wyzwolonego z kawy, i transportowanych składników aromatu usuwa się ze szczytu kolumny odpędzającej 18. Zawiesinę po odpędzeniu 28 usuwa sięzdna kolumny odpędzającej 18.

Ilość gazu odpędzającego 24 stosowanego do odpędzania składników aromatu z zawiesiny 16 można wybrać w miarę potrzeb w zakresie ograniczeń wybranego typu kolumny odpędzającej 18. Przydatne mogą być szybkości odpędzania równe około 5% do około 100% wagowo pary w odniesieniu do wprowadzonej suchej kawy. Dla niższych szybkości odpędzania, na przykład około 10% do około 20%, całkowita ilość składników aromatu usunięto z zawiesiny jest mniejsza. Jednak zbiera się mniej wilgoci, która może rozcieńczać ekstrakt kawy wytworzony w dalszym biegu procesu, gdy aromat łączy się ponownie z ekstraktem. Stosowane ciśnienie pary wodnej wynosi korzystnie poniżej około 100 kPa (nadciśnienia); na przykład poniżej około 20 kPa (nadciśnienia). Wodę stosowaną do wytwarzania pary wodnej korzystnie poddaje się odtlenianiu przed przekształceniem wparę wodną. Jeśli to pożądane, to wraz z gazem odpędzającym 24 do kolumny odpędzającej można wprowadzać obojętne gazy nośnie takie jak azot.

Można zastosować dowolną przydatną kolumnę odpędzającą 18; wypełnioną lub półkową. Przydatne kolumny odpędzające są znane w technice i specjalista może łatwo dobrać przydatną kolumnę zależnie od warunków procesu i charakterystyki płynu. Stwierdzono jednak, że całkiem dobrze działają kolumny dyskowo-toroidalne, zwłaszcza dlatego, że są mniej podatne na zatykanie.

Następnie przetwarza się strumień gazu 26 opuszczający szczyt kolumny odpędzającej 18 wcelu wychwycenia składników aromatu. Można to przeprowadzić stosując typowe techniki. Na przykład, strumień gazu 26 można doprowadzić do układu skraplacza 28. Układ skraplacza 28 działa w temperaturze dostatecznie niskiej dla wykroplenia większości aromatu ze strumienia gazu 26. Przydatna jest temperatura poniżej około 50°C, chociaż korzystne jest chłodzenie do poniżej 30°C. Korzystnie stosuje się więcej niż jeden skraplacz; każdy kolejny skraplacz działa w niższej temperaturze niż poprzedni skraplacz.

Korzystnie ostatni skraplacz pracuje w temperaturze około 0°C do około 10°C.

Korzystne jest skraplanie składników aromatu przy użyciu częściowego wykraplania; strumień gazu można poddać pierwszemu etapowi wykraplania w wysokiej temperaturze; na przykład około 80°C do około 95°C. Spowoduje to wykroplenie przede wszystkim wody. Następnie nie wykroplone

PL 192 518 B1 i zatężone składniki aromatu można poddać drugiemu etapowi wykraplania w niższej temperaturze; na przykład około 0°C do około 50°C otrzymując ciekły aromat 30.

Ciekły aromat 30 usunięty z układu skraplacza 28 zawiera składniki aromatu, które można zastosować do aromatyzowania ekstraktu kawy, jak wyjaśniono poniżej.

Składniki aromatu 32, które nie skraplają się w układzie skraplacza 28, można skierować do kriogenicznego skraplacza aromatu (nie pokazanego) wcelu zebrania. Znanych jest wiele przydatnych skraplaczy kriogenicznych aromatu, które opisano w literaturze. Jednak szczególnie przydatny kriogeniczny skraplacz aromatu opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5182926 i 5323623; których ujawnienia włącza się jako odnośnik. Dalsze szczegóły działania tego kriogenicznego skraplacza aromatu można otrzymać z ujawnień w opisach patentowych. Oczywiście można zastosować inne kriogeniczne skraplacze aromatu; na przykład ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5030473. Aromat zebrany w kriogenicznym skraplaczu aromatu ma postać szronu. Szronu można użyć do aromatyzowania ekstraktu kawy jak wyjaśniono poniżej. Alternatywnie, szron można połączyć z przydatnym podłożem nośnika takim jak olejek kawowy lub emulsja zawierająca olejek kawowy. Ten aromatyzowany nośnik dogodnie dodaje się do ostatecznie wytworzonej rozpuszczalnej kawy w proszku.

