EA043640B1

EA043640B1 - METHOD FOR MANUFACTURING TABLETS FOR MAKING COFFEE

Info

Publication number: EA043640B1
Application number: EA202091292
Authority: EA
Inventors: Юрий Алексеевич Стальмахов; Олег Геннадьевич Сенокосов
Original assignee: Юрий Алексеевич Стальмахов; Олег Геннадьевич Сенокосов; Лисиченко Дмитрий Евгеньевич
Filing date: 2019-08-18
Publication date: 2023-06-07

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в линиях переработки кофе.The invention relates to the food industry and can be used in coffee processing lines.

Заваривание кофе в домашних условиях или в офисе компании из высококачественного натурального измельченного кофе не гарантирует стабильно высокого качества напитка и требует немалых трудозатрат. На глаз, без достаточного опыта невозможно получить порции порошка, состоящие из оптимального его количества, нужна сухая чайная ложка, загрузка порошка также проблемна, поскольку при дозировании имеют место потери частиц, в результате чего появляется мусор и необходимость в проведении уборки. Хранение порошка кофе в устройстве для измельчения или в контейнерах из металла, пластиковой пленки, алюминиевой фольги, жесткого пластика или в специальных мешочках, до момента его использования, ведет к ухудшению вкуса и аромата порошка кофе и соответственно качества напитка, получаемого из него.Brewing coffee at home or in a company office from high-quality natural ground coffee does not guarantee consistently high quality of the drink and requires considerable labor. By eye, without sufficient experience, it is impossible to obtain portions of powder consisting of its optimal amount; you need a dry teaspoon; loading the powder is also problematic, since during dosing there is loss of particles, resulting in debris and the need for cleaning. Storing coffee powder in a grinder or in containers made of metal, plastic film, aluminum foil, hard plastic or special bags until it is used will deteriorate the taste and aroma of the coffee powder and, accordingly, the quality of the drink obtained from it.

Применение кофе в таблетках с индивидуальной упаковкой дает ряд преимуществ в рамках практического применения, так как упрощает сам процесс дозирования и заваривания, пользователь получает точно выверенную порцию продукта, что дает постоянство состава получаемого напитка. Наблюдается тенденция все более широкого применения таблетированного натурального кофе и кофе-напитков, содержащих дополнительные продукты, такие, как сахар, молоко, отдушки и другие ингредиенты.The use of coffee in tablets with individual packaging provides a number of advantages in practical application, since it simplifies the process of dosing and brewing, the user receives a precisely adjusted portion of the product, which ensures the consistency of the composition of the resulting drink. There is a trend towards increasing use of tableted natural coffee and coffee drinks containing additional products such as sugar, milk, flavorings and other ingredients.

В международной заявке WO/2019/106413 Способы и устройства изготовления таблеток из молотого кофе, опубликованной 2019-06-06, МПК класс A23F5/12, A23F 5/10, A23F5/02, описан способ изготовления таблеток для приготовления кофе, включающий подготовку зерен зеленого кофе, обжарку, помол зерен жареного кофе до заданной степени тонины и гранулометрического состава, увлажнение порошкообразного продукта; формирование порционной дозы увлажненного порошкообразного продукта путем загрузки порошка в матрицу; нагревание и прессование сформированной дозы с образованием таблетки, имеющей заданную форму при давлении, не вызывающем деформацию отдельных частиц и выделение растительных жиров на поверхности таблетки; высвобождение готовой таблетки и ее упаковку.International application WO/2019/106413 Methods and apparatus for producing tablets from ground coffee, published 2019-06-06, IPC class A23F5/12, A23F 5/10, A23F5/02, describes a method for producing tablets for preparing coffee, including preparing the beans green coffee, roasting, grinding roasted coffee beans to a given degree of fineness and granulometric composition, moistening the powdered product; forming a portioned dose of a moistened powdery product by loading the powder into the matrix; heating and pressing the formed dose to form a tablet having a given shape at a pressure that does not cause deformation of individual particles and the release of vegetable fats on the surface of the tablet; release of the finished tablet and its packaging.

Недостатками данного изобретения является то, что многократное увлажнение зерен кофе и порошка повышает содержание влаги в таблетке свыше 6-8%, что приводит к росту грибков и бактерий на ее поверхности и сокращению сроков хранения. Кроме того, формирование таблеток из однородного молотого кофе не обеспечивает достаточной прочности таблеток, таблетки имеют шероховатую поверхность, что может вызывать их растрескивание и дальнейшее разрушение.The disadvantages of this invention are that repeated moistening of coffee beans and powder increases the moisture content in the tablet over 6-8%, which leads to the growth of fungi and bacteria on its surface and reduces shelf life. In addition, forming tablets from uniformly ground coffee does not provide sufficient strength to the tablets; the tablets have a rough surface, which can cause them to crack and further break down.

В европейском патенте ЕР1956921 Process for preparing coffee tablets by aid of ultrasound, опубликованном 2010-02-12, МПК класс A23F 3/32, A23F5/12, описан способ и процесс производства кофейной таблетки, в котором прикладывают энергию к заданной порции порошкообразного или гранулированного кофейного продукта, причем перед приложением энергии к указанному продукту добавляют агрегирующий водный агент, а энергию прикладывают к продукту в виде ультразвуковых механических колебаний, так чтобы адгезировать частицы продукта друг к другу.The European patent EP1956921 Process for preparing coffee tablets by aid of ultrasound, published 2010-02-12, IPC class A23F 3/32, A23F5/12, describes a method and process for the production of coffee tablets in which energy is applied to a given portion of powdered or granular coffee product, and before applying energy, an aqueous aggregating agent is added to said product, and energy is applied to the product in the form of ultrasonic mechanical vibrations, so as to adhere the product particles to each other.

