CN115243554A - 制造饮料配料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种处理饮料配料提取物的方法，该方法包括以下步骤：a.过滤饮料配料提取物以获得饮料配料提取物渗余物和饮料配料提取物渗透物；b.升高所述饮料配料提取物渗余物的pH以提供经处理的饮料配料提取物渗余物；以及c.将所述经处理的饮料配料提取物渗余物与所述饮料配料提取物渗透物组合以生成重组配料提取物。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理饮料配料提取物的方法和一种通过该方法获得的饮料配料提取物。本发明还涉及饮料配料提取物。
背景技术
速溶咖啡粉末因其便利性是消费者特别喜爱的可溶咖啡粉末，因为其允许简单且快速地制作咖啡饮料。然而，消费者认为其与刚刚冲煮的咖啡制品相比芳香更淡，刚刚冲煮的咖啡制品被感知为芳香更浓郁、口感更醇厚(水分更少)且品质更优。
对具有优质感知和更高杯中品质(例如，具有与烘焙并且刚刚研磨的冲煮制品相当的芳香水平)的速溶咖啡粉末的需求持续增加。
消费者在常规速溶咖啡粉末中感知到的品质欠佳主要归因于用于制造所述可溶咖啡粉末的标准工艺。这些工艺通常包括多个步骤，其中每个步骤均可导致任何咖啡制品所特有的挥发性有机化合物(VOC)即芳香化合物的部分损失。
速溶咖啡粉末的常规制造工艺是复杂的，并且如上所述，包括若干步骤。第一步骤通常是从烘焙并且研磨的咖啡粉末生成水性咖啡提取物，该水性咖啡提取物是在高温(例如在100℃-220℃之间)下用水提取的。然后将所得的刚刚冲煮的提取物送至芳香化合物回收步骤中，在芳香化合物回收步骤中负责刚刚冲煮的芳香的芳香化合物被脱除以便储存和后续添加，从而为最终产品增加刚刚冲煮的芳香韵味。将所脱除的提取物浓缩以产生液体咖啡，并且一旦重新添加芳香化合物，就将其最后送至干燥工艺(冷冻干燥和/或喷雾干燥)以产生速溶咖啡粉末。通常使用高温来增加工艺的提取产量，因为通过高温获得的提取物呈现高浓度的具有高分子量(HMW)化合物(特别是类黑精)的分子，这些分子与所得速溶咖啡粉末在溶解于水中时的更好的杯中口感感知直接相关。
最近的研究已经表明，这些高分子量(HMW)化合物(特别是类黑精)也负责对挥发性有机化合物(VOC)，即烘焙并且研磨的咖啡提取物的芳香化合物的结合活性。实际上，已经证实，在任何咖啡饮料的芳香感知中发挥重要作用的某些芳香化合物(例如醛、羟基苯酚、硫醇和吡嗪)被所述咖啡提取物中存在的高分子量(HMW)化合物(例如类黑精)结合，从而导致芳香更淡和/或不新鲜的咖啡提取物，并因此导致芳香更淡的液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末。
因此，对于制造高杯中品质液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末来说，至关重要的是找到在一方面通过高分子量(HMW)化合物降低芳香化合物结合活性与在另一方面获得高产量的咖啡提取物之间的适当平衡，然后这提供良好的杯中口感和芳香。
当前，除了限制或减少干燥物质的提取量(即提取工艺的产量)之外，几乎没有任何有效的解决方案来防止芳香化合物-HMW化合物结合作用，从而导致具有较低成本效益的制造工艺和较差杯内品质的液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末，所得的饮料被感知为含水较多。
其他常规方法利用芳香化合物回收步骤来解决低芳香并因此低品质感知的速溶咖啡粉末的问题，在浓缩之前从刚刚冲煮的咖啡提取物中脱除芳香化合物，并在干燥工艺(喷雾干燥或冷冻干燥)之前将其加回。然而，芳香化合物回收步骤是制造工艺中复杂且昂贵的步骤，并且需要专业知识和高功率/能量消耗。
因此，有利的是提供一种抑制HMW化合物的激动作用，同时在最终咖啡产品中保留关键芳香化合物的方法。
同样有利的是提供一种确保较少的芳香化合物被HMW化合物(特别是类黑精)结合，从而降低这两种物类之间的结合活性的方法。
此外有利的是提供一种提高具有降低的制造复杂性和成本的速溶咖啡粉末的品质，从而减少芳香化合物回收步骤或根本不包括芳香化合物回收步骤的方法。
因此，有利的是提供一种可应用于任何常规提取方法以产生水性咖啡提取物的方法(即，例如一个阶段和/或两个阶段工艺)。
此外有利的是提供一种具有与刚刚冲煮的咖啡制品相当的杯中口感并且也具有指示刚刚冲煮的饮料的芳香复杂性和水平的液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡咖啡粉末。
还有利的是提供一种从HMW化合物至少部分地释放结合的芳香化合物，以便改善咖啡产品(速溶咖啡粉末和/或咖啡浓缩物)的杯中性能以用于咖啡饮料制作的方法。
因此，本发明的实施方案的目的是满足对用于产生高品质速溶咖啡粉末和/或咖啡浓缩物的优化方法的迫切需求，和/或克服或减轻现有技术的至少一个问题(不论是否在本文中公开)。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种处理饮料配料提取物的方法，该方法包括以下步骤：a)过滤饮料配料提取物以获得饮料配料提取物渗余物和饮料配料提取物渗透物；b)升高饮料配料提取物渗余物的pH以提供经处理的饮料配料提取物渗余物；以及c)将所述经处理的饮料配料提取物渗余物与所述饮料配料提取物渗透物组合以生成重组配料提取物。
饮料配料提取物优选地是咖啡提取物。
不受任何理论的束缚，据信升高饮料配料提取物渗余物(特别是咖啡提取物渗余物)的pH的步骤产生这样的条件：其中酚化合物(诸如羟基肉桂酸(“HCA”)，包括咖啡酸、阿魏酸和对香豆酸)从渗余物的高分子量化合物(HMW)(诸如类黑精和阿糖基木聚糖)中释放。渗余物中HCA的减少会减少芳香化合物分子与HCA化合物的后续结合，因此当渗余物与渗透物组合时，可向组合的提取物提供更多的芳香组合物，从而生成具有更多期望咖啡芳香的产品。换句话讲，据信酸性水解引起芳香(例如HCA)化合物的裂解，并因此减少π-π相互作用。如果在类黑精上存在较少HCA形式的结合伴侣，则与增味剂如FFT或吡嗪可形成较少的非共价相互作用。
在另一个实施方案中，该方法还可包括在步骤b)之后，将所述经处理的饮料配料提取物渗余物过滤以供进一步纯化的步骤。
在另一个实施方案中，该方法可包括在步骤a)之前从饮料配料提取物中去除芳香挥发性化合物并在步骤c)之后重新添加所述芳香挥发性化合物的步骤。去除所述芳香挥发性化合物可包括脱除和/或蒸汽蒸馏。
在一些实施方案中，步骤a)可在15℃至70℃范围内的温度下进行，并可在1巴至3巴范围内的压力进行。
步骤a)可借助至少一个过滤构件来进行。
所述至少一个过滤构件可包括至少一个膜，所述至少一个膜可包括至少5kDa或优选地至少10kDa的至少一个尺寸排阻截止值。
所述过滤构件可包括膜和/或膜的序列。在优选的实施方案中，所述膜可包括尺寸排阻膜。
在一些实施方案中，所述尺寸排阻膜可包括约50kDa、40kDa、30kDa、20kDa、10kDa或5kDa的尺寸排阻截止值。
在一些实施方案中，所述过滤构件可包括多个过滤构件。在另一个实施方案中，所述多个过滤装置可包括多个膜。所述多个膜可包括多个尺寸排阻膜，所述多个尺寸排阻膜可包括不同孔径分布即不同截止值的组合。截止值的组合可包括约50kDa、40kDa、30kDa、20kDa、10kDa和/或5kDa的孔径分布的任何组合。在优选的实施方案中，至少一个尺寸排阻膜包括约50kDa的孔径分布(或截止值)。