Zawiesinę po odpędzeniu 28 opuszczającą dno kolumny odpędzającej 18 transportuje się do układu ekstrakcyjnego (nie pokazanego). Układem ekstrakcyjnym może być dowolny przydatny układ, ponieważ ten aspekt nie jest krytyczny dla wynalazku. Przydatny układy ekstrakcyjne obejmują baterie komór ze stałym złożem, reaktory przepływowe z wkładem, reaktory z ruchomym złożem itp. Podczas procesu ekstrakcji zmieloną kawę można poddać jednemu lub więcej etapom rozpuszczania cieplnego.

Następnie ekstrakt kawy opuszczający układ ekstrakcyjny zatęża się jak zwykle. Jednak część ekstraktu kawy może zostać użyta jako ciecz wodna 14 zamiast jej zatężania. Ciekły aromat 30 z układu skraplacza 28 można następnie dodać do stężonego ekstraktu. Jeśli to pożądane, to składniki aromatu w ciekłym aromacie 30 można zatężyć przed dodaniem do stężonego ekstraktu. Może to być konieczne dla uniknięcia rozcieńczenia stężonego ekstraktu, jeżeli w kolumnie odpędzającej stosowano wyższe szybkości odpędzania. Zatężanie można wykonać stosując zwykłe procedury, takie jak częściowa kondensacja, rektyfikacja, zatężanie membranowe i wymrażanie.

Również szron otrzymany z kriogenicznego odbieralnika aromatu można dodać do stężonego ekstraktu. Następnie aromatyzowany ekstrakt suszy się w zwykły sposób z wytworzeniem aromatyzowanej rozpuszczalnej kawy w proszku; na przykład metodą suszenia rozpyłowego lub liofilizacji. Oczywiście, ciekły aromat 30 i szron aromatu można stosować do innych celów aromatyzowania.

Stwierdzono, że sposób daje aromatyzowaną kawę w proszku, która ma znacznie więcej aromatu i smaku, niż wytworzona zwykłymi technikami. Proszek rozpuszczony w gorącej wodzie daje produkt, który ma zwiększoną moc smaku i aromatu; zwłaszcza w zakresie podobieństwa do kawy {coffeeness}, pełni smaku {body} i upalenia {roastiness}. W szczególności, produkty kawy w proszku zawierają wyższe ilości furanów i diketonów, niż zwykłe produkty kawy w proszku. Furany i diketony przyczyniają się do aromatu i smaku napojów wytworzonych z produktów kawy w proszku dla polepszenia napojów.

Produkty kawy w proszku wytworzone metodą suszenia rozpyłowego zawierają co najmniej około 0,30 równoważnika mg/g furanów i co najmniej około 0,25 równoważnika mg/g diketonów. Korzystnie, produkt kawy w proszku zawiera następnie co najmniej po około 0,02 równoważnika mg/g 5-metylofurfuralu i 2,3-heksanodionu. Korzystniej, produkty kawy w proszku zawierają co najmniej około 0,04 równoważnika mg/g 2,3-heksanodionu.

Produkty kawy w proszku wytworzone metodą liofilizacji, zawierają co najmniej 0,60 równoważnika mg/g furanów i co najmniej 0,40 równoważnika mg/g diketonów. Korzystnie, produkt kawy w proszku zawiera następnie co najmniej po 0,02 równoważnika mg/g 5-metylofurfuralu i 2,3-heksanodionu. Korzystniej, produkty kawy w proszku zawierają co najmniej około 0,65 równoważnika mg/g furanów, co najmniej po około 0,04 równoważnika mg/g 5-metylofurfuralu, 2-metylopirazyny i 2,3-heksanodionu.