Недостатками данного изобретения является то, что добавление к формируемой таблетке до 8% воды приведет в процессе ее хранения к развитию на ее поверхности грибков и микроорганизмов, а применение энергии ультразвуковых колебаний к подпружиненно подвешенной форме для формирования таблетки не сможет обеспечить стабильных размеров таблетки - они будут разной толщины.The disadvantages of this invention are that adding up to 8% water to the tablet being formed will lead to the development of fungi and microorganisms on its surface during its storage, and the application of ultrasonic vibration energy to a spring-suspended form for forming a tablet will not be able to ensure stable tablet sizes - they will different thickness.

В европейском патенте ЕР2793597 Method and apparatus for making a tablet of powdered products for espresso beverage extraction, опубликованном 2013-03-26, МПК класс A23F5/12, описаны способ и устройство для изготовления кофейных таблеток.The European patent EP2793597 Method and apparatus for making a tablet of powdered products for espresso beverage extraction, published 2013-03-26, IPC class A23F5/12, describes a method and apparatus for making coffee tablets.

Способ включает стадии: а) измельчение зерен и получение порошка с однородным размером частиц, б) дозирование порошка, в) увлажнение порошка, d) гомогенизация увлажненной смеси для получения однородным содержанием влаги, е) формирование таблетки прессованием, f) подача энергии осуществляется на расстоянии путем облучения, g) нагрев также обеспечивает частичное спекание частиц порошка для придания прочности готовой таблетки. Применяемое микроволновое облучение имеет удельную мощность около 150 Вт на грамм порошкообразного продукта с частотой 2,45 ГГц менее 60 секунд.The method includes the stages: a) grinding grains and obtaining a powder with a uniform particle size, b) dosing the powder, c) moistening the powder, d) homogenizing the moistened mixture to obtain a uniform moisture content, e) forming a tablet by pressing, f) supplying energy at a distance by irradiation, g) heating also causes partial sintering of the powder particles to impart strength to the finished tablet. The microwave irradiation used has a power density of about 150 W per gram of powdered product at a frequency of 2.45 GHz for less than 60 seconds.

Недостатками изобретения является увлажнение и гомогенизация дозы с целью последующего спекания частиц по всему объему таблетки микроволновым облучением. Такой подход ведет к усложнению и удорожанию оборудования и требует дополнительных затрат энергии. Кроме того, даже частичное спекание частиц обуславливает значительный нагрев, что приводит к потере аромата кофе, а также ухудшению растворимости таблетки.The disadvantages of the invention are the humidification and homogenization of the dose for the purpose of subsequent sintering of particles throughout the entire volume of the tablet by microwave irradiation. This approach leads to more complex and expensive equipment and requires additional energy consumption. In addition, even partial sintering of particles causes significant heating, which leads to a loss of coffee aroma, as well as a deterioration in the solubility of the tablet.

Целью изобретения является создание способа изготовления таблеток для приготовления качественного кофе из натуральных кофейных зерен с улучшенными вкусовыми качествами напитка и удобством его потребления. Таблетка кофе должна быть плотной и прочной, чтобы иметь опрятный внешний вид, сохранять форму во время технологических операций изготовления, при транспортировке, хранении и при том должна быть рыхлой, непрочной, чтобы легко растворяться в воде при приготовлении напитка. При этом таблетка будет обладать длительным сроком хранения и хорошей распадаемостью в воде.The purpose of the invention is to create a method for producing tablets for preparing high-quality coffee from natural coffee beans with improved taste of the drink and ease of consumption. A coffee tablet must be dense and durable in order to have a neat appearance, maintain its shape during manufacturing operations, during transportation, storage, and at the same time must be loose and fragile so that it can easily dissolve in water when preparing a drink. In this case, the tablet will have a long shelf life and good disintegration in water.

Способ изготовления таблеток для приготовления кофе, согласно предлагаемому изобретению, включает следующие операции и условия их осуществления:The method for producing tablets for making coffee, according to the invention, includes the following operations and conditions for their implementation:

- 1 043640 помол (измельчение) зерен кофе с получением по меньшей мере двух фракций порошка с размерами частиц в пределах 200-900 мкм и менее 200 мкм осуществляют раздельно или последовательно с отбором по размерам. Предпочтительно получение трех фракций с размерами частиц в пределах 500-900 мкм, 200-400 мкм и частиц менее 200 мкм, при формирования порционной дозы при весе порционной дозы в пределах 6-12 грамм для каждой таблетки, в случае двух фракций: доля порошка с размерами частиц в пределах 500-900 мкм составляет 70-90%, с размерами частиц менее 200 мкм - 10-30%, а в случае трех фракций: 500-900 мкм составляет 65-75%, с размерами частиц 200-400 мкм - 15-20%, менее 200 мкм - 10-15%;- 1 043640 grinding (grinding) of coffee beans to obtain at least two fractions of powder with particle sizes in the range of 200-900 microns and less than 200 microns is carried out separately or sequentially with selection by size. It is preferable to obtain three fractions with particle sizes in the range of 500-900 μm, 200-400 μm and particles less than 200 μm, when forming a portion dose with a portion dose weight in the range of 6-12 grams for each tablet, in the case of two fractions: a portion of powder with particle sizes in the range of 500-900 microns is 70-90%, with particle sizes less than 200 microns - 10-30%, and in the case of three fractions: 500-900 microns is 65-75%, with particle sizes of 200-400 microns - 15-20%, less than 200 microns - 10-15%;

формирование порционной дозы порошкообразного продукта осуществляется путем подачи в матрицу пресса доз кофе-порошка, отмеренных способом, выбранным из группы: дозирование по весу, дозирование по объему, дозирование по времени подачи материала;the formation of a portioned dose of a powdered product is carried out by feeding doses of coffee powder into the press matrix, measured in a manner selected from the group: dosing by weight, dosing by volume, dosing by time of supply of material;

при этом в матрицу пресса раздельно и последовательно подаются:at the same time, the following are fed into the press matrix separately and sequentially:

распыленная порция жидкости,sprayed portion of liquid,

50-70% порции мелкой фракции,50-70% portion of fine fraction,

100% крупной фракции или смеси крупной и средней фракций,100% coarse fraction or mixture of coarse and medium fractions,

30-50% мелкой фракции;30-50% fine fraction;

механическое прессование порошка осуществляют в прессе с нагревом поверхностного слоя таблетки способом, выбранным из группы, состоящей из:mechanical pressing of the powder is carried out in a press with heating of the surface layer of the tablet by a method selected from the group consisting of:

нагрева матрицы и пуансона до 55-85°С,heating the matrix and punch to 55-85°C,

СВЧ импульсного нагрева поверхностного слоя таблетки до температуры 100-180°С с длительностью импульса 20-60 мс, наложения на поверхность формируемой таблетки ультразвуковых колебаний в диапазоне свыше 20 кГц;Microwave pulse heating of the surface layer of the tablet to a temperature of 100-180°C with a pulse duration of 20-60 ms, applying ultrasonic vibrations in the range of over 20 kHz to the surface of the tablet being formed;

визуальный и инструментальный контроль полученных таблеток;visual and instrumental control of the obtained tablets;

упаковку таблеток в блистеры, пакеты, коробки или пеналы и их подача на склад готовой продукции;packaging of tablets in blisters, bags, boxes or cases and their delivery to the finished product warehouse;

У прототипа и предлагаемого способа есть следующие сходные признаки:The prototype and the proposed method have the following similar features:

подготовка зерен жареного кофе;preparing roasted coffee beans;

помол зерен кофе;grinding coffee beans;

формирование порционной дозы порошкообразного продукта;forming a portioned dose of a powdered product;

увлажнение порошкообразной дозы перед прессованием;moistening the powdered dose before pressing;

прессование порошка с его нагревом и образованием таблетки;pressing the powder with heating and forming a tablet;

упаковку таблетки;tablet packaging;

У предлагаемого способа есть следующие существенные отличия от прототипа:The proposed method has the following significant differences from the prototype:

помол зерен кофе осуществляют до получения по меньшей мере двух фракций порошка с размерами частиц в пределах 500-900 мкм, и менее 200 мкм;grinding of coffee beans is carried out until at least two fractions of powder are obtained with particle sizes in the range of 500-900 microns, and less than 200 microns;

наиболее оптимально помол зерен кофе осуществляется с получением трех фракций порошка: с размером частиц в пределах 500-900 мкм, 200-400 мкм и менее 200 мкм;the most optimal grinding of coffee beans is carried out to obtain three fractions of powder: with a particle size in the range of 500-900 microns, 200-400 microns and less than 200 microns;

при формировании порционной дозы и общем весе порционной дозы в пределах 6-12 грамм, фракция порошка с размерами частиц в пределах 500-900 мкм или смесь двух фракций 500-900 мкм и 200-400 мкм составляют 70-90% в весовом соотношении, а с размерами частиц менее 200 мкм - 10-30%;when forming a portioned dose and the total weight of the portioned dose is within 6-12 grams, the powder fraction with particle sizes in the range of 500-900 microns or a mixture of two fractions 500-900 microns and 200-400 microns constitute 70-90% in weight ratio, and with particle sizes less than 200 microns - 10-30%;

формирование дозы осуществляют путем подачи в матрицу пресса отмеренной дозы кофе-порошка способом, выбранным из группы: дозирование по весу, дозирование по объему, дозирование по времени подачи материала;dose formation is carried out by feeding a measured dose of coffee powder into the press matrix in a manner selected from the group: dosing by weight, dosing by volume, dosing by time of supply of material;

В одном из примеров осуществления изобретения формирование порционной дозы осуществляют из разных фракций и сортов молотого кофе. При этом можно добавлять также и другие молотые или жидкие пищевые ингредиенты путем их дозирования, смешивания в потоке и в процессе заполнения камеры прессования.In one example of the invention, the formation of a portion dose is carried out from different fractions and types of ground coffee. In this case, it is also possible to add other ground or liquid food ingredients by dosing them, mixing them in the flow and during the filling of the pressing chamber.

В качестве еще одного примера осуществления изобретения в матрицу пресса раздельно и последовательно подаются распыленная порция жидкости, 50-70% порции мелкой фракции, 100% крупных фракций, - 30-50% мелкой фракции.As another example of the invention, a sprayed portion of liquid, 50-70% of the fine fraction, 100% of the coarse fractions, and 30-50% of the fine fraction are fed into the press matrix separately and sequentially.

В еще одном примере осуществления перед подачей в матрицу мелкую фракцию порошка механически активируют и/или ионизируют в поле коронного разряда.In yet another embodiment, before being fed into the matrix, a fine fraction of the powder is mechanically activated and/or ionized in a corona discharge field.

Далее таблетку формируют с помощью пуансона и матрицы пресса с одновременным обеспечением ее поверхностного нагрева. При этом поверхностный нагрев осуществляют одним из трех способов: 1 электронагрев матрицы и пуансона до 55-85°С, 2 - СВЧ импульсный нагрев поверхностного слоя таблетки до температуры 100-180°С с длительностью импульса 20-60 мс, 3 - наложение на поверхность формируемой таблетки ультразвуковых колебаний в диапазоне свыше 20 кГц;Next, the tablet is formed using a punch and a press matrix while simultaneously ensuring its surface heating. In this case, surface heating is carried out in one of three ways: 1 - electric heating of the matrix and punch to 55-85°C, 2 - microwave pulse heating of the surface layer of the tablet to a temperature of 100-180°C with a pulse duration of 20-60 ms, 3 - application to the surface formed tablet of ultrasonic vibrations in the range of over 20 kHz;

В предлагаемом способе в отличие от других известных жидкость добавляют не в порошок кофе, а в матрицу пресса, в которой формируется кофейная таблетка. Распыляемая жидкость равномерно смачивает поверхность и распределяется на стенках, дне и поршне матрицы. Затем, в эту же матрицу подаетсяIn the proposed method, unlike other known ones, the liquid is added not to the coffee powder, but to the press matrix in which the coffee tablet is formed. The sprayed liquid evenly wets the surface and is distributed on the walls, bottom and piston of the matrix. Then, the same matrix is fed