在一些实施方案中，执行步骤b)可包括用pH升高手段处理配料提取物渗余物，该pH升高手段可赋予提取物在7至14，优选地7至13，更优选地7至11范围内的pH值。在一些实施方案中，将pH升高至7-11之间或7-10之间。在特别优选的实施方案中，将pH升高至7和9之间。虽然更高的pH值会释放更多的HCA分子并且潜在地阻止更多芳香化合物与渗余物结合，但因成本和处理影响，在工业上高于约11的pH值可能是不太期望的，因此11或更低的pH是优选的，因为其提供极佳的结果，同时导致更少的潜在成本和处理影响；但在一些实施方案中，可使用pH 11-13。所述pH升高手段可为碱性水性溶液，该碱性水性溶液可包括例如NaOH水性溶液；和/或树脂；和/或吸收剂处理；和/或它们的组合的形式。
步骤b)可包括用pH升高手段处理配料提取物渗余物达10分钟至180分钟范围内，优选地30分钟至100分钟范围内，更优选地30分钟至90分钟之间，最优选地30分钟和60分钟之间的时间段，并且可包括在用所述pH升高手段处理的同时搅拌配料提取物渗余物，并且优选地还将(配料提取物渗余物的)温度升高在30℃至120℃范围内，优选地60℃至90℃之间的值(同时用所述pH升高手段处理)。在特别优选的实施方案中，温度为约60℃，并且时间为约60分钟。
在另一个实施方案中，该方法还可包括以下步骤：在步骤a)之后将饮料配料提取物渗透物过滤至少一次，以产生另外的提取物渗余物，并在执行步骤b)之前将一种或多种另外的提取物渗余物与饮料配料提取物渗余物组合。
在一些实施方案中，饮料配料提取物渗透物的每次重复过滤可包括使用与任何先前的过滤步骤相比孔径减小的过滤构件。
在另外的实施方案中，该方法还可包括以下步骤：将所生成的重组配料提取物过滤至少一次，以提供次级饮料配料渗透物和次级饮料配料渗余物，并用pH升高手段处理所述次级饮料配料渗余物。
在一些实施方案中，饮料配料提取物可包括来自烘焙并且研磨的咖啡粉末的初级提取工艺的初级提取物，和/或在次级提取工艺中从由初级提取工艺产生的研磨咖啡粉末渣中提取的次级提取物，和/或从由次级提取工艺产生的研磨咖啡粉末渣中提取的三级提取物，和/或它们的组合。饮料配料提取物可包括浓度在2重量％和15重量％之间的可溶固体。在一些实施方案中，饮料配料提取物可包括浓度在15重量％和80重量％之间的可溶固体。
在一些实施方案中，该方法还可包括干燥所述重组配料提取物以生成可溶饮料配料粉末的步骤。所述干燥步骤可包括喷雾干燥和/或冷冻干燥所述重组配料提取物。
在一些实施方案中，所述饮料配料提取物可包括从选自咖啡、可可、菊苣、茶和啤酒的饮料配料获得的提取物。
在一些实施方案中，可将重组饮料配料提取物转变为可溶饮料配料粉末。
根据本发明的第二方面，提供了一种通过本发明的第一方面的方法获得的或能够通过本发明的第一方面的方法获得的饮料配料提取物。
在一些实施方案中，所述饮料配料提取物可包括浓度在约2重量％和15重量％之间的可溶固体(也称为“稀释的”提取物)。
在一些实施方案中，所述饮料配料提取物可包括浓度在约15重量％和80重量％之间的可溶固体(也称为“浓缩的”提取物)。
本发明的第二方面的所述饮料配料提取物可包括选自咖啡、可可、菊苣、茶和啤酒的饮料配料。
根据本发明的第三方面，提供了一种通过本发明的第一方面的方法获得的或能够通过本发明的第一方面的方法获得的咖啡提取物。
根据本发明的第四方面，提供了包括高分子量化合物的饮料配料提取物的用途，其中已在pH升高步骤中处理分子量高于包括5kDa、10kDa、20kDa、30kDa和50kDa的组中的一者或多者的高分子量化合物，以减少芳香化合物与所述提取物的结合。
优选地，饮料配料提取物如上文所描述和定义，并且更优选地是咖啡提取物。优选地，至少已在pH升高步骤中处理高于50kDa的高分子量化合物。
具体实施方式
为了可更清楚地理解本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施方案，附图中：
图1示出了根据本发明的第一方面的方法的第一实施方案的示意性流程图；
图2示出了根据本发明的第一方面的方法的第二实施方案的示意性流程图；
图3a示出了根据本发明的第一方面的方法的第三实施方案的示意性流程图；
图3b示出了根据本发明的第一方面的方法的第四实施例的示意性流程图；
图4a示出了根据本发明的第一方面的方法的第五实施方案的示意性流程图；
图4b示出了根据本发明的第一方面的方法的第六实施方案的示意性流程图；
图4c示出了根据本发明的第一方面的方法的第七实施例的示意性流程图；
图5示出了根据本发明的第一方面的方法的第八实施方案的示意性流程图；
图6示出了根据参考HMW结合作用研究，从可商购获得的咖啡浓缩物获得的咖啡饮料的1H-NMR光谱和参考样品的1H-NMR光谱，两者均掺杂有2,3-二乙基-5-甲基吡嗪；
图7a和图7b示出了根据参考HMW结合作用研究，在pH升高处理之前和之后从掺杂有2,3-二乙基-5-甲基吡嗪的可商购获得的咖啡浓缩物获得的咖啡饮料的1H-NMR光谱；
参见附图，类似的标号表示类似的部件。
定义
“饮料配料提取物”是包括从饮料配料提取的可溶饮料配料化合物的溶液。这通常通过使饮料配料粉末或颗粒与水(通常是热水或蒸汽)接触来获得。从饮料配料粉末获得的可溶饮料配料化合物的产量将根据用于提取的温度和压力而变化。高温可能导致高产量，使饮料配料中的复杂碳水化合物水解成可溶组分。虽然高产量对于商业生产显然是期望的，但也导致产生高浓度的高分子量(HMW)化合物。饮料配料可包括选自烘焙并且研磨的咖啡、可可粉、菊苣、茶和/或啤酒的配料。
所谓的“高分子量化合物”(HMW)意指饮料配料提取物中存在的分子量为至少约5kDa，诸如高于10kDa、20kDa、30kDa，优选地40kDa，甚至更优选地50kDa的化合物。
所谓的“低分子量化合物”(LMW)意指饮料配料提取物中存在的分子量为小于约5kDa，优选地小于4kDa，更优选地小于1kDa的化合物。
所谓的“液体配料浓缩物”意指包含适于稀释以获得期望饮料的可溶配料固体的浓缩溶液。所谓的“液体咖啡浓缩物”意指包含适于稀释以获得期望饮料的可溶咖啡固体的浓缩溶液。液体咖啡浓缩物通常作为所谓的盒中袋产品出售以用于在自动售货机中稀释，或经过干燥以产生速溶咖啡粉末以获得咖啡饮料。液体咖啡浓缩物可通过应用于水性咖啡提取物的常规浓缩工艺(如例如蒸发、过滤、蒸馏、低温浓缩)获得，并且可包含6重量％至80重量％的咖啡固体，优选地10重量％至65重量％，更优选地15重量％至50重量％的咖啡固体。
实施例1
图1表示根据本发明的第一方面的方法的第一实施例的流程图。
将水性咖啡提取物(1)过滤以获得咖啡提取物渗透物(2)和咖啡提取物渗余物(3)。将咖啡提取物渗透物(2)储存起来以供进一步使用，同时将咖啡提取物渗余物(3)送至用碱性溶液形式的pH升高手段处理以生成经处理的咖啡提取物(4)。然后将所述经处理的咖啡提取物(4)与所述咖啡提取物渗透物(2)重新组合以生成重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(5)。通过常规方法，例如通过使烘焙并且研磨的速溶咖啡粉末与热水在100℃和220℃之间的范围内的温度下接触(或另选地通过在低于100℃，优选地低于80℃下的冷萃提取)来提供水性咖啡提取物(1)。提取在常规提取容器(未示出)，诸如例如包含烘焙并且研磨的咖啡粉末的填充柱中进行。提取可分批或连续进行，并且可使用多根柱来增加提取产量。热水通过烘焙并且研磨的咖啡粉末从一根柱/多根柱的顶部或另选地从底部送到所述一根柱/多根柱中。提取时间基于所使用柱的数量、烘焙并且研磨的咖啡粉末的研磨尺寸和期望的提取产量而变化。水性咖啡提取物(1)中的HMW化合物的含量在10％-30％的范围内，特别是在10％-25％的范围内。