W niniejszym opisie określenie „Furany” oznacza związki z klasy furanów, w tym furan, 2-metylofuran, 3-metylofuran, 2,5-dimetylofuran, 2-winylofuran, dihydro-2-metylo-3(2H)-furanon, 2-furanokarboksaldehyd, 2-winylo-5-metylofuran, 2-furanometanol, 5-metylofurfural, octan 2-furanometanolu, 2-[(metylotio)metylo]furan, 2,2'-metylenobisfuran i 1-(2-furanylometylo)-1H-pirol.

Określenie „Diketony” oznacza związki z klasy diketonów, wtym 2,3-butanodion, 2,3-pentanodion i 2,3-heksanodion.

PL 192 518 B1

Określenie „równoważnik mg/g” oznacza równoważną ilość mg maślanu metylu na g palonej i zmielonej kawy.

Obecnie dla dalszego zobrazowania wynalazku zostaną opisane konkretne przykłady wynalazku. W przykładach, składniki aromatu analizuje się stosując chromatografię gazową i spektrometrię masową. Składniki aromatu wprowadza się do chromatografu gazowego stosując metodę przepłukiwania i pułapkowania. Składniki oddzielone w chromatografie gazowym wykrywa się stosując spektrometr masowy. Warunki pracy chromatografu gazowego i spektrometru masowego są następujące:

Kolumna

Szybkość przepływu

Proporcja podziału

Początkowa temperatura

Początkowy czas zatrzymania Szybkość wzrostu temperatury Temperatura końcowa

Opóźnienie rozpuszczalnika

Zakres skanowania

Energia elektronów

Restek RTX-1 60 m x 0,25 mm x 1,0 mm ml/minutę w gazie nośnym He

20:1

35°C minuta

4°C na minutę

230°C minut do 260 jednostek masy atomowej woltów.

Wszystkie wyniki wyrażono jako równoważnik mg maślanu metylu na g palonej i zmielonej kawy. Limity detekcji procedury analitycznej dla pewnych związków są następujące:

Związek	Limit detekcji
2-metylopirazyna	0,02
2,3-heksanodion	0,02
5-metylofurfural	0,02

Oczywiście, możliwe jest, że stosując inne techniki można wykrywać niższe ilości tych związków.

P r zyk ł a d 1

Paloną i zmieloną kawę podaje się do zbiornika zawiesiny z szybkością około 2,7 kg/minutę. Palona i zmielona kawa ma przeciętną wielkość cząstek równą około 1,4 mm. Ekstrakt kawy zawierający około 8 do 10% wagowo rozpuszczalnych składników ekstraktu kawy także podaje się do zbiornika zawiesiny z szybkością około 27 kg/minutę.

Otrzymaną zawiesinę podaje się na wierzch kolumny odpędzającej dyskowo-toroidalnej stosując pompę do zawiesiny. Kolumna ma 12 stopni. Średnica wewnętrzna kolumny wynosi 23 cm, a wysokość każdego stopnia wynosi 20 cm. Parę wodną pod niskim ciśnieniem równym mniej niż około 20 kPa (nadciśnienia) podaje się na dno kolumny odpędzającej. Szybkość przepływu pary wodnej zmienia się otrzymując zakres szybkości odpędzania między 15% i 90% wagowo pary w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy.

Strumień aromatyzowanego gazu opuszczający kolumnę odpędzającą skrapla się w skraplaczu pracującym w temperaturze około 20°C. Skroploną ciecz zbiera się i analizuje zawartość składników aromatu. Nie skondensowany gaz transportuje się do kriogenicznego odbieralnika aromatu pracującego jak opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5162926. Szron aromatu zbierano w kriogenicznym odbieralniku aromatu.