- 2 043640 часть сухого порошка кофе самой мелкой фракции, менее 200 мкм, который налипает на влажные стенки и дно матрицы, образуя своеобразный стакан из мелких частиц. Затем в матрицу, в уже готовый стакан из порошка мелкого кофе подают более крупную фракцию порошка с размером частиц 500-900 мкм. После этого, сверху на крупную фракцию засыпают в виде крышки остаток мелкой фракции порошка с размером частиц менее 200 мкм. Крупная фракция порошка оказывается со всех сторон, как в коконе, окружена мелкой фракцией. Таким образом, в матрицу последовательно загружают: 1-3% (по весу порционной дозы) жидкости, 50-70 % порошка мелкой фракции, 100% порошка крупной фракции и 30-50% мелкой фракции. Поршень пресса спрессовывает эту разнородную массу в таблетку таким образом, что внутри оказывается крупнопористая фракция, а снаружи плотный слой из мелких частиц. Это обеспечивает таблетке кофе опрятный гладкий внешний вид и быструю растворяемость в горячей воде даже не раскрошенной таблетки, благодаря ее крупнопористой сердцевине (новый технический результат)- 2 043640 part of dry coffee powder of the finest fraction, less than 200 microns, which sticks to the wet walls and bottom of the matrix, forming a kind of glass of small particles. Then a larger fraction of powder with a particle size of 500-900 microns is fed into the matrix, into a ready-made glass of fine coffee powder. After this, the remainder of the fine fraction of powder with a particle size of less than 200 microns is poured on top of the large fraction in the form of a lid. The large fraction of the powder appears on all sides, as in a cocoon, surrounded by the fine fraction. Thus, the matrix is sequentially loaded with: 1-3% (by weight of the portioned dose) liquid, 50-70% fine fraction powder, 100% coarse fraction powder and 30-50% fine fraction. The press piston compresses this heterogeneous mass into a tablet in such a way that there is a large-porous fraction inside and a dense layer of small particles on the outside. This provides the coffee tablet with a neat, smooth appearance and rapid dissolution in hot water of even uncrushed tablets, thanks to its large-porous core (new technical result)

Создание в прессованной, согласно данному изобретению, таблетке плотного наружного слоя - корочки из мелкого кофе-порошка препятствует также испарению ароматических веществ из крупных фракций кофе. Благодаря этому качество кофе, завариваемого из таблетки, даже при длительном сроке хранения будет выше, чем у кофе, завариваемого из рассыпного порошка, с таким же сроком хранения (новый технический результат).The creation of a dense outer layer - a crust of fine coffee powder - in a pressed tablet according to this invention also prevents the evaporation of aromatic substances from large fractions of coffee. Thanks to this, the quality of coffee brewed from tablets, even with a long shelf life, will be higher than that of coffee brewed from loose powder with the same shelf life (new technical result).

Важным новым результатом является то, что, при употреблении напитка, более мелкие частицы осаждаются позднее, в конце процесса заваривания, и накрывают осажденные более крупные частицы, образуя довольно плотное и прочное покрытие, препятствующее попаданию крупных частиц в рот при употреблении и наклоне чашки в отличие от традиционного способа заваривания кофе в чашке и его употреблении. Это также повышает комфортность употребления кофе (новый технический результат).An important new result is that, when drinking a drink, smaller particles settle later, at the end of the brewing process, and cover the deposited larger particles, forming a fairly dense and durable coating that prevents large particles from entering the mouth when drinking and tilting the cup, unlike from the traditional way of brewing coffee in a cup and drinking it. This also increases the comfort of drinking coffee (a new technical result).

Еще одним важным новым результатом изобретения является также то, что при заварке кофе в чашке мелкие частицы оседают последними и образуют плотный слой над частицами крупного кофе, ограничивая - препятствуя проникание воды к основной массе порошка. При единообразной фракции порошка кофе это, если пить его медленно, приводит к переэкстрагированию кофе и ухудшению его вкуса. Применение смеси разных по крупности фракций кофе в таблетке и позволяет получать на дне чашки плотный слой частичек, препятствующий переэкстрагированию, мы получаем качественный напиток как бы автоматически, без участия человека (новый технический результат).Another important new result of the invention is that when brewing coffee in a cup, small particles settle last and form a dense layer above the particles of large coffee, limiting - preventing the penetration of water into the bulk of the powder. With a uniform coffee powder fraction, if you drink it slowly, it leads to overextraction of the coffee and a deterioration in its taste. The use of a mixture of coffee fractions of different sizes in a tablet allows us to obtain a dense layer of particles at the bottom of the cup, which prevents over-extraction; we obtain a high-quality drink as if automatically, without human intervention (a new technical result).

Наряду с вышеизложенным, при повышении производительности технологического процесса, создаваемый при прессовании таблетки временный стакана из мелких частиц кофе может частично разрушаться при заполнении матрицы пресса частицами крупной фракцией порошка кофе. Чтобы увеличить прочность стакана и препятствовать его разрушению в предлагаемом способе применяют механоактивацию порошка перед подачей его в матрицу. Механоактивация - это активирование твердых веществ механической обработкой. Измельчение частиц в ударном режиме приводит к накоплению в частице структурных дефектов увеличению площади поверхности, что влияет на их химическую активность.Along with the above, when the productivity of the technological process increases, the temporary glass of small coffee particles created during tablet pressing can be partially destroyed when the press matrix is filled with particles of a large fraction of coffee powder. To increase the strength of the glass and prevent its destruction, the proposed method uses mechanical activation of the powder before feeding it into the matrix. Mechanical activation is the activation of solids by mechanical treatment. Grinding of particles in an impact mode leads to the accumulation of structural defects in the particle, increasing the surface area, which affects their chemical activity.

