JPH0795923B2 - 極低温アロマの回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 焙煎したコーヒー豆および茶葉のような植物材料は植物
材料から製造した飲料のフレーバおよび／又はアロマに
寄与する揮発性化合物を含む。これらの化合物は本明細
書では「アロマ」と呼ぶ。「インスタント」コーヒーや
茶のような可溶性飲料粉末の工業的製造に通常使用され
る抽出、濃縮および乾燥工程は一般にアロマの損失、分
解を幾分生ずる。従つて、工程の初めに植物材料からア
ロマを回収し、次に工程の完了時又は完了間際に生成物
にアロマを再添加する試みがなされた。しかし、従来利
用できるアロマの回収技術は必ずしも満足できるもので
はなかつた。一般的には、このような技術は植物材料か
ら比較的少量のアロマを回収するに過ぎず、植物材料か
ら取り出されたアロマのかなりの部分を失う。本発明に
おいて、ストリップあるいはストリッピングとは、不活
性キャリア−ガスを使って、植物材料からアロマを回収
することを意味する。

本発明はこれらの困難を軽減するアロマを回収改良方法
を供する。

本発明方法では、不活性キャリアガスを粒状のアロマ含
有植物材料に通し、アロマをストリツプさせる。生成す
るアロマ担持ガスを極低温液体に通して、ガスと直接極
低温液体とを接触させ、ガスから固形体にアロマを凝縮
する。極低温液体は好ましくは液体窒素であり、好まし
くは約−195℃以下に維持する。固体アロマは極低温液
体から分離する。回収アロマは可溶性飲料粉末その他の
製品に添加することができる。

本発明は、ガスを極低温液体と直接接触させることによ
るアロマ凝縮効果は実質的にガス流速とは無関係である
という知見を含む。実質的条件下では、凝縮工程に向け
られるガス流中の実質的にすべてのアロマは、ガス流速
には無関係に凝縮される。従つて、ストリツプ工程にお
けるキヤリアガス流速は植物材料からアロマを有効にス
トリツプするのに十分高いのが望ましい。本発明はスト
リツピング工程と凝縮工程を単一方法で最適にするもの
である。

好ましくは、使用キヤリアガスは極低温液体と同等か又
はそれ低い沸点を有するから、キヤリアガスはアロマと
一緒に凝縮しない。固形基体はガス流と極低温液体間の
接触帯に介在するのでアロマは基体上に凝縮する。好ま
しくは、基体はアロマを結合し又は吸着しやすい物質で
ある。このような基体は極低温基体から分離後アロマを
加温する際アロマの損失を最少にする。

図面は本発明の一態様を描く生産工程概略図である。

本発明の一態様方法では、新しくローストし、約2mmの
粒度に粉砕したコーヒーのバツチを密閉ストリツピング
室10に充填する。室を加熱してコーヒーを所望温度に維
持し、回転してコーヒー粒子を撹拌する。乾燥窒素キヤ
リアガスの連続流を室に導入し、室内のコーヒー粒子の
撹拌塊に通す。室は僅かに過圧下に維持する。キヤリア
ガスは焙煎粉砕コーヒーと接触すると、コーヒー粒子か
らアロマを一掃し、コーヒーから生ずる水蒸気および二
酸化炭素を吸収する。アロマ担持ガス流はストリツピン
グ室から運ばれてくるローストコーヒーを捕集するフイ
ルター14を通過し、次に冷水により冷却を行なう予備凝
縮器又は熱交換機16を通過する。水蒸気は最小の揮発性
又は最高沸点アロマと共に予備凝縮器でガス流から凝縮
する。

約室温のアロマ担持ガスは予備凝縮器から垂直導管又は
その下端又は下流端を被覆するワイヤーの微細メツシユ
スクリーンを有するトラツプ18の上端又は上流端に進
む。導管の下流端は開放隔離容器又はジユワーフラスコ
22中に平衡状態に保持された大気圧沸騰温度の液体窒素
浴に浸漬される。粒状基体の薄層はスクリーン20の上部
に配置する。導管18に入るガス圧は導管内に液体窒素が
置換されて生じ、導管の下端でガス／液界面を維持す
る。従つて、導管の上流部分はガスで満たされるが、液
体窒素はスクリーンおよび基体層と接触している。ガス
は連続的に基体およびスクリーンを通して導管の下流端
から生じ、液体浴から放出される窒素ガスと共に容器の
液体窒素を通して泡立つ。浴から発生するガスは大気に
放出される。