Zawiesinę po odpędzeniu opuszczającą kolumnę odpędzającą poddaje się następnie ekstrakcji w układzie ekstrakcji ciągłej złożonym z trzech reaktorów ekstrakcyjnych i dwóch reaktorów rozpuszczających. Wydajność wynosi około 50 do 53% wagowo. Otrzymany ekstrakt zatęża się wytwarzając stężony ekstrakt zawierający ponad około 40% wagowo rozpuszczalnych składników ekstraktu kawy.

Skroploną ciecz ze skraplacza dodaje się do stężonego ekstraktu i ekstrakt suszy się na rozpuszczalny proszek w wieży do suszenia rozpyłowego. Sposób powtarza się, z tym wyjątkiem, że szron z kriogenicznego odbieralnika aromatu także dodaje się do stężonego ekstraktu.

Łyżeczkę każdego rozpuszczalnego proszku rozpuszcza się w 150 ml gorącej wody w temperaturze 85°C. Wszystkie wytworzone napoje mają podobny do zaparzenia smak i aromat o dobrym podobieństwie do kawy {coffeeness}, kwasowości, pełni smaku {body} i upaleniu {roastiness}. Napoje wytworzone z rozpuszczalnego proszku wytworzonego z wyższymi szybkościami odpędzania mają

PL 192 518 B1 więcej smaku i aromatu. Napój wytworzony z rozpuszczalnego proszku z dodanym szronem odbierano jako mający więcej aromatu nad filiżanką i upalenia {roastiness}.

Przykład 2

Sposób z przykładu 1 powtarza się, z tym wyjątkiem, że do zbiornika zawiesiny podaje się całe palone ziarna. Następnie otrzymaną zawiesinę podaje się do szeregowego młyna mokrego, w którym ziarna zostają zmielone do średniej wielkości cząstek równej około 2,4 mm. Następnie zawiesinę transportuje się na kolumnę odpędzającą. Szybkość odpędzania w kolumnie wynosi 90% wagowo pary w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy. Strumień aromatyzowanego gazu opuszczający kolumnę odpędzającą następnie poddaje się zatężaniu metodą rektyfikacji w kolumnie rektyfikacyjnej z wypełnieniem. Sekcja rektyfikacyjna kolumny ma 1,5 m długości i sekcja odpędzania ma 1,2 m długości. Szybkość wrzenia jest ustalona na 720 ml/minutę. Ciecz skraplana w skraplaczu rektyfikacji jest zbierana i stanowi około 10% wagowo w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy.

Łyżeczkę każdego rozpuszczalnego proszku rozpuszcza się w 150 ml gorącej wody w temperaturze 85°C. Wszystkie wytworzone napoje mają podobny do zaparzenia smak i aromat. Ponadto napoje są odbierane jako mające większe upalenie {roastiness}, pełnię smaku {body} i zrównoważenie {balance}, niż napoje wytworzone w przykładzie 1.

Przykład 3

Paloną i zmieloną kawę ekstrahuje się, bez odpędzania aromatu przed ekstrakcją, w układzie ekstrakcji ciągłej złożonym z trzech reaktorów ekstrakcyjnych i dwóch reaktorów rozpuszczających. Warunki ekstrakcji są zasadniczo identyczne z warunkami z przykładu 1. Otrzymany ekstrakt następnie poddaje się odpędzaniu zparą wodną w kolumnie odpędzającej w zwykły sposób. Strumień aromatyzowanego gazu opuszczający kolumnę odpędzającą skrapla się w skraplaczu pracującym w warunkach zasadniczo identycznych jak dla skraplacza z przykładu 1.

Ekstrakt opuszczający kolumnę odpędzającą zatęża się wytwarzając stężony ekstrakt zawierający ponad około 40% wagowo rozpuszczalnych składników ekstraktu kawy. Skroploną ciecz ze skraplacza dodaje się do stężonego ekstraktu i ekstrakt suszy się na rozpuszczalny proszek w wieży do suszenia rozpyłowego.