通过常规管道系统(未示出)将水性咖啡提取物(1)送至过滤装置。在一些实施方案中，过滤装置呈过滤液体并生成渗余物级分(即，由过滤装置保留的级分)和所述液体的渗透物级分(即，通过过滤装置的液体级分)的任何常规方法的形式。过滤方法基于尺寸排除：过滤装置的物理结构允许尺寸小于过滤装置的孔的临界尺寸的分子选择性地通过，同时截断尺寸大于这些孔的分子。过滤装置可例如包括膜，但是本文也考虑允许基于分子尺寸分离液体级分的任何其他常规方法。例如，顺序超滤、纳滤、渗透、全蒸发、透滤、离心、渗析、色谱法和树脂技术。在本发明的优选实施方案中，过滤装置是使用分子量截止值为约50kDa的膜的膜过滤系统。在这些条件下，分子量大于50kDa的化合物被膜保留(形成所谓的渗余物)，而分子量较低的化合物可通过膜本身(生成所谓的渗透物)。过滤工艺在15℃-70℃的温度和1巴-3巴的压力下进行1小时-8小时的时间段。从过滤工艺中，获得咖啡提取物渗透物(2)和咖啡提取物渗余物(3)。咖啡提取物渗余物(3)中HMW化合物的浓度高于水性咖啡提取物(1)中HMW化合物的浓度，具体地，咖啡提取物渗余物(3)中HMW化合物的浓度是水性咖啡提取物(1)中HMW化合物的浓度的两倍多，并且可高达10倍。
在一些实施方案中，膜截止值为小于50kDa，例如30kDa、20kDa、10kDa或5kDa。
图1的咖啡提取物渗透物(2)在低温和低氧存在条件下储存，以防止其不新鲜，而咖啡提取物渗余物(3)被送至用碱性溶液进行pH升高处理，以减少对HMW化合物的芳香化合物的亲和力，该HMW化合物负责对存在于任何咖啡提取物中的并且特别是在本发明的咖啡提取物渗透物(2)中的芳香化合物的结合活性。通过在常规容器中向初级咖啡提取物渗余物(3)中添加氢氧化钠(NaOH)的溶液来进行pH升高处理。将所得混合物在30℃至100℃的温度下搅拌30分钟至180分钟的时间(优选地在60℃-90℃下搅拌30分钟-60分钟)。氢氧化钠(NaOH)溶液的pH在7至14，优选地8至11的范围内。所述溶液的浓度在0.5mol/L至5mol/L(5M)的范围内。可使用另选的碱性溶液，例如NaHCO3、H2CO3或KOH。通过这种碱性处理获得的经处理的咖啡渗余物(4)显示对芳香化合物(即挥发性有机化合物(VOC))的结合活性降低。不受理论的束缚，可发现对HMW化合物在用碱性试剂处理之后的这种降低的结合活性效应的解释在于碱性环境、高温和延长的处理时间有利于键(特别是负责对芳香组分的结合作用并且存在于所述高分子量(HMW)化合物的长链的空间排列上的酚基团的酯键)的断裂的事实。通过利用碱性处理来减少所述高分子量(HMW)化合物的长链的空间排列上的所述酚基团，相对于经处理的咖啡提取物(4)中的芳香化合物的结合活性降低。
可使用其他另选的pH升高处理。例如，可使用离子交换树脂和/或吸收剂来执行pH升高处理。吸收剂可以是基于碳的、基于聚丙烯酸酯的或基于聚苯乙烯的。商业吸收剂的示例包括
MN 200、
MN 202和
AF5。离子交换树脂的示例包括强碱性或弱碱性阴离子交换树脂。优选地，离子交换树脂是弱碱性阴离子交换树脂。树脂可基于聚丙烯酸酯或聚苯乙烯，优选地聚丙烯酸酯。官能团可选自胺官能团，诸如伯胺基团、叔胺基团和季胺基团以及多胺基团，优选地叔胺基团。在pH升高处理之后提取物的pH值范围在7至14，优选地8至11的范围内。
在用碱性溶液进行pH升高处理之后，图1的经处理的咖啡提取物(4)显示HMW化合物的长链的空间排列上的所述酚基团的含量降低。该值在降低10％-50％的范围内。
在pH升高处理之后，经处理的咖啡提取物(4)的pH在4.9-5.8的范围内，之后进行水解后淬灭。
然后将图1的经处理的咖啡渗余物(4)通过常规管道系统送至与咖啡提取物渗透物(2)重组以得到重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(5)，该重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物具有小于初始水性咖啡提取物(1)的酚级分含量，并且与水性咖啡提取物(1)本身相比对芳香化合物的结合活性降低。
所述烘焙并且研磨的咖啡提取物(5)现在随时可用于常规制造工艺中以用于产生例如即饮型产品，或者另选地被送至常规制造工艺以用于产生液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末(未示出)。这些工艺包括将烘焙并且研磨的咖啡提取物(5)浓缩至6重量％至80重量％咖啡固体，优选地10重量％至65重量％，更优选地15重量％至50重量％咖啡的步骤。浓缩步骤采用标准和可商购获得的方法如例如蒸发、低温浓缩和离心进行。然后将液体咖啡浓缩物送至包装工艺以包装在盒中袋包装中，例如，随时可用于在自动售货机中出售。
另选地，将液体咖啡浓缩物送至进一步干燥工艺，其中液体咖啡浓缩物通过常规喷雾干燥或冷冻干燥工艺转化为速溶咖啡粉末。
实施例2
现在参见图2，该图表示根据本发明的第一方面的方法的第二实施例的流程图。
概括地说，将水性咖啡提取物(21)过滤以获得咖啡提取物渗透物(22)和咖啡提取物渗余物(23)。将咖啡提取物渗透物(22)储存起来以供随后使用，并且将初级咖啡提取物渗余物(23)送至用碱性溶液进行pH升高处理，从而生成经处理的咖啡提取物(24)。将所述经处理的咖啡提取物(24)送至另外的过滤工艺以生成次级咖啡提取物渗余物(27)和废渗透物(26)。然后将所述次级咖啡提取物渗余物(27)与咖啡提取物渗透物(22)重新组合以生成重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(25)。
实施例2的详细过程如下。
将通过如实施例1中所述的常规提取方法提供的水性咖啡提取物(21)过滤以生成咖啡提取物渗透物(22)和初级咖啡提取物渗余物(23)，将该咖啡提取物渗透物储存起来以供进一步使用。过滤装置为如针对实施例1所述的类型，并且涉及常规的膜过滤系统，该常规的膜过滤系统包括例如截止值为约50kDa的过滤膜。过滤工艺在15℃-70℃的温度和1巴-3巴的压力下进行1小时-8小时的时间段。可使用如实施例1中所述的另选过滤方法。初级咖啡提取物渗余物(23)中HMW化合物的浓度高于水性咖啡提取物(21)中HMW化合物的浓度，具体地，初级咖啡提取物渗余物(23)中HMW化合物的浓度是水性咖啡提取物(21)中HMW化合物的含量的两倍多(并且可高达10倍)。
在一些实施方案中，膜截止值为小于50kDa，例如约30kDa、20kDa、10kDa或5kDa。
将初级咖啡提取物渗余物(23)送至用碱性试剂进行pH升高处理，从而降低高分子量(HMW)化合物的酚基团的激动作用，该高分子量化合物负责对咖啡提取物中的芳香化合物的结合活性。如针对实施例1所述，碱性处理包括：
i.将氢氧化钠(NaOH)溶液添加到初级咖啡提取物渗余物(23)
中，以及
ii.在30℃至100℃的温度下搅拌30分钟至180分钟。
氢氧化钠(NaOH)溶液的pH在7至14，优选地8至11的范围内(浓度为0.5mol/L-5mol/L)。
也可使用另选的碱性试剂，以及如实施例1中所述的另选的树脂和/或吸收剂处理。
