JPS61254145A - 極低温アロマの回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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５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。従って、
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った。一般的には、
このような技術は他物材料から比較的少量のアロマを回
収するに過きす、植物材料から取り出されたアロマのか
なりの部分を失な５゜ 本発明はこれらの困難を軽減するアロマ回収改良方法を
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、アロマをストリップさせる。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、ガスから固体形にアロマを凝縮
する。極低温液体は好ましくは液体窒素であり、好まし
５〈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。回収アロマは可削性飲料粉末その
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。実際的粂件下では、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。従って、ストリップ工程にお
けるキャリアガス流速は植物材料からアロマを有効にス
トリップするのに十分高いのが望ましい。本発明はスト
リッ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、使用キャ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から、キャ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、基体はアロマを結介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液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２　ｍ
ｍの粒度に粉砕したコーヒーのバッチを密閉ストリッピ
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攪拌する。乾燥窒
素キャリアガスの連続流を室に導入し、室内のコーヒー
粒子の攪拌塊に通す。室は僅かに過圧下に維持する。キ
ャ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
ッピング室から運ばれてくるローストコーヒーを捕集す
るフィルター１４を通過し、次に冷水により冷却を行な
５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ュ
スクリーンを有するトラップ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ュワーフラスコ
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。従って、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°Ｃ）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。

従って、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ップされ、トラッ
プ内に集められた後、ガス流は停止する。

トラップ１８内の固体アロマはジュワーフラスコからト
ラッ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った液体窒
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ョ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、従っ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七リド、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ョンは好ましい
。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
トリップされる焙煎粉砕コーヒー１　ｋｇに対しトラッ
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、ストリッピング後焙
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ｔ％の基体からの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　
５ｌｉｃｋ　）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寸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性の高沸点アロマ
はトラッ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ップに集めら
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
凝縮器およびトラップ間に介在してさらにガス流を冷却
させ、それによって液体窒素浴に対する熱付加は最少と
なり、従っ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°Ｃ）で、又は
それ以下の温度で操作される。伺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、トラップに到達前
にガス流から二酸化炭素を除去する。この変法では、ト
ラップに回収されるアロマは実質的に二酸化炭素を含捷
す、従っ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、トラッ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蟹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
しくは工程巾約−１９５°Ｃ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
回収が一１９５°Ｃで達成されるので実際上の利点はな
い。

実質的により高い憧低温液体の温度はより完全さの少な
い回収を供し、従って好ましさは少ない。

窒素以外のキャリアガスは使用することができる・キャ
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より低い沸点
を有すべきである。窒素は好ましいキャリアガスである
。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、キャリアガ
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、キャ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。キャリアガスの沸点が極低温
液体の温度に等しい場合、キャリアガスは極低温液体中
に入る時に凝縮しない。キャ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、キャリアガスの沸
点が極低温液体の温度より低い場合、キャリアガスは同
様に凝縮しない。キャリアガスは凝縮しないので、固体
アロマに捕集されない。

非凝縮性キャ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
んな理論によっても限定されないが、トラップに回収さ
れた固体アロマは固体マトリッ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、加温により気化キャリ
アガスによる認めうる程のアロマのストリッピングはな
い。

実質的にトラッ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−１９５００又はそれ
以下に保持され、トラップの下流端が極低温液体中に浸
漬している限り、トラップへのガス流に拘らず、トラッ
プから流出するガスに検出しうるアロマの損失はない。

ストリッピング室を通過するキャリアガス流速は焙煎コ
ーヒーからアロマの至適ストリッ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ップできる割合は
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、増加するキャ
リアガス流速はストリッピング工程の効果又は速度を認
めうる程増加しない。

トラップのアロマ収量のいくらかの増加は限界を超えた
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
家によっても検知されない。約６０〜８２°Ｃ間に維持
された約１〜３朋平均粒度の焙煎、粉砕コーヒーでは、
この実際的限界はストリッピング室に存在する焙煎コー
ヒー１　ｋｇにつき１時間陥り６４石〜約１３６１キャ
リアガスのキャリアガス流速にある。従って、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ＯｏＣおよび７６［］ｍｍＨ
ｇ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ャ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、従って方法の費用を増大する。限界範囲よ
り低いキャリアガス流速は効果の少ないストリッピング
、従って効果の少ないアロマの回収を供する。しかし、
実質的のアロマ回収は焙煎、粉砕コーヒー１ノ線につき
１時間当り約８−ｅ３の低いガス流速で尚得ることがで
きる。