Łyżeczkę każdego rozpuszczalnego proszku rozpuszcza się w 150 ml gorącej wody w temperaturze 85°C i napój analizuje na zawartość składników aromatu. Wyniki są następujące:

Próbka	Liczba aromatu (sumaryczny równoważnik mg/g palonej kawy)
Przykład 1, 15% odpędzenia, bez szronu	3,6
Przykład 1, 15% odpędzenia, ze szronem	6
Przykład 1, 30% odpędzenia, bez szronu	6
Przykład 1, 30% odpędzenia, ze szronem	8,5
Przykład 1, 90% odpędzenia, bez szronu	8,5
Przykład 1, 90% odpędzenia, ze szronem	18,5
Przykład 3	1,5

Wszystkie napoje zkawy rozpuszczalnej wytworzone sposobem z przykładu 1 mają wyższe liczby aromatu; nawet przy niskich szybkościach odpędzania. Dalej, napój wytworzony z proszku z przykładu 3 jest odbierany jako mający mniej smaku i aromatu.

Przykład 4

Sposób z przykładu 1 powtarza się z szybkością odpędzania 40% wagowo pary w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy. Strumień aromatyzowanego gazu opuszczający kolumnę odpędzającą poddaje się następnie zatężaniu metodą częściowego skroplenia. Stosuje się dwa skraplacze; pierwszy skraplacz pracujący w temperaturze około 90°C do około 100°C i drugi skraplacz pracujący w temperaturze około 5°C do około 15°C.

PL 192 518 B1

Ciecz kondensująca w pierwszym skraplaczu zawiera przede wszystkim wodę ijest usuwana. Ciecz kondensująca w drugim skraplaczu jest zbierana i stanowi około 15% wagowo w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy.

Stężony ekstrakt liofilizuje się zamiast suszenia rozpyłowego na proszek.

Moc aromatu napoju wytworzonego z proszku z tego przykładu porównuje się z mocą aromatu napoju wytworzonego z proszku z przykładu 3:

Próbka	Liczba aromatu (sumaryczny równoważnik mg/g palonej kawy)
Przykład 4	4
Przykład 3	1,5

Napój wytworzony z proszku z tego przykładu ma wyższe liczby aromatu. Dalej, napój wytworzony z proszku z przykładu 3 jest odbierany jako mający mniej smaku i aromatu.

Przykład 5

Sposób z przykładu 1 powtarza się z szybkością odpędzania 40% lub 90% wagowo pary w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy. Strumień aromatyzowanego gazu opuszczający kolumnę odpędzającą poddaje się następnie zatężaniu metodą rektyfikacji w kolumnie rektyfikacyjnej z wypełnieniem. Sekcja rektyfikacyjna kolumny ma 1,5 m długości, a sekcja odpędzania ma 1,2 m długości. Szybkość wrzenia jest ustalona na 720 ml/minutę.

Ciecz skraplana w skraplaczu rektyfikacji jest zbierana i stanowi około 10% wagowo w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy.

Stężony ekstrakt albo liofilizuje się albo suszy rozpyłowo na proszek.

Próbka	Liczba aromatu (sumaryczny równoważnik mg/g palonej kawy)
Przykład 5, suszona rozpyłowo, 40% odpędzenia	4,4
Przykład 5, suszona rozpyłowo, 90% odpędzenia	6,8
Przykład 5, liofilizowana, 90% odpędzenia	6,8
Przykład 3	1,5

Napój wytworzony z proszku z tego przykładu ma znacznie większe liczby aromatu. Dalej, napój wytworzony z proszku z przykładu 3 jest odbierany jako mający mniej smaku i aromatu.