在pH升高处理之后，所获得的经处理的咖啡提取物(24)的pH在4.9至5.8的范围内，之后进行水解后淬灭。
经处理的咖啡提取物(24)显示对芳香化合物的结合活性降低。
然后将经处理的咖啡提取物(24)通过常规管道系统送至进一步的过滤工艺，以生成次级咖啡提取物渗余物(27)和废渗透物(26)并将次级咖啡提取物渗余物与废渗透物分离，废渗透物(26)由主要化合物的分子量小于5kDa(在低分子量(LMW)化合物的范围内)的咖啡提取物的级分组成。
当将图2的经处理的咖啡提取物(24)送至另外的过滤工艺时，过滤装置可为截止值为1kDa的常规膜，但是任何另选的过滤方法都是合适的。
然后将所得的次级咖啡提取物渗余物(27)与咖啡提取物渗透物(22)重组以得到重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(25)，该重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物具有小于水性咖啡提取物(21)的酚基团浓度，并因此与水性咖啡提取物(21)相比对芳香化合物的结合活性降低。在一些实施方案中，在不经过过滤步骤以分离废渗透物(26)的情况下，将经处理的咖啡提取物(24)直接送至添加到咖啡提取物渗透物(22)中，从而生成重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(25)。
然后将所述重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(25)送至常规制造工艺，以用于产生即饮型液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末。
如针对实施例1所述那样进行用于制造液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末的浓缩工艺。然后将液体咖啡浓缩物送至包装工艺以包装在例如盒中袋包装中，或送至干燥工艺(喷雾干燥或冷冻干燥)以用于产生速溶咖啡粉末。
实施例3a
图3a示出了根据本发明的第一方面的方法的第三实施例的示意性流程图。
将两阶段提取工艺应用于烘焙并且研磨的咖啡粉末(300)。进行第一次提取以产生初级水性咖啡提取物(30)和所谓的“研磨咖啡粉末渣”。对研磨咖啡粉末渣进行第二次提取以产生次级水性咖啡提取物(31)。然后将所述次级水性咖啡提取物(31)过滤以获得咖啡提取物渗余物(33)和咖啡提取物渗透物(32)，咖啡提取物渗余物(33)根据本发明的第一方面进行处理，如实施例1中所述，以生成经处理的烘焙并且研磨的咖啡提取物(35)，然后将经处理的烘焙并且研磨的咖啡提取物与初级水性咖啡提取物(30)重组以最终获得重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(39)。
在一些实施方案中，所述两阶段提取工艺包括用于产生水性咖啡提取物的提取工艺，其中提取在不同温度下以两个阶段进行。在第一阶段中，提取在较低的温度下进行。在20℃至140℃范围内的温度下用水提取烘焙并且研磨的咖啡粉末(300)。在第二阶段中，然后在170℃至220℃范围内的较高温度下再次用水提取在第一阶段之后留下的烘焙并且研磨的咖啡粉末(也称为“研磨咖啡粉末渣”)。从第一阶段获得的提取物也被称为初级水性咖啡提取物(30)，而在较高温度下来自第二阶段的提取物也被称为次级水性咖啡提取物(31)。次级水性咖啡提取物(31)可基于提取物中存在的化学组分来表征。例如，可认为次级水性咖啡提取物(31)是具有在10％-40％范围内的高分子量(HMW)化合物水平的提取物。类似地，初级水性咖啡提取物(30)基于约5％-20％的高分子量(HMW)化合物的水平来表征。与常规一阶段提取工艺相比，两阶段提取工艺因高分子量(HMW)化合物的高含量而能够增加提取产量。
最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(39)显示，HMW化合物对芳香化合物的结合活性降低，从而导致高含量的游离芳香化合物。
然后将所述最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(39)送至常规制造工艺，以用于产生即饮型液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末。
如针对实施例1所述那样进行浓缩和包装步骤。
实施例3b
图3b示出了根据本发明的第一方面的方法的第四实施例的示意性流程图。
将两阶段提取工艺应用于烘焙并且研磨的咖啡粉末(3000)。进行第一次提取以产生初级水性咖啡提取物(301)和所谓的“研磨咖啡粉末渣”。对研磨咖啡粉末渣进行第二次提取以产生次级水性咖啡提取物(310)。然后将所述初级水性咖啡提取物(301)和所述次级水性咖啡提取物(310)过滤以获得初级咖啡提取物渗透物(320)、次级咖啡提取物渗透物(321)、初级咖啡提取物渗余物(330)、次级咖啡提取物渗余物(331)。将剩余的从第二提取阶段提取的烘焙并且研磨的咖啡粉末(所谓的‘废研磨咖啡粉末’)排出或送至另外的工业用途。如实施例1中所述，根据本发明的第一方面处理咖啡提取物渗余物(330,331)以生成经初级和次级处理的咖啡提取物(分别为340和341)，然后将它们重组以获得重组的经处理的咖啡提取物(350)。最后将所述重组的经处理的咖啡提取物(350)添加到初级咖啡提取物渗透物(320)和次级咖啡提取物渗透物(321)中以获得重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(390)。
在一些实施方案中，所述两阶段提取工艺包括用于产生水性咖啡提取物的提取工艺，其中提取在不同温度下以两个阶段进行，如实施例3a中所述。从第一阶段获得的提取物被称为初级水性咖啡提取物(301)，而在较高温度下来自第二阶段的提取物被称为次级水性咖啡提取物(310)。
过滤装置为如针对实施例1所述的类型，并且涉及常规的膜过滤系统，该常规的膜过滤系统包括例如截止值为约50kDa的过滤膜。
在一些实施方案中，膜截止值为小于50kDa，例如约30kDa、20kDa、10kDa或5kDa。
在图3b所示的实施方案中，应用于初级水性咖啡提取物(301)的过滤装置包括约50kDa的膜过滤截止值，而在送至pH升高处理之前不对次级水性咖啡提取物(310)进行过滤。因此，将pH升高处理应用于全部的次级水性咖啡提取物(310)，而无需先前将高分子量(HMW)化合物分离成次级咖啡提取物渗余物(未示出)。
在用碱性试剂进行pH升高处理以降低高分子量(HMW)化合物的酚基团的激动作用(负责咖啡提取物中芳香化合物的结合活性)之后，所得重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(390)显示HMW化合物对芳香化合物的结合活性降低，从而导致高含量的游离芳香化合物。
然后将所述重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(390)送至常规制造工艺，以用于产生即饮型液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末。
如针对实施例1所述那样进行浓缩和包装步骤。
实施例4a
图4a示出了根据本发明的第一方面的方法的第五实施例的示意性流程图。