導管を下流に流れるアロマ担持ガスが基体を通過し、液
体窒素に入る時に、ガスはほとんど瞬間的に液体窒素の
温度（−195℃）に冷却される。

ガス中のアロマおよび二酸化炭素は基体上およびスクリ
ーン20上に凝縮する。導管内で優勢な温度で二酸化炭素
は固体霜を形成する。アロマは凍結するか又は霜および
／又は基体上に吸着する。従つて、凝縮アロマはスクリ
ーンの上流側で固体形で、霜および基体中に集められ
る。

所望量のアロマがコーヒーからストリツプされ、トラツ
プ内に集められた後、ガス流は停止する。トラツプ18内
の固体アロマはジユワーフラスコからトラツプおよびス
クリーンを上げることにより液体窒素から分離される。
ガス流の停止により導管に入つた液体窒素は浴中にスク
リーンを通して排出される。次に固体アロマはコーヒー
製品に添加するために製造される。アロマは代表的には
濃縮コーヒー抽出物、食用油又はコーヒー抽出液中の食
用油エマルジヨンのような混合液中にアロマを添加する
ことを含む通例技術によりインスタントコーヒーに添加
することができる。次に混合液はインスタントコーヒー
粉末又は同様の製品に適用される。別法では、混合液は
乾燥され、生成乾燥生成物はインスタントコーヒー粉末
又は同様の製品に混合することができる。

回収アロマは通常は混合液の凍結点以上に加温されねば
ならない。加温によりアロマと共に固化した二酸化炭素
は気化する。アロマは密閉容器内で二酸化炭素を保有し
ながら基体と共に加温することができる。加温アロマは
加温工程中基体に結合し、従つて二酸化炭素が究極的に
遊離する場合、アロマの微小部分のみが二酸化炭素と共
に失なわれる。さらに加温工程中アロマの損失を抑制す
るために、固体アロマおよび基体は混合液に浸漬し、加
温中ガス形で放出されるアロマが混合液中に吸収される
ように接触、加温することができる。

適当なアロマ結合基体は食用油又はグリセリド、炭水化
物、コーヒー水性抽出物、可溶性コーヒー粉末、および
これらの組み合せを凍結顆粒形で含む。濃縮コーヒー抽
出液および食用油の混合物又はエマルジヨンは好まし
い。２重量部のコーヒー抽出物を含み１重量部の食用油
を有する約45重量％のコーヒー固体を含む混合物は特に
好ましい。

好ましくは約2.5gの油を含む約7.5gの基体はストリツプ
される焙煎粉砕コーヒー1kgに対しトラツプに使用され
る。アロマ回収処理は使用される他の工程と共に化学量
論的基礎で操作され、ストリツピング後焙煎粉砕コーヒ
ーを可溶性コーヒー粉末に変換する。このような操作で
は所定量の焙煎粉砕コーヒー由来のアロマおよび基体混
合物は同量の焙煎粉砕コーヒー由来の可溶性コーヒー粉
末と混合される。好ましい量の基体が使用される場合、
化学量論的操作は可溶性コーヒー粉末に約0.5重量％の
基体から油を添加することになる。このような油の量は
再構成飲料にかなりの油面（oil slick）を形成するこ
となく粉末に供給することができる。

より少ない量の基体を使用し、又はアロマ回収方保に対
し認めうる程の反対の作用なしに基体を全く省略するこ
とができる。しかし、基体が省略される場合、特別の注
意を払い最終製品にアロマを添加することに付随する加
温操作中のような回収後のアロマの損失を最少にすべき
である。

予備凝縮器に集められる比較的非揮発生の高沸点アロマ
はトラツプに回収される一層揮発性アロマと共に混合液
に添加することによるように最終製品に添加することも
できる。しかし通常予備凝縮器に集められる約０℃以上
の沸点を有するアロマは実質的に最終製品を向上させな
いので、これらのアロマは廃棄してよい。予備凝縮器は
省略することができる。その場合すべてのアロマはガス
流中の水蒸気由来の氷と共に窒素冷却トラツプに集めら
れる。この変法は液体窒素浴にかなりの付加的加熱が賦
課されるので、好ましさが少ない。