Przykład 6

Stosuje się cztery dostępne w handlu produkty kawy: produkt NESCAFE nabyty wZjednoczonym Królestwie, produkt MAXWELL HOUSE, produkt FOLGERS i produkt KROGERS; proszek rozpuszczalny wytworzony według przykładu 1 przy 15% odpędzenia bez dodatku szronu,ikażdyzsuszonych rozpyłowo proszków rozpuszczalnych z przykładu 5. Wszystkie produkty zostały wysuszone rozpyłowo. Łyżeczkę każdego rozpuszczalnego proszku rozpuszcza się w150 ml gorącej wody wtemperaturze 85°Cianalizuje zawartość składników aromatuwnapoju. Wyniki są następujące:

Składnik	Przykład 1 (15% odpędzenia)	Przykład 5 (40% odpędzenia)	Przykład 5 (90% odpędzenia)	Produkt Nescafe®	Produkt Maxwell House®
Całkowity aromat	3,6	4,4	6,8	5,7	2,3
Furany	0,350	0,52	0,480	0,350	0,087
5-metylofurfural	0,000	0,057	0,056	0,000	0,000
Diketony	0,37	0,38	0,26	0,18	0,030
2,3-heksanodion	0,102	0,042	0,045	0,000	0,000
2-metylopirazyna	0,000	0,051	0,049	0,037	0,000

PL 192 518 B1

Składnik	Produkt Folgers®	Produkt Krogers®
Całkowity aromat	3,5	1,0
Furany	0,480	0,073
5-metylofurfural	0,000	0,000
Diketony	0,090	0,00
2,3-heksanodion	0,000	0,000
2-metylopirazyna	0,000	0,000

Napoje z przykładów 1 i 5 mają zawartości całkowitego aromatu i furanów co najmniej równie wysokie jak napoje wytworzone z produktów dostępnych w handlu.

Dalej, napoje z przykładów 1 i 5 zawierają co najmniej 100% więcej diketonów niż dostępne w handlu napoje mające kolejne najwyższe zawartości. Diketony odpowiadają za nadanie napojom kawowym nuty maślanej i są pożądane. Napoje z przykładów 1 i 5 mają także wykrywalne zawartości 2,3-heksanodionu, podczas gdy inne napoje nie mają.

P r zyk ł a d 7

Sposób z przykładu 1 powtarza się z szybkością odpędzania równą 90% wagowo pary wodniesieniu do palonej i zmielonej kawy. Strumień aromatyzowanego gazu opuszczający kolumnę odpędzającą poddaje się następnie zatężaniu metodą wymrażania.

Stężona ciecz opuszczająca układ wymrażania jest zbierana i stanowi około 10% wagowo w odniesieniu do palonej i zmielonej kawy.

Moc aromatu napoju wytworzonego z proszku z tego przykładu porównuje się zmocą aromatu napoju wytworzonego z proszku z przykładu 3:

Próbka	Liczba aromatu (sumaryczny równoważnik mg/g palonej kawy)
Przykład 7	11
Przykład 3	1,5

P r zyk ł a d 8

Stosuje się pięć dostępnych w handlu produktów kawy: produkt NESCAFE GOLD zakupiony wZjednoczonym Królestwie, produkt MAXUM, produkt ALTA RICA i produkt CARTE NOIRE; rozpuszczalny proszek wytworzony według przykładu 5 przy 90% odpędzenia z dodatkiem szronu, rozpuszczalny proszek wytworzony według przykładu 5 przy 90% odpędzenia bez dodatku szronu, rozpuszczalny proszek wytworzony według przykładu 5 przy 60% odpędzenia bez dodatku szronu, rozpuszczalny proszek wytworzony według przykładu 5 przy 40% odpędzenia bez dodatku szronu, i rozpuszczalny proszek wytworzony według przykładu 4 przy 40% odpędzenia bez dodatku szronu. Wszystkie produkty liofilizuje się.