以与上文针对实施例3a所述相同的方式将两阶段提取工艺应用于烘焙并且研磨的咖啡粉末(400)，以产生初级水性咖啡提取物(40)和次级水性咖啡提取物(41)，将该初级水性咖啡提取物储存起来以供随后使用。如实施例2中所述，根据本发明的第一方面处理所述次级水性咖啡提取物(41)。将所述次级水性咖啡提取物(41)过滤以获得咖啡提取物渗透物(42)和咖啡提取物渗余物(43)。将咖啡提取物渗透物(42)储存起来以供随后使用，并且将咖啡提取物渗余物(43)送至用碱性溶液进行处理，从而生成经处理的咖啡提取物(44)。将所述经处理的咖啡提取物(44)送至另外的过滤工艺以生成次级咖啡提取物渗余物(47)和废渗透物(46)。然后将所述次级咖啡提取物渗余物(47)与咖啡提取物渗透物(42)重新组合以获得重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(45)，将该重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物添加到初级水性咖啡提取物(40)中，从而提供最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(49)。
次级水性咖啡提取物(41)通过常规两阶段提取方法产生。首先，用热水在20℃和140℃之间的范围内的第一温度下提取烘焙并且研磨的咖啡粉末(400)，以产生初级水性咖啡提取物(40)。然后在170℃和220℃之间的较高温度下再次提取在提取之后留下的烘焙并且研磨的粉末(研磨咖啡粉末渣)，以产生次级水性咖啡提取物(41)。提取在常规提取装置(未示出)，诸如例如包含烘焙并且研磨的咖啡粉末的填充柱中进行。提取可分批或连续进行，并且可使用多根柱来增加提取产量。热水通过烘焙并且研磨的咖啡粉末从一根柱/多根柱的顶部或另选地从底部送到所述一根柱/多根柱中。提取时间基于所使用柱的数量、烘焙并且研磨的咖啡粉末的研磨尺寸和期望的提取产量而变化。次级水性咖啡提取物(41)中的HMW化合物的含量在10％至40％的范围内。
然后将次级水性咖啡提取物(41)过滤以生成咖啡提取物渗透物(42)和咖啡提取物渗余物(43)，将该咖啡提取物渗透物储存起来以供进一步使用。过滤装置为如针对实施例1所述的类型，并且涉及常规的膜过滤系统，该常规的膜过滤系统包括例如截止值为约50kDa的膜过滤器。过滤工艺在20℃-70℃的温度和1巴-3巴的压力下进行1小时-8小时的时间段。可使用如实施例1中所述的另选过滤方法。咖啡提取物渗余物(43)中HMW化合物的浓度高于次级水性咖啡提取物(41)中HMW化合物的含量，具体地，咖啡提取物渗余物(43)中HMW化合物的含量是次级水性咖啡提取物(41)中HMW化合物的浓度的两倍多。在一些实施方案中，膜截止值为小于约50kDa，例如30kDa、20kDa、10kDa或5kDa。
将咖啡提取物渗余物(43)送至用碱性试剂进行处理，从而降低所述高分子量(HMW)化合物的长链的空间排列上的酚基团的浓度和激动作用，该高分子量化合物负责对咖啡提取物中的芳香化合物的结合活性。如针对实施例1所述，碱性处理包括：
i.将氢氧化钠(NaOH)溶液添加到咖啡提取物渗余物(43)中，以及
ii.在30℃至100℃的温度下搅拌30分钟至180分钟。
氢氧化钠(NaOH)溶液的pH在7至14，优选地8至11的范围内(浓度为0.5mol/L-5mol/L)。也可使用另选的碱性试剂(例如NaHCO3、H2CO3或KOH)，以及如实施例1中所述的另选的树脂和/或吸收剂处理。
所获得的经处理的咖啡提取物(44)显示在淬灭后4.9至5.8范围内的pH，并且显示对芳香化合物的结合活性降低。
然后将经处理的咖啡提取物(44)通过常规管道系统送至进一步的过滤工艺，以生成次级提取物渗余物(47)和废渗透物(46)并将次级提取物渗余物与废渗透物分离，该废渗透物包括主要化合物的分子量小于5kDa(在低分子量(LMW)化合物的范围内)的咖啡提取物的级分。
图4a的进一步的过滤步骤的过滤装置是截止值为1kDa的常规膜。
然后将所得的次级咖啡提取物渗余物(47)与咖啡提取物渗透物(42)重组以得到重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(45)，该重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物具有小于次级水性咖啡提取物(41)的酚含量，并因此与次级水性咖啡提取物(41)相比对芳香化合物的结合活性降低。
然后将所述重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(45)添加到初级水性咖啡提取物(40)中以提供最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(49)，然后将该最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物送至常规制造工艺，以用于产生即饮型液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末。
采用如针对实施例1所述的标准和可商购获得的方法进行浓缩和包装步骤。
实施例4b
图4b示出了根据本发明的第一方面的方法的第六实施例的示意性流程图。
将三阶段提取工艺应用于烘焙并且研磨的咖啡粉末(401)。
一般来讲，进行第一次提取以产生初级水性咖啡提取物(440)和所谓的“研磨咖啡粉末渣”(410)。将芳香化合物回收工艺(900)应用于初级水性咖啡提取物(440)，并且收集芳香化合物(未示出)并且将该芳香化合物储存起来以供随后再次引入。对研磨咖啡粉末渣(410)进行第二次提取以产生次级水性咖啡提取物(441)和次级研磨咖啡粉末渣(480)。对所述次级研磨咖啡粉末渣(480)进行第三次提取以获得三级咖啡提取物(482)。初级水性咖啡提取物(440)和次级水性咖啡提取物(441)均储存以供随后使用。如实施例2中所述，根据本发明的第一方面处理三级水性咖啡提取物(482)。将所述三级水性咖啡提取物(482)过滤以获得咖啡提取物渗透物(442)和咖啡提取物渗余物(443)。将咖啡提取物渗透物(442)储存起来以供随后使用，并且将咖啡提取物渗余物(443)进行pH升高处理以生成经处理的咖啡提取物(444)。将所述经处理的咖啡提取物(444)送至另外的过滤工艺以生成四级咖啡提取物渗余物(447)和废渗透物(446)。然后将所述经纯化的咖啡提取物渗余物(447)与咖啡提取物渗透物(442)、初级水性咖啡提取物(440)和次级水性咖啡提取物(441)重新组合以获得最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(449)。然后将通过芳香化合物回收工艺(900)收集的芳香化合物再次引入最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(449)中。
实施例4b的详细过程如下。
次级水性咖啡提取物(441)和三级水性咖啡提取物(482)通过常规三阶段提取方法产生。首先，用热水在20℃和140℃之间的范围内的第一温度下提取烘焙并且研磨的咖啡粉末(401)，以产生初级水性咖啡提取物(440)。然后在170℃和220℃之间的较高温度下再次提取在提取之后留下的烘焙并且研磨的粉末(410)，以产生次级水性咖啡提取物(441)和所得的次级研磨咖啡粉末渣(480)，然后使所得的次级研磨咖啡粉末渣在高于220℃的温度下经受第三次提取，从而产生三级水性咖啡提取物(482)。提取在常规提取装置(未示出)，诸如例如包含烘焙并且研磨的咖啡粉末的填充柱中进行。提取可分批或连续进行，并且可使用多根柱来增加提取产量。热水通过烘焙并且研磨的咖啡粉末(401)从一根柱/多根柱的顶部或另选地从底部送到所述一根柱/多根柱中。提取时间基于所使用柱的数量、烘焙并且研磨的咖啡粉末的研磨尺寸和期望的提取产量而变化。三级水性咖啡提取物(482)中的HMW化合物的含量在1％至10％的范围内。