В предлагаемом изобретении мы применили измельчение мелкой фракции непосредственно перед подачей в матрицу пресса. Дело в том, что химическая активность механоактивированных частиц утрачивается с течением времени, поскольку происходит релаксация электрохимических связей накопленных при разрушении частиц. Измельчение именно мелкой фракции кофе непосредственно перед подачей в матрицу дает усиление связи частиц между собой и со стенкой матрицы. Стакан получается более прочным и меньше разрушается при подаче в него крупных фракций. Благодаря этому после прессования наружная оболочка таблетки получается ровной и гладкой. По имеющейся у нас информации применение такой механоактивации для создания временной упрочненной оболочки при прессовании таблеток из кофе не известно (новый технический результат).In the proposed invention, we used grinding of the fine fraction immediately before feeding it into the press matrix. The fact is that the chemical activity of mechanically activated particles is lost over time, since relaxation of the electrochemical bonds accumulated during the destruction of particles occurs. Grinding the fine coffee fraction immediately before feeding it into the matrix enhances the connection of the particles with each other and with the wall of the matrix. The glass turns out to be more durable and is less destroyed when large fractions are fed into it. Thanks to this, after pressing, the outer shell of the tablet is even and smooth. According to the information we have, the use of such mechanical activation to create a temporary hardened shell when pressing coffee tablets is not known (new technical result).

В технологии прессования кофейных таблеток не всегда возможно применить измельчение мелкой фракции непосредственно перед подачей порошка в матрицу пресса. В случае, когда в матрицу пресса подается заранее измельченный порошок мелкой фракции, для упрочнения временного стакана в предлагаемом изобретении предлагается применить другой изобретательский прием. Перед подачей в матрицу мелкой фракции порошка кофе его ионизируют в поле коронного разряда. Заряженные частицы кофе более прочно сцепляются как между собой, так и со стенками матрицы. Стакан получается более прочным и меньше разрушается при подаче в него крупных фракций. Благодаря этому после прессования наружная оболочка таблетки получается ровной и гладкой. По имеющейся в уровне техники информации, электрическая зарядка частиц кофе для создания временной упрочненной оболочки при прессовании не применялась (новый технический результат).In the technology of pressing coffee tablets, it is not always possible to grind the fine fraction immediately before feeding the powder into the press matrix. In the case when pre-crushed fine powder is fed into the press matrix, the present invention proposes to use another inventive technique to strengthen the temporary cup. Before the fine fraction of coffee powder is fed into the matrix, it is ionized in the field of a corona discharge. Charged coffee particles adhere more firmly both to each other and to the walls of the matrix. The glass turns out to be more durable and is less destroyed when large fractions are fed into it. Thanks to this, after pressing, the outer shell of the tablet is even and smooth. According to the information available in the prior art, electrical charging of coffee particles to create a temporary hardened shell during pressing was not used (new technical result).

Формирование дозы кофе-порошка подаваемого в матрицу пресса осуществляется путем отмеривания порции каждой из фракций способом, выбранным из группы: дозирование по весу, дозирование по объему, дозирование по времени подачи материала. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает высокую стабильность состава разных фракций и сортов кофе в таблетке кофе.The formation of a dose of coffee powder supplied to the press matrix is carried out by measuring a portion of each fraction in a way selected from the group: dosing by weight, dosing by volume, dosing by time of supply of material. Thus, the proposed method ensures high stability of the composition of different fractions and varieties of coffee in a coffee tablet.

Выбранный нами, путем исследований, фракционный состав, обеспечивает высокое качество, получаемого из него напитка за счет оптимального извлечения аромата, вкусовых свойств и полезных веществ из фракций различного размера. Такой состав будет сохраняться в каждой таблетке. Формирование кофейных таблеток из дозы, в которой четко соблюден и гранулометрический состав, и смеси из сорThe fractional composition we selected through research ensures the high quality of the drink obtained from it due to the optimal extraction of aroma, taste properties and nutrients from fractions of various sizes. This composition will be preserved in each tablet. Formation of coffee tablets from a dose in which both the granulometric composition and the mixture of waste are strictly observed

- 3 043640 тов и фракций кофе, обеспечивает высокое качество кофе-напитка.- 3 043640 products and coffee fractions, ensures high quality coffee drink.

При подобранном опытным путем распределении различных фракций кофе также увеличивается плотность таблетки за счет заполнения частицами более мелкой фракции промежутков между частицами более крупной фракции.With the experimentally selected distribution of different coffee fractions, the density of the tablet also increases due to the filling of the gaps between the particles of the larger fraction with particles of a smaller fraction.

В существующих технологиях при прессовании таблеток, гранул применяются совсем иные методы. В них заранее приготавливается смесь ингредиентов, которая смешивается и затем подается в матрицу пресса и уже из нее прессуется таблетка.In existing technologies, completely different methods are used when pressing tablets and granules. In them, a mixture of ingredients is prepared in advance, which is mixed and then fed into the press matrix and a tablet is pressed from it.

Раздельная, согласно изобретению, подача в матрицу пресса нескольких четко отмеренных различных фракций и сортов кофе для формирования таблетки прессованием ранее не применялась, (новый технический результат).Separate, according to the invention, supply of several clearly measured different fractions and varieties of coffee into the press matrix to form tablets by pressing has not been used previously (a new technical result).

Вместе с тем, в процессе заваривания кофе горячей водой, сухие частицы кофе лучше сорбируют воду, что повышает извлечение полезных веществ и аромата. Сокращение количества влаги, подаваемой в порошок кофе при прессовании, снижает риск порчи сухих таблеток грибками и бактериями, для развития которых, как известно, нужна более влажная среда. Последующий нагрев поверхности таблетки в процессе прессования позволяет удалить внесенную на этапе загрузки порошка избыточную влагу. Таким образом, срок хранения таблеток, произведенных предлагаемым способом, увеличивается (новый технический результат).At the same time, during the process of brewing coffee with hot water, dry coffee particles absorb water better, which increases the extraction of nutrients and aroma. Reducing the amount of moisture added to the coffee powder during pressing reduces the risk of spoilage of the dry tablets by fungi and bacteria, which are known to require a more humid environment to thrive. Subsequent heating of the tablet surface during the pressing process makes it possible to remove excess moisture introduced at the powder loading stage. Thus, the shelf life of tablets produced by the proposed method increases (new technical result).