別法では、中間温度の付加的予備凝縮操作は最初の予備
凝縮器およびトラツプ間に介在してさらにガス流を冷却
させ、それによつて液体窒素浴に対する熱付加は最少と
なり、従つて液体窒素の蒸発も最少となる。付加予備凝
縮器に集められるアロマは最終製品に混合され、又は所
望の場合廃棄される。予備冷却器および付加的予備凝縮
器は二酸化炭素の昇華温度（−78.5℃）で、又はそれ以
下の温度で操作される。付加的凝縮器が二酸化炭素の昇
華温度以下で操作される場合、トラツプに到達前にガス
流から二酸化炭素を除去する。この変法では、トラツプ
に回収されるアロマは実質的に二酸化炭素を含まず、従
つて加温中二酸化炭素の気化と関連する損失を受けるこ
とが少ない。付加的予備凝縮器に集められる中程度−揮
発性アロマは固体二酸化炭素と関連するが、これらのア
ロマは価値が少なく、トラツプに集められる高揮発性ア
ロマより加温中損失を受けることが少ないと信じられ
る。

他の極低温液体は上記引用の液体窒素に対し代替するこ
とができる。本方法で使用される任意の極低温液体は実
質的にアロマと非反応性で非毒性で、所望液体温度より
十分に低い凍結点を有すべきである。極低温液体は好ま
しくは工程中約−195℃の温度に維持される。より低温
は使用できるが、実質的にガス流から完全なアロマ回収
が−195℃で達成されるので実際上の利点はない。実質
的により高い極低温液体の温度はより完全さの少ない回
収を供し、従つて好ましさは少ない。

窒素以外のキヤリアガスは使用することができる。キヤ
リアガスはアロマと非反応性で、非毒性であり、方法で
使用する極低温液体の温度に等しいか又は低い沸点を有
すべきである。窒素は好ましいキヤリアガスである。液
体窒素が極低温液体として使用される場合、液体浴から
放出される一部の窒素ガスは集められ、キヤリアガスと
して使用される。

好ましくは、ガス流と極低温液体間の界面で優勢な圧力
下で、キヤリアガスの沸点は極低温液体の温度に等しい
か又はその温度より低い。キヤリアガスの沸点が極低温
液体の温度に等しい場合、キヤリアガスは極低温液体中
に入る時に凝縮しない。キヤリアガスの特別の部分が液
体温度に到達すると熱の伝達は停止し、ガスは周囲の液
体と平衡して泡を形成する。勿論、キヤリアガスの沸点
が極低温液体の温度より低い場合、キヤリアガスは同様
に凝縮しない。キヤリアガスは凝縮しないので、固体ア
ロマに捕集されない。

非凝縮性キヤリアガスの使用は最終製品に所望のアロマ
を供することを助けると信じられる。本発明は操作のど
んな理論によつても限定されないが、トラツクに回収さ
れた固体アロマは固体マトリツクス内に捕集された凝縮
ガスの有効部分を有しないので、加温により気化キヤリ
アガスによる認めうる程のアロマのストリツピングはな
い。

実質的にトラツプに達するアロマのすべては凝縮し、固
形で回収される。極低温液体が約−195℃又はそれ以下
に保持され、トラツプの下流端が極低温液体中に浸漬し
ている限り、トラツプへのガス流に拘らず、トラツプか
ら流出するガスに検出しうるアロマの損失はない。スト
リツピング室を通過するキヤリアガス流速は焙煎コーヒ
ーからアロマの至適ストリツピングを供するために選択
される。

アロマを焙煎粉砕コーヒーからストリツプできる割合は
コーヒー粒子の内部から粒子の表面に拡散する割合によ
り限定される。ある実際の限界を超えて、増加するキヤ
リアガス流速はストリツピング工程の効果又は速度を認
めうる程増加しない。トラツプのアロマ収量のいくらか
の増加は限界を越えたガス流について分析器具により検
知できるが、その効果は非常に僅少であるので、回収ア
ロマを添加した最終飲料のフレーバおよびアロマインパ
クトの差異は味見専門家によつても検知されない。約60
〜82℃間に維持された約１〜3mm平均粒度の焙煎、粉砕
コーヒーでは、この実際的限界はストリツピング室に存
在する焙煎コーヒー1kgにつき１時間当り64〜約136
キヤリアガスのキヤリアガス流速にある。従つて、その
範囲の流速が好ましい。この開示に引用されるガス量お
よび流速は標準条件、すなわち０℃および760mmHg絶対
圧で、又は変換されて測定したものと理解すべきであ
る。