然后将三级水性咖啡提取物(482)过滤以生成咖啡提取物渗透物(442)和咖啡提取物渗余物(443)，将该咖啡提取物渗透物储存起来以供进一步使用。过滤装置为如针对实施例1所述的类型，并且涉及常规的膜过滤系统，该常规的膜过滤系统包括例如截止值为约10kDa的膜过滤器。过滤工艺在15℃-70℃的温度和1巴-3巴的压力下进行1小时-8小时的时间段。可使用如实施例1中所述的另选过滤方法。咖啡提取物渗余物(443)中HMW化合物的浓度高于次级水性咖啡提取物(441)和初级水性咖啡提取物(440)中HMW化合物的含量，具体地，咖啡提取物渗余物(443)中HMW化合物的含量是次级水性咖啡提取物(441)中HMW化合物的浓度的两倍多。在其他实施方案中，膜截止值可小于约30kDa、20kDa、10kDa或5kDa。
将咖啡提取物渗余物(443)送至使用碱性试剂进行pH升高处理，从而降低所述高分子量(HMW)化合物的长链的空间排列上的酚基团的浓度和激动作用，该高分子量化合物负责对咖啡提取物中的芳香化合物的结合活性。如针对实施例1所述，碱性处理包括：
i.将氢氧化钠(NaOH)溶液添加到咖啡提取物渗余物(443)中，
以及
ii.在30℃至100℃的温度下搅拌30分钟至180分钟。
氢氧化钠(NaOH)溶液的pH在7至14，优选地8至11的范围内(浓度为0.5mol/L-5mol/L)。也可使用另选的碱性试剂(例如KOH)，以及如实施例1中所述的另选的树脂和/或吸收剂处理。
所获得的经处理的咖啡提取物(444)显示对芳香化合物的结合活性降低。
然后将经处理的咖啡提取物(444)通过常规管道系统送至进一步的过滤工艺，以生成经纯化的咖啡提取物渗余物(447)和废渗透物(446)并将经纯化的咖啡提取物渗余物与废渗透物分离，该废渗透物包括主要化合物的分子量小于5kDa(在低分子量(LMW)化合物的范围内)的咖啡提取物的级分。
图4b的用以分离废渗透物(446)的进一步的过滤步骤的过滤装置是截止值为1kDa的常规膜。
然后将所得的经纯化的咖啡提取物渗余物(447)与咖啡提取物渗透物(442)、初级水性咖啡提取物(440)和次级水性咖啡提取物(441)重新组合以得到最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(449)，该最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物具有小于初级水性咖啡提取物(440)和次级水性咖啡提取物(441)的酚含量，并因此与所述两种水性咖啡提取物(440,441)相比对芳香化合物的结合活性降低。
然后将所述最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(449)送至常规制造工艺，以用于产生即饮型液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末。
采用如针对实施例1所述的标准和可商购获得的方法进行浓缩和包装步骤。
实施例4c
参见图4c，该图表示根据本发明的第一方面的方法的第七实施例的流程图。
如实施例4b所述的那样将三阶段提取工艺应用于烘焙并且研磨的咖啡粉末(4010)。通过第一提取阶段获得初级水性咖啡提取物(4400)和所谓的“研磨咖啡粉末渣”(4100)。对研磨咖啡粉末渣(4100)进行第二次提取以产生次级水性咖啡提取物(4410)和次级研磨咖啡粉末渣(4800)。对所述次级研磨咖啡粉末渣(4800)进行第三次提取以获得三级水性咖啡提取物(4820)和废研磨咖啡粉末，收集该三级水性咖啡提取物并且将该三级水性咖啡提取物储存起来以供随后再次引入。如实施例3b所述，初级水性咖啡提取物(4400)和次级水性咖啡提取物(4410)两者均经受过滤工艺，以获得初级咖啡提取物渗余物(4430)、次级咖啡提取物渗余物(4431)、初级咖啡提取物渗透物(4460)和次级咖啡提取物渗透物(4461)。将所述初级咖啡提取物渗透物(4460)和次级咖啡提取物渗透物(4461)储存起来以供随后使用，而初级咖啡提取物渗余物(4430)和次级咖啡提取物渗余物(4431)根据本发明的第一方面在pH升高步骤中进行处理，从而获得经处理的初级咖啡提取物(4470)和经处理的次级咖啡提取物(4471)。然后将所述经处理的初级(4470)咖啡提取物与经处理的次级咖啡提取物(4471)组合以提供重组的经处理的咖啡提取物(4435)。最后将三级水性咖啡提取物(4820)连同所述初级咖啡提取物渗透物(4460)和次级咖啡提取物渗透物(4461)添加到所述重组的经处理的咖啡提取物(4435)中，以提供最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(4439)。
任选地，可对初级水性咖啡提取物(4400)进行芳香化合物回收步骤(未示出)，并且可将所回收的芳香化合物再次引入最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(4439)中。
如实施例4b所述，次级水性咖啡提取物(4100)和三级水性咖啡提取物(4820)通过常规三阶段提取方法产生。
三级水性咖啡提取物(4820)中的HMW化合物的含量在1％至10％的范围内。
过滤装置为如针对实施例1所述的类型，并且涉及常规的膜过滤系统，该常规的膜过滤系统包括例如截止值为约50kDa的膜过滤器。在一些实施方案中，膜截止值为小于约50kDa，例如30kDa、20kDa或10kDa。在一些实施方案中，用截止值为约50KDa、30KDa、20KDa、10KDa和5KDa的膜施加膜过滤的序列。
在图4c中例示的实施方案中，应用于初级水性咖啡提取物(4400)的过滤装置包括截止值为约50kDa的过滤膜。而在送至pH升高处理之前不将过滤应用于次级水性咖啡提取物(4410)。因此，将pH升高处理应用于全部的次级水性咖啡提取物(4410)，而无需先前将高分子量(HMW)化合物分离成次级咖啡提取物渗余物(未示出)。
在一些实施方案(未示出)中，根据本发明使三级水性咖啡提取物(4820)经受处理，从而提供三级咖啡提取物渗透物和经处理的三级咖啡提取物，然后将它们添加到最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物中。
如实施例3b中所述的那样将初级咖啡提取物渗余物(4430)和次级咖啡提取物渗余物(4431)送至使用碱性试剂进行pH升高处理，以降低所述高分子量(HMW)化合物的长链的空间排列上的酚基团的浓度和激动作用。
然后将所得的经处理的初级咖啡提取物(4470)与经处理的次级咖啡提取物(4471)重新组合成为重组的经处理的咖啡提取物(4435)，并且将该重组的经处理的咖啡提取物添加到初级咖啡提取物渗透物(4460)和次级咖啡提取物渗透物(4461)中，以得到最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(4439)，该最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物具有小于初级水性咖啡提取物(4400)和次级水性咖啡提取物(4410)组合在一起的酚含量，并因此对芳香化合物的结合活性降低。