В дополнение, в качестве жидкости для орошения матрицы перед подачей порошка кофе помимо воды могут быть использованы растворы ацетилцеллюлозы, хитозана, ПВС (поливинилового спирта). После прессования, при высыхании эти жидкости образуют на поверхности таблетки сплошную водорастворимую съедобную пленку. Такая пленка, в совокупности с плотным наружным слоем из мелких фракций кофе препятствует не только испарению ароматических веществ, но и выходу CO2 из таблетки. Благодаря этому сроки хранения и качество получаемого из таблетки напитка повышаются (новый технический результат).In addition, in addition to water, solutions of cellulose acetate, chitosan, and PVA (polyvinyl alcohol) can be used as a liquid for irrigating the matrix before feeding coffee powder. After pressing, when dry, these liquids form a continuous water-soluble edible film on the surface of the tablet. This film, together with a dense outer layer of fine coffee fractions, prevents not only the evaporation of aromatic substances, but also the release of CO2 from the tablet. Thanks to this, the shelf life and quality of the drink obtained from the tablet are increased (new technical result).

Используемые для орошения матрицы жидкости: растворы ацетилцеллюлозы, хитозан, ПВС (поливинилового спирта) обладают антибактерицидными свойствами. Поскольку они распыляются в относительно малых количествах, их действие распространяется лишь на поверхностный слой таблетки. Такие растворимые оболочки широко применяются для повышения сроков хранения пищевых продуктов, прежде всего мясных и колбасных изделий. Однако для нанесения на таблетки кофе, по имеющейся у нас информации, такие способы покрытия не применяются. Покрытие таблеток кофе растворимой оболочкой до начала прессования, как показали эксперименты, оказалось достаточным, чтобы длительное время препятствовать росту грибков и бактерий на поверхности таблеток. При этом срок хранения таблеток до образования белого налета на поверхности повышается, как минимум вдвое. При этом улучшается внешний вид таблетки, (новый технический результат).Liquids used for irrigation of the matrix: solutions of cellulose acetate, chitosan, PVA (polyvinyl alcohol) have antibactericidal properties. Since they are sprayed in relatively small quantities, their effect extends only to the surface layer of the tablet. Such soluble casings are widely used to increase the shelf life of food products, primarily meat and sausage products. However, according to the information we have, such coating methods are not used for coating coffee tablets. Coating coffee tablets with a soluble coating before pressing, as experiments have shown, was sufficient to prevent the growth of fungi and bacteria on the surface of the tablets for a long time. At the same time, the shelf life of the tablets before the formation of a white coating on the surface increases at least twice. At the same time, the appearance of the tablet improves (new technical result).

Формирование порционной дозы при прессовании таблетки предусматривает также возможность использования разных фракций и сортов молотого кофе, а также применение в составе таблетки других молотых или жидких пищевых ингредиентов (например, сахара, молока, ароматизаторов и др.) путем их дозирования, смешивания в потоке и последующего заполнения камеры прессования. Таким образом, продукт в форме прессованной таблетки может быть использован в качестве готового продукта с разными свойствами, нужными потребителю. Преимущество заключается в том, что получают точно заданную порцию продукта, с необходимыми пропорциями ингредиентов и постоянством состава, получаемого из него напитка, что также расширяет ассортимент продукции, (новый технический результат).The formation of a portioned dose when pressing a tablet also provides for the possibility of using different fractions and varieties of ground coffee, as well as the use of other ground or liquid food ingredients (for example, sugar, milk, flavorings, etc.) in the tablet composition by dosing them, mixing them in a stream and then filling the pressing chamber. Thus, the product in the form of a compressed tablet can be used as a finished product with various properties desired by the consumer. The advantage is that they receive a precisely specified portion of the product, with the required proportions of ingredients and the consistency of the composition of the drink obtained from it, which also expands the range of products (a new technical result).

Нагрев поверхностного слоя таблетки необходим для образования плотного и более прочного слоя на ее поверхности - корочки, обеспечивающей лучшее качество и хранимость продукта. Нагрев осуществляют способом, выбранным из группы, состоящей из: 1 - нагрева матрицы и пуансона до 55-85°С, 2 СВЧ импульсного нагрева поверхностного слоя таблетки до температуры 100-180°С с длительностью импульса 20-60 мс, 3 - наложением на поверхность формируемой таблетки ультразвуковых колебаний в диапазоне свыше 20 кГц. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки. По критерию качество-стоимость предпочтительным является применение ультразвуковых колебаний. Из Европейского патента ЕР1956921 [2] известно применение ультразвука при производстве кофейных таблеток. Однако недостатками цитируемого изобретения является то, что добавление к формируемой таблетке до 8% воды в приведет в процессе ее хранения к развитию на ее поверхности грибков и микроорганизмов, а применение энергии ультразвуковых колебаний к подпружиненно подвешенной форме для формирования таблетки не сможет обеспечить стабильных размеров таблетки - все они будут разной толщины. В предлагаемом способе, в отличие от писанного, основным инструментом для формирования таблеток является пресс с пуансоном и матрицей. Ультразвук в нашем случае является вспомогательным, он нужен для нагрева и агломерации частиц только в поверхностном слое таблетки. Здесь механический пресс совместно с ультразвуковым нагревом и агломерацией мелкой фракции формируют стабильную форму и размеры таблетки, обеспечивают ее прочность, (новый технический результат).Heating the surface layer of the tablet is necessary to form a dense and more durable layer on its surface - a crust, which ensures better quality and shelf life of the product. Heating is carried out by a method selected from the group consisting of: 1 - heating the matrix and punch to 55-85°C, 2 microwave pulse heating of the surface layer of the tablet to a temperature of 100-180°C with a pulse duration of 20-60 ms, 3 - applying the surface of the formed tablet is subjected to ultrasonic vibrations in the range of over 20 kHz. Each method has its own advantages and disadvantages. According to the quality-cost criterion, the use of ultrasonic vibrations is preferable. From European patent EP1956921 [2] the use of ultrasound in the production of coffee tablets is known. However, the disadvantages of the cited invention are that adding up to 8% water to the tablet being formed will lead to the development of fungi and microorganisms on its surface during its storage, and the use of ultrasonic vibration energy to a spring-suspended form for forming a tablet will not be able to ensure stable tablet sizes - they will all be different thicknesses. In the proposed method, unlike the written one, the main tool for forming tablets is a press with a punch and a matrix. In our case, ultrasound is auxiliary; it is needed for heating and agglomeration of particles only in the surface layer of the tablet. Here, a mechanical press, together with ultrasonic heating and agglomeration of the fine fraction, forms a stable shape and size of the tablet, ensuring its strength (a new technical result).