限界範囲より高いキヤリアガス流速はアロマの損失なし
に使用できるが、このような流速は極低温液体への熱伝
達を増加し、従つて方法の費用を増大する。限界範囲よ
り低いキヤリアガス流速は効果の少ないストリツピン
グ、従つて効果の少ないアロマの回収を供する。しか
し、実質的にアロマ回収は焙煎、粉砕コーヒー1kgにつ
き１時間当り約８の低いガス流速で尚得ることができ
る。トラツプにおいて認めうる程の損失を生ぜずに本質
的に完全な凝縮を供しながら限界範囲まで、および超過
した流速を使用する能力は本方法の主な利点である。

ストリツピング工程の効果は温度の増加と共に増加する
が、コーヒーのアロマは82℃以上の温度で分解しがちで
ある。従つてコーヒーはストリツピング工程中約60〜約
82℃に維持することが好ましい。しかし評価しうるスト
リツピングおよび回収は約20℃およびそれ以下の低いコ
ーヒー温度で得ることができる。

ストリツピング工程の効果はストリツピング工程期間が
増加すると共に増加するが、単位時間当りストリツプさ
れた付加的アロマ量は工程の終りに向つて徐徐に減少す
る。約１〜3mm粒度の焙煎粉砕コーヒーに対し、評価し
うるストリツピングは15分又はそれより少ない時間で達
成することができ、さらに３時間を超える付加的ストリ
ツピング時間によるいくらかの付加的ストリツピングが
行なわれる。しかし、ストリツピング時間とアロマ回収
効果間の実際的バランスに対し、約15分〜約３時間のス
トリツピング時間が好ましく、約１〜約２時間のストリ
ツピング時間が一層好ましい。バツチ法では、バツチは
所望のストリツピング時間の間室内に保有される。連続
的方法ではコーヒーは所望のストリツピング時間の間、
各部分が室に留まるように適当なコンベヤにより連続的
にストリツピング室に供給される。

可溶性コーヒーの工業的製造に使用される抽出方法は、
代表的には焙煎コーヒー豆の通例的粉砕により得た約１
〜3mmの平均的大きさの焙煎コーヒー粒子を使用する。
本アロマ回収方法にこのような粒子の使用は焙煎、粉砕
コーヒーの抽出、従つてストリツピング工程後可溶性コ
ーヒーに変換を容易にするために好ましい。しかし、よ
り微細の又はより粗い粒子は本アロマ回収方法で使用す
ることができる。より微細粒子が使用される場合、限界
キヤリアガス流速は増加し、好ましいストリツピング時
間範囲は減少する。代表的にはいくらかのアロマ粉砕操
作で遊離するので、アロマの回収はストリツピング室に
導入される前にキヤリアガスを粉砕機に向けて通し、粉
砕操作で放出するガスをトラツプに向けることにより増
加することができる。

好ましくは焙煎、粉砕コーヒーはストリツピング操作の
初期に約1 1/2〜約2 1/2重量％の水分含量を有する。通
例の焙煎、粉砕操作により調製したコーヒーは代表的に
はこの範囲の水分含量を有する。ストリツピング工程前
又は工程中にコーヒーを加湿する必要はない。加湿する
ことなく有効なアロマ回収を供する本方法の能力は添加
水分がアロマの分解を促進するのでかなりの利益を表わ
す。

茶はコーヒーと実質的に同じ方法で処理される。しか
し、茶のアロマは代表的にはコーヒーのものより揮発性
が少ない。従つてストリツピング時間、ストリツピング
温度および茶に対するキヤリアガス流速は、代表的には
コーヒーについての上記範囲の上端又はいくらか高い方
向にある。茶アロマと共に使用するアロマ−結合基質は
茶抽出物、可溶性茶粉末、食用油、炭水化物および凍結
顆粒粒形のこれらの組み合せを含む。通常、ストリツプ
する茶は可溶性茶の製造に通常の商業的抽出方法に対し
使用されるように紅茶葉形である。他のアロマ−含有植
物材料も本発明に従つて処理することができる。