然后将所述最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(4439)送至常规制造工艺，以用于产生即饮型液体咖啡浓缩物和/或速溶咖啡粉末。
采用如针对实施例1所述的标准和可商购获得的方法进行浓缩和包装步骤。
实施例5
参见图5，该图表示根据本发明的第一方面的方法的第八实施例的流程图。
将水性咖啡提取物(51)过滤以获得初级咖啡提取物渗透物(52)和初级咖啡提取物渗余物(53)。将初级咖啡提取物渗余物(53)储存起来以供进一步使用，而将初级咖啡提取物渗透物(52)送至进一步的过滤步骤以提供次级咖啡提取物渗余物(520)和次级咖啡提取物渗透物(521)，将该次级咖啡提取物渗余物储存起来以供进一步使用。将次级咖啡提取物渗透物(521)送至后续的过滤步骤以提供三级咖啡提取物渗余物(522)和三级咖啡提取物渗透物(523)。然后将初级咖啡提取物渗余物(53)和三次咖啡提取物渗余物(522)分别用碱性溶液处理以生成经处理的初级咖啡渗余物(54)和经处理的三级咖啡渗余物(540)。然后将所述经处理的咖啡渗余物(54,540)与所述三级咖啡提取物渗透物(523)重新组合以生成重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(55)。
通过使用膜的序列以便分离包含不同分子量化合物范围的初始水性咖啡提取物(51)的级分来进行实施例5的过滤序列，然后基于每种级分对挥发性有机化合物(VOC)即芳香化合物的相关性和亲和力水平，依据本发明的方法来单独地处理级分。例如，使用截止值高于约50kDa(第一过滤器—过滤1)、高于约30kDa(第二过滤器—过滤2)和高于约10kDa(第三过滤器—过滤3)的序列。截止值低于先前一个值的膜允许分离具有降低分子量的HMW化合物的水性咖啡提取物的级分。对先前过滤步骤的渗透物进行提取物的每种级分的过滤。例如，在来自50kDa截止值膜的渗透物上使用30kDa截止值膜，以此类推。
由本发明的方法产生的烘焙并且研磨的咖啡提取物(55)具有与水性咖啡提取物(51)相比对芳香化合物的结合降低的HMW级分，因此具有更高含量的游离芳香化合物(VOC)。
由本发明的方法产生的烘焙并且研磨的咖啡提取物(55)可按原样使用(例如，用于产生即饮型产品)，或送至常规浓缩工艺以获得液体咖啡浓缩物，以如此在盒中袋包装中出售或用于进一步干燥工艺(喷雾干燥或冷冻干燥)中以用于制造具有增强的芳香水平的速溶咖啡粉末。
参考HMW结合作用研究
本发明基于以下发现：降低水性咖啡提取物中的所述高分子量(HMW)化合物(诸如例如，类黑精)的长链的空间排列上的酚基团的浓度是特别有利的，因为这些基团负责结合在咖啡饮料制品的芳香感知中发挥重要作用的化合物诸如HCA。这种结合活性导致饮料的芳香较弱，因此消费者对所述饮料的杯中品质感知较差。
本发明人已经通过对从可商购获得的咖啡获得的饮料制品进行的1H-NMR光谱学分析证实了HMW化合物的结合活性，如图6所表示的。
样品1：用50mmol/L的芳香化合物(2,3-二乙基-5-甲基吡嗪，泥土风味)的水性溶液掺杂从可商购获得的咖啡浓缩物获得的浓度为54g/L的饮料制品。
参考样品1：掺杂有50mmol/L芳香化合物(2,3-二乙基-5-甲基吡嗪，泥土风味)的水性溶液的对比水性溶液(不含咖啡)。
样品1和参考样品1通过NMR光谱法分析达30分钟的温育时间，以验证咖啡饮料中存在的HMW化合物的酚基团相对于掺杂的芳香化合物(2,3-二乙基-5-甲基吡嗪)的结合活性。
与水性溶液(参考样品1)相比，样品1的H-C(6)的共振信号显示出显著的线增宽，这指示化合物之间的结合以及降低的强度。
NMR分析清楚地表明，在与饮料制品一起温育时，游离的2,3-二乙基-5-甲基吡嗪的减少指示芳香化合物被HMW化合物结合。
如图7a和图7b所表示，对通过可商购获得的咖啡冲煮物获得的另外的样品进行相同的实验。
样品2：用50mmol/L的芳香化合物(2,3-二乙基-5-甲基吡嗪，泥土风味)的水性溶液掺杂用浓度为2g/L的碱性水性溶液处理的从可商购获得的咖啡冲煮物获得的54g/L的饮料制品，之后在60℃下进行pH升高步骤达30分钟的时间段。
参考样品2：用50mmol/L的芳香化合物(2,3-二乙基-5-甲基吡嗪，泥土风味)的水性溶液掺杂从可商购获得的咖啡获得的浓缩为54g/L的浓度的饮料制品。
样品2和参考样品2通过NMR光谱法分析，以验证咖啡饮料中存在的HMW化合物的酚基团相对于掺杂的芳香化合物(2,3-二乙基-5-甲基吡嗪)的结合活性。
涉及未经处理的参考样品2的图7a显示出HMW化合物的浓度低于涉及经处理的样品2的图7b的HMW化合物的浓度。
NMR分析证明了碱性处理的重大影响，并因此HMW化合物(特别是咖啡类黑精)对芳香化合物的亲和力的重要性。游离的2,3-二乙基-5-甲基吡嗪的回收率从碱性处理之前的56％升高至处理之后的84％。
实施例6—实施例4c的结合作用研究
下表1显示，当将不同的处理条件应用于初级水性提取物、次级水性提取物和三级水性提取物时，如实施例4c中根据本发明制备的若干种最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物的回收率(游离的关键芳香化合物2,3-二乙基-5-甲基吡嗪的％)增加。
使根据实施例4c制备的初级水性咖啡提取物、次级水性咖啡提取物和/或三级水性咖啡提取物中的每一者经受使用50kDa、30kDa、10kDa和5kDa的截止值的过滤膜序列(下文称为“总处理的”)或50kDa的单个膜(下文称为“单级分处理的”)。
如实施例4c中所述，使每种水性咖啡提取物的所得分级的渗余物经受根据本发明的pH升高处理，至pH为13。
此外，使用浓度为5.15mol/L的2,3-二乙基-5-甲基吡嗪的水性溶液作为参考样品。认为所述吡嗪也是负责咖啡冲煮物中的泥土风味的关键芳香化合物。在根据本发明的第一方面进行处理之后，用吡嗪水性溶液掺杂经处理的初级咖啡提取物、经处理的次级咖啡提取物和经处理的三级咖啡提取物，以便获得与参考样品相同的浓度(5.15mol/L)。
在室温下温育30分钟后，通过1H-NMR确定游离吡嗪的浓度(％)。
与通过将实施例4c的未经任何pH升高处理(其表示最大吡嗪结合条件(以及因此最小的游离芳香化合物结合—最不利于提供芳香复杂性和有效的杯中性能))的初级水性咖啡提取物、次级水性咖啡提取物和三级水性咖啡提取物组合获得的未经处理的最终烘焙并且研磨的咖啡提取物(下文被称为‘未经处理的最终提取物’或‘未经处理的FE’)中吡嗪的回收率相比较，确定回收率(％)的增加。
表1—与未经处理的提取物相比，实施例4c中根据本发明处理并且以与参考样品
编号1相同的浓度掺杂有吡嗪的提取物的回收率增加％。
根据本发明的第一方面处理的每种重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物显示，与未经处理的最终提取物相比，游离吡嗪的回收率％显著增加，这证实处理一阶段、两阶段或更高阶段提取工艺的任何阶段的渗余物确保了HMW化合物对芳香化合物的结合的减少。特别有效的是处理高于50kDa的HMW化合物(即，使用截止值为50kDa的过滤器)，这表明那些HMW化合物在未根据本发明处理的提取物中的游离芳香化合物的结合方面具有异乎寻常的作用。