Изложенное свидетельствует о том, что между отличительными признаками и новым техническим результатом существует причинно-следственная связь. По имеющимся у заявителя сведениям предлаThe foregoing indicates that there is a cause-and-effect relationship between the distinctive features and the new technical result. According to the information available to the applicant, the

- 4 043640 гаемая совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, не известна из уровня техники, следовательно, изобретение соответствует критерию НОВИЗНА.- 4 043640 the required set of essential features characterizing the essence of the invention is not known from the prior art, therefore, the invention meets the NOVELTY criterion.

Сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Совокупность признаков, характеризующих известные устройства, не обеспечивает достижение новых свойств, и только наличие отличительных признаков позволяет получить новые свойства, новый технический результат. Следовательно, предлагаемое устройство соответствует критерию ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ.The essence of the claimed invention is not obvious to a specialist from the prior art. The set of features that characterize known devices does not ensure the achievement of new properties, and only the presence of distinctive features makes it possible to obtain new properties, a new technical result. Therefore, the proposed device meets the LEVEL OF INVENTION criterion.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами: на фигуре показан пример и функциональная схема способа изготовления таблетки. Для осуществления предлагаемого способа изготовления таблеток для приготовления кофе выполняют следующие операции:The essence of the invention is illustrated by graphic materials: the figure shows an example and functional diagram of a method for manufacturing a tablet. To implement the proposed method for manufacturing tablets for making coffee, the following operations are performed:

подготовка зеленых зерен кофе;preparing green coffee beans;

обжарка зерен;roasting beans;

помол зерен жареного кофе на несколько фракций;grinding roasted coffee beans into several fractions;

формирование порционной дозы и добавка ингредиентов, иных, чем кофе;forming a portioned dose and adding ingredients other than coffee;

подача в матрицу пресса раздельно и последовательно жидкости, мелкой и крупных фракций кофе и других ингредиентов;feeding liquid, small and large fractions of coffee and other ingredients separately and sequentially into the press matrix;

смешивание фракций и ингредиентов при подаче материала в матрицу пресса;mixing fractions and ingredients when feeding material into the press matrix;

упаковка таблетки;tablet packaging;

В примере на фигуре показана схема осуществления процесса изготовления таблеток с помощью следующих операций:The example in the figure shows a diagram of the process of manufacturing tablets using the following operations:

1. подготовка зерен зеленого кофе включает контроль партии, сортировку зерен по размеру (при необходимости), ароматизацию зерен для получения эксклюзивных ароматов (при необходимости);1. preparation of green coffee beans includes batch control, sorting of beans by size (if necessary), aromatization of beans to obtain exclusive aromas (if necessary);

2. обжарка зерен по существующим технологиям и задаваемым параметрам;2. roasting beans using existing technologies and specified parameters;

3. измельчение (помол) зерен кофе с получением фракции 1 с размерами частиц менее 200 мкм;3. crushing (grinding) coffee beans to obtain fraction 1 with particle sizes less than 200 microns;

4. измельчение (помол) зерен кофе с получением фракций 2 порошка с размерами частиц в пределах 500-200 мкм;4. crushing (grinding) coffee beans to obtain powder fractions 2 with particle sizes in the range of 500-200 microns;

5. измельчение (помол) зерен кофе с получением фракций 3 порошка с размерами частиц в пределах 500-900 мкм.5. crushing (grinding) coffee beans to obtain powder fractions 3 with particle sizes in the range of 500-900 microns.

При этом измельчение и получение каждой фракции осуществляют раздельно или последовательно с отбором по размерам.In this case, the grinding and production of each fraction is carried out separately or sequentially with selection by size.

Формирование порционной дозы при весе общем весе таблетки в пределах 6-12 осуществляют путем дозирования каждой фракции порошка случае трех фракций в следующих дозах по весу:The formation of a portioned dose with a total weight of the tablet in the range of 6-12 is carried out by dosing each fraction of the powder, or three fractions in the following doses by weight:

6. Для порошка 1 - менее 200 мкм - 10-15%;6. For powder 1 - less than 200 microns - 10-15%;

7. Для порошка 2 - с размерами частиц 200-400 мкм - 15-20%;7. For powder 2 - with particle sizes of 200-400 microns - 15-20%;

8. Для порошка 3 - с размерами частиц 500-900 мкм - 65-75%;8. For powder 3 - with particle sizes of 500-900 microns - 65-75%;

Формирование порционной дозы порошкообразного продукта (таблетки) осуществляется путем подачи в матрицу пресса 9 каждой дозы кофе-порошка, отмеренной любым способом, выбранным из группы:The formation of a portioned dose of a powdered product (tablet) is carried out by feeding into the press matrix 9 each dose of coffee powder, measured by any method selected from the group:

дозирование по весу;dosing by weight;

дозирование по объему;dosing by volume;

дозирование по времени подачи материала.dosing according to the time of supply of material.