液体酸素の凝縮を排除し、従つて極低温液体に液体酸素
の蓄積により起こる安全性に対する潜在的危険を阻止す
るためにトラツプに到達するガス流から酸素を除外する
ことが望ましい。従つてシステムはガス流がトラツプに
向かう前にキヤリアガスにより清浄化すべきである。シ
ステムが連続規準で操作される場合、ストリツピング質
は酸素を排除するために正圧下に連続に維持すべきであ
る。蓄積液体酸素を除去するために、極低温液体を周期
的に交換することが必要である。

次例は本発明のある面を例示するためのものである。

例１〜６ バツチストリツピング室および例示したトラツプ配置を
約2.2mmの平均粒度を有する焙煎コーヒーについて使用
する。ブレンド「Ａ」および「Ｂ」は異なる樹株からの
豆から成る異る混合物である。それぞれの場合、トラツ
プは２部の濃縮コーヒー抽出液（45％固形）および１部
のコーヒー油から成る基質を含む。回収アロマはそれぞ
れの場合同じ技術により可溶性コーヒー粉末の同量に添
加される。各例に対する「粉末GC」値は可溶性コーヒー
粉末の各試料に対し同じ手順を使用してガスクロマトグ
ラフイで観察された全ピーク数を表わす。より高い粉末
GC値はより大きいアロマ内容を表わす。混合物Ｂから製
造したが、回収アロマを加えない粉末試料は0.44×10⁷
の粉末GC値を有する。各試料に対する「アロマ遊離％」
数はストリツピング前後のガスクロマトグラフイにおけ
る全ピーク数により測定されたストリツピング工程で除
去される焙煎粉末コーヒーの全アロマ％を表わす。

例 ７ 紅茶葉を例１〜６と同じ装置を使用して処理する。茶葉
はストリツピング操作中約82℃に維持する。キヤリアガ
スは室内の葉1kgにつき１時間当り約136の割合でスト
リツピング室を通す。ストリツピングおよび凝縮操作は
約３時間継続する。１部の食用油および10部の濃縮茶抽
出液（45％固形）を含む基質はトラツプで使用する。

【図面の簡単な説明】

図面は生産工程概略図を示す。図中10は密閉ストリツピ
ング室、14はフイルター、16は予備凝縮器、18はトラツ
プ、20は上部スクリーンおよび22は開放隔離容器を示
す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アロマ含有粒状植物材料からアロマを回収
   する方法において、 （ａ） キャリア−ガスをストリッピング室内の植物材
   料に通すことにより植物材料からアロマをストリッピン
   グし、そして生成するアロマ担持キャリア−ガスを植物
   材料から分離し、 （ｂ） アロマ担持キャリア−ガスをトラップに流し、
   トラップの低部末端を−195℃以下の温度の極低温液体
   に浸漬し、そしてガスを極低温液体に通過させるが固形
   物を保持する多孔面により形成された低部末端に開口部
   を有し、アロマ担持キャリア−ガス中のアロマは極低温
   液体と接触して固形体に凝縮し、そして多孔面に保持さ
   れ、キャリア−ガスは極低温液体の温度以下の沸点を有
   しかつ多孔面を通じて極低温液体に流れ、ついで （ｃ） トラップから固体アロマを回収することを特徴
   とする、上記アロマの回収方法。
2. 【請求項２】植物材料は焙煎粉砕コーヒーであり、キャ
   リア−ガスはストリッピング室内にて焙煎粉砕コーヒー
   kg当たり少なくとも８リットルの流速でコーヒーを通過
   する、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】ストリッピング工程を約15分〜約３時間行
   う、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】アロマ担持キャリア−ガスは粒状基体を介
   して極低温液体に通し、多孔面に運ぶ、請求項１記載の
   方法。
5. 【請求項５】基体は食用油、炭水化物、コーヒー抽出
   物、可溶性コーヒー粉末、茶抽出物、可溶性茶粉末およ
   びこれらの組合せから成る群から選択したアロマ結合吸
   着剤である、請求項４記載の方法。