Łyżeczkę każdego rozpuszczalnego proszku rozpuszcza sięw150 ml gorącej wody wtemperaturze 85°Ci analizuje zawartość składników aromatuw napoju. Dalej, ziarna palonej kawy zaparza się whandlowym urządzeniu do zaparzania otrzymując napój mający zasadniczo taką samą moc jak napoje wytworzonez rozpuszczalnych proszków. Wyniki są następujące:

Składnik	Zaparzony	Przykład 5 (90% odpędzenia + Szron)	Przykład 5 (90% odpędzenia)	Przykład 5 (60% odpędzenia)	Przykład 5 (40% odpędzenia)
1	2	3	4	5	6
Całkowity aromat	12,1	9,5	6,8	3,3	4,8
Furany	3,250	2,230	0,910	0,700	0,770

PL 192 518 B1 cd. tabeli

1	2	3	4	5	6
5-metylofurfural	0,114	0,117	0,118	0,071	0,069
Diketony	0,632	0,740	0,750	0,410	0,570
2,3-heksanodion	0,110	0,112	0,102	0,050	0,073
2-metylopirazyna	0,112	0,092	0,082	0,052	0,053

Składnik	Przykład 4 (40% odpędzenia)	Produkt Nescafe® Gold	Produkt Maxum®	Produkt Alta Rica®	Produkt Carte Noir®
Całkowity aromat	4	2,7	3,2	3,3	3,0
Furany	0,720	0,350	0,590	0,300	0,370
5-metylofurfural	0,064	0,000	0,000	0,000	0,000
Diketony	0,560	0,180	0,120	0,320	0,330
2,3-heksanodion	0,066	0,000	0,000	0,047	0,043
2-metylopirazyna	0,044	0,000	0,000	0,000	0,000

Napój wytworzony z proszku z przykładu 5 przy 90% odpędzenia i z dodatkiem szronu ma profil związków aromatycznych, który jest zasadniczo identyczny z profilem zaparzonej kawy. Dalej, napój ma podobny do zaparzonego smak i aromat. Wszystkie napoje wytworzone z proszków z przykładów 4 i 5 mają znacznie wyższe zawartości furanów, 5-metylofurfuralu, diketonów, 2,3-heksanodionu i 2-metylopirazyny. Furany odpowiadają za nadanie napojom nuty wyprażenia i są wysoce pożądane.

Napoje wytworzone z proszków z przykładów 4 i 5 są odbierane jako mające bardziej podobny do zaparzanego smak i aromat, upalenie {roastiness}, pełnię smaku {body} i zrównoważenie {balance}, niż napoje wytworzone z proszków dostępnych w handlu.

Claims

1. Sposób otrzymywania aromatyzowanej, rozpuszczalnej kawy w proszku obejmujący wytworzenie zawiesiny palonej, zmielonej kawy w cieczy wodnej, przy czym zawiesina zawiera 1-30% substancji stałych i doprowadzenie powyższej zawiesiny do szczytu kolumny odpędzającej, znamienny tym, że

- zbiera się składniki aromatu z aromatyzowanego gazu, po czym

- zatęża się ekstrakt kawy opuszczający układ ekstrakcyjny, po czym

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę palonej, zmielonej kawy otrzymaną przez wytworzenie zawiesiny całych ziaren kawy w cieczy wodnej, a następnie poddanie ziaren kawy mieleniu na mokro.

PL 192 518 B1

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zmieloną kawę o średniej wielkości cząstek w zakresie około 1 mm do około 3 mm.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składniki aromatu zbiera się przez poddanie aromatyzowanego gazu, w pierwszej operacji, skraplaniu w zakresie temperatur około 0°C do około 50°C, a w drugiej operacji, skraplaniu kriogenicznemu w temperaturze mniejszej niż około -80°C.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składniki aromatu odpędza się z zawiesiny w kolumnie odpędzającej dyskowo-toroidalnej.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stosuje się do odpędzania składników aromatu gaz pod nadciśnieniem mniejszym niż około 100 kPa.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że suszenie prowadzi się metodą rozpyłową lub metodą liofilizacji.