9. В матрицу пресса 9 раздельно и последовательно подаются:9. The following are fed into the press matrix 9 separately and sequentially:

10. Распыленная порция жидкости, смачивающей поверхность матрицы;10. A sprayed portion of liquid that wets the surface of the matrix;

11. Затем 50-70% порции мелкой фракции порошка 1;11. Then 50-70% portion of the fine fraction of powder 1;

12. Порции порошков 2 и 3 средней и крупной фракций смешиваются в потоке;12. Portions of powders 2 and 3 of medium and coarse fractions are mixed in a stream;

13. Затем 100% смеси также подают в матрицу пресса 9;13. Then 100% of the mixture is also fed into the press die 9;

14. После этого 30-50% порошка 1 мелкой фракции также подают в матрицу пресса 9;14. After this, 30-50% of the fine fraction powder 1 is also fed into the press matrix 9;

15. Механическое прессование порошка осуществляют в прессе с помощью матрицы и пуансона;15. Mechanical pressing of the powder is carried out in a press using a matrix and a punch;

16. Нагрев поверхностного слоя таблетки осуществляют любым способом, выбранным из группы, состоящей из:16. Heating of the surface layer of the tablet is carried out by any method selected from the group consisting of:

a. - нагрева матрицы и пуансона до 55-85°С,a. - heating the matrix and punch to 55-85°C,

b. - СВЧ импульсного нагрева поверхностного слоя таблетки до температуры 100-180°С с длительностью импульса 20-60 мс,b. - Microwave pulse heating of the surface layer of the tablet to a temperature of 100-180°C with a pulse duration of 20-60 ms,

c. - наложением на поверхность формируемой таблетки ультразвуковых колебаний в диапазоне свыше 20 кГц;c. - applying ultrasonic vibrations in the range above 20 kHz to the surface of the tablet being formed;

17. После прессования и извлечения таблеток из матрицы 9 осуществляют визуальный и инструментальный контроль полученных таблеток;17. After pressing and removing the tablets from the matrix 9, visual and instrumental control of the resulting tablets is carried out;

18. После проверки осуществляют упаковку таблеток в блистеры, пакеты, коробки или пеналы и их подача на склад готовой продукции.18. After inspection, the tablets are packaged in blisters, bags, boxes or cases and delivered to the finished product warehouse.

19. При изготовлении таблеток кофе заявленным способом можно также добавлять в таблетку и19. When producing tablets, coffee can also be added to the tablet using the stated method.

--

Claims

other types of coffee, as well as other ingredients, for example, Ingredient 1 - sugar.

20. Adding one or more ingredients i, for example, milk, expands the range of products and diversifies taste preferences.

21. These additional gradients are also dosed according to their properties and quantity required

22. Further doses of these additional ingredients can be mixed with coarse fractions of coffee powder in stream 12.

The use of the proposed method for producing tablets for making coffee makes it possible to improve the quality of tablets and the coffee drink produced from them, increase the shelf life of tablets, and reduce production costs.

In addition, the taste properties of the drink made from the resulting tablets are significantly improved, and the possibilities of their use are expanded.

The inventive method is carried out using devices produced by industry and used in food production. The new positive effect is determined by their combination, parameters and sequence of operations. Therefore, the proposed method is industrially applicable.

Sources cited

1. EAPO Application 201891887

2. EP 1956921 Process for preparing coffee tablets by aid of ultrasound

3. EP2793597 Method and apparatus for making a tablet of powdered products for espresso beverage extraction

CLAIM

1. A method for producing coffee tablets from roasted coffee beans, comprising the following steps:

grinding coffee beans;

forming a portioned dose of a powdered product;

moistening the powder dose and feeding the powder into the matrix;

pressing the powder with heating and forming a tablet;

tablet packaging, characterized in that the grinding of coffee beans is carried out to obtain at least two powder fractions with particle sizes from 500 to 900 microns, and less than 200 microns, to form a portioned dose with a portioned dose weighing from 6 to 12 grams, a powder fraction with particle sizes from 500 to 900 microns range from 70 to 90% by weight, and with particle sizes less than 200 microns - from 10 to 30%, and humidification is carried out by feeding a sprayed portion of liquid into the press matrix and then sequentially feeding into the matrix from 50 up to 70% of a portion of the fine fraction, then 100% of the coarse fraction, and then from 30 to 50% of the fine fraction, after which a tablet is formed by compression using a punch and a matrix while simultaneously ensuring its surface heating, then the formed tablet is packaged.

2. The method according to claim 1, characterized in that the coffee is ground to obtain three fractions of powder and a portioned dose is formed in the ratio of fractions: with particle sizes from 500 to 900 microns from 60 to 70% by weight, with particle sizes from 200 to 400 microns - from 20 to 25% and less than 200 microns from 10 to 15%, and fractions with particle sizes ranging from 500 to 900 microns and from 200 to 400 microns are mixed before feeding into the matrix.

3. The method according to claim 1, characterized in that the formation of a portioned dose of different fractions and varieties of ground coffee, as well as other ground or liquid food ingredients, is carried out by dosing them, mixing them in a stream and then filling the pressing matrix.

4. The method according to claim 1, characterized in that a liquid selected from water, cellulose acetate, chitosan and polyvinyl alcohol is used to process the matrix.

5. The method according to claim 1, characterized in that before being fed into the matrix, the fine fraction of the powder is mechanically activated or ionized in the field of a corona discharge.

6. The method according to claim 1, characterized in that the surface layer of the tablet is heated by a method selected from the group consisting of:

heating the matrix and punch from 55 to 85°C,

Microwave pulse heating of the surface layer of the tablet to a temperature of 100 to 180°C with a pulse duration of 20 to 60 ms, application of ultrasonic vibrations in the range of over 20 kHz to the surface of the tablet being formed.

-