样品编号7包括组合的初级提取物、次级提取物和三级提取物，初级提取物、次级提取物和三级提取物中的每一者通过以下方式产生：过滤通过使用50kDa、30kDa、10kDa和5kDa的截止值的过滤膜的序列，并将所得级分组合，然后用根据本发明的pH升高处理加工所组合的渗余物。样品编号7显示游离吡嗪增加21％，这为所得速溶咖啡提供良好的杯内性能。
即使仅使用截止值为50kDa的单个膜来处理咖啡提取物渗余物也导致最终重组的烘焙并且研磨的咖啡提取物(样品Ref4和8)中的总体结合作用显著降低。
实施例7—实施例4c的结合作用研究
重复实施例6的过程，但是将每种水性咖啡提取物的所得>50kDa分级渗余物的pH升高至8、9、10、11或12的pH。这导致吡嗪比在pH 13下释放更少。pH 8、9和10显示与pH 13相比回收率<5％；pH 11显示与pH13相比吡嗪的回收率为约20％；并且pH 12显示与pH 13相比吡嗪的回收率为约90％。虽然与将pH升高至13相比，这导致渗余物具有更多结合的芳香化合物，但是在考虑成本和加工问题时，在pH 7-12下并且特别地在7-10下执行的方法在工业规模上更易于管理，并且与不升高提取物渗余物的pH相比，仍然提供芳香化合物的更多释放和最终咖啡产品的芳香的随后有益的改善，并因此取决于最终应用，可利用通过将提取物渗余物的pH升高至pH 7-13之间的任何值来执行本发明的方法。
以上实施方案仅以举例的方式进行描述。在不脱离如所附权利要求中限定的本发明范围的情况下，许多变型是可能的。
Claims (27)
1.处理饮料配料提取物的方法，所述方法包括以下步骤：
a.过滤饮料配料提取物以获得饮料配料提取物渗余物和饮料配料提取物渗透物；
b.升高所述饮料配料提取物渗余物的pH以提供经处理的饮料配料提取物渗余物；以及
c.将所述经处理的饮料配料提取物渗余物与所述饮料配料提取物渗透物组合以生成重组配料提取物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在步骤b)之后，将所述经处理的饮料配料提取物渗余物过滤以供进一步纯化的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：
在步骤a)之前从所述饮料配料提取物中去除芳香挥发性化合物，并在步骤c)之后将所述挥发性芳香化合物添加到所述重组配料提取物中或将所述挥发性芳香化合物与所述重组配料提取物组合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中去除所述芳香挥发性化合物包括汽提和/或蒸汽蒸馏。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a)在20℃至100℃范围内的温度下进行。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a)在1巴至3巴范围内的压力下进行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述步骤a)借助至少一个过滤膜进行。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个膜包括至少10kDa的至少一个尺寸排阻截止值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中执行步骤b)包括将所述配料提取物渗余物的所述pH升高至7和14之间，优选地7和10之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述升高所述pH包括用水性碱性溶液和/或树脂和/或吸收剂处理和/或它们的组合处理所述配料提取物渗余物。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中执行步骤b)包括用pH升高手段处理所述配料提取物渗余物达10分钟至180分钟，优选地30分钟至90分钟范围内的时间段。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中执行步骤b)包括将所述配料提取物渗余物的温度升高至30℃至100℃，同时升高所述pH。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：在步骤a)之后将所述饮料配料提取物渗透物过滤至少一次，以产生另外的提取物渗余物，并在执行步骤b)之前将至少一种另外的提取物渗余物与所述饮料配料提取物渗余物组合。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述饮料配料提取物渗透物的每次重复过滤包括使用与任何先前的过滤器相比尺寸排阻截止值减小的过滤构件。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：将所生成的重组配料提取物过滤至少一次，以提供次级饮料配料渗透物和次级饮料配料渗余物，并升高所述次级饮料配料渗余物的pH。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述饮料配料提取物包括来自烘焙并且研磨的咖啡粉末的初级提取工艺的初级提取物，和/或在次级提取工艺中从由所述初级提取工艺产生的研磨咖啡粉末渣中提取的次级提取物，和/或从由所述次级提取工艺产生的研磨咖啡粉末渣中提取的三级提取物，和/或它们的组合。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述饮料配料提取物包括浓度在2重量％和15重量％之间的可溶固体。
18.根据权利要求1至16中的一项所述的方法，其中所述饮料配料提取物包括浓度在15重量％和80重量％之间的可溶固体。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括干燥所述重组配料提取物以生成可溶饮料配料粉末的步骤。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述饮料配料提取物包括从选自咖啡、可可、菊苣、茶和啤酒的饮料配料获得的提取物。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述重组饮料配料提取物是可溶饮料配料粉末。
22.饮料配料提取物，所述饮料配料提取物通过或能够通过根据权利要求1至21中任一项所述的方法获得。
23.根据权利要求22所述的饮料配料提取物，所述饮料配料提取物包括浓度在2重量％和15重量％之间的可溶固体。
24.根据权利要求22所述的饮料配料提取物，所述饮料配料提取物包括浓度在15重量％和80重量％之间的可溶固体。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的饮料配料提取物，其中所述饮料配料选自咖啡、可可、菊苣、茶和啤酒。
26.包括高分子量化合物的饮料配料提取物的用途，其中已在pH升高步骤中处理高于至少10kDa、20kDa、30kDa和/或至少50kDa的所述高分子量化合物，以减少芳香化合物与所述提取物的结合。
27.根据权利要求26所述的用途，其中所述饮料配料提取物是咖啡提取物。
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