トラッ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。

ストリッ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°Ｃ以上の温度で分解しが
ちである。従ってコーヒーはストリッピング工程中約６
０〜約８２℃に維持することが好ましい。しかし評価し
つるストリッ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７晶度でイ尋ることができる。

ストリッピング工程の効果はストリッピング工程１０１
間が増加すると共に増加するが、単位時間当りストリッ
プされた付加的アロマ量は工程の終りに向って除徐に減
少する。約１〜３　ｍｍ粒度の焙煎粉砕コーヒーに対し
、評価しうるストリッピングは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６時間を超える付
加的ストリッピング時間によるいくらかの付加的ストリ
ッピングが行なわれる。しかし、ストリッピング時間と
アロマ回収効果間の実際的バランスに対し、約１５分〜
約３時間のストリッピング時間が好ましく、約１〜約２
時間のストリッピング時間が一層好ましい。バッチ法で
は、バッチは所望のストリッ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ッピン
グ時間の間、各部分が室に留まるように適尚なコンベヤ
により連続的にストリッピング室に供給される。

可ｍ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
〜３　ｍｍ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、従ってストリッピング工程後可溶
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、
限界キャリアガス流速は増加し、好ましいストリッピン
グ時間範囲は減少する。代表的にはいくらかのアロマは
粉砕操作で遊離するので、アロマの回収はストリッピン
グ室に導入される前にキャ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ップに向けることに
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ッピング操作の
初期に約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。ストリッ
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。従ってストリッピング時間、ス）ＩＪツビング
温度および茶に対するキャリアガス流速は、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
顆粒形のこれらの組み合せを含む。通常、ストリップす
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
材料も本発明に従って処理することができる。

液体酸素の凝縮を排除し、従っ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
るためにトラッ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。

従ってシステムはガス流がトラップに向かう前にキャリ
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、ストリッピング室は＠素を排除する
ために正圧下に連続的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。

次側は本発明のある面を例示するためのものである。

例１〜６ バッチストリッピング室および例示したトラップ配量を
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ｒＡＪおよび「Ｂ」は異る樹株から
の豆から成る異る混合物である。それぞれの場合、トラ
ップは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。各側に対する［粉末ＧＣＪ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
マトグラフィで観察された全オーク数を表わす。より高
い粉末ＧＣ値はより大きいア０マ内容を表わす。混合物
Ｂがら製造したが、回収アロマを加えない粉末試料は０
．４４　Ｘ　１０’の粉末ＧＣ値を有する。各試料に対
する「アロマ遊離チ」数はストリッピング前後のガスク
ロマトグラフィにおける全ピーク数により測定されたス
トリッピング工程で除去される焙煎粉砕コーヒーの全ア
ロマ％を表わす。

３　１３６６０”　　１　　　ｈ−２９％１．６３ ４　　６８　　　　６００１　　　Ａ　　ＸＩＯ’　　
２４％２．０３ ５　　６８　　　　８２°　　　２　　　Ｂ　　Ｘ１０
’　　５３％例　　７ 紅茶葉を例１〜６と同じ装置を使用して処理する。茶菓
はストリッピング操作巾約８２℃に維持する。キャリア
ガスは量的の葉１ｋｇにつき１時間錨り約１３６−ｅの
割合でストリッピング室を通す。

ストリッピングおよび凝縮操作は約６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＊はトラップで使用する。

【図面の簡単な説明】

図面は生産工程概略図を示す。図中１０は密閉ストリッ
ピング室、１４はフィルター、１６は予ａ凝縮器、１Ｆ
（はトラップ、２０は上部スクリーンおよび２２は開放
隔離容器を示す。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （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極低温液体と接触させ
   て、アロマ担持キャリアガスからアロマを固体形に凝縮
   させ、このキャリアガスは極低温液体の沸点より低い温
   度を有し、 （ｃ）固体アロマを極低温液体から分離することを特徴
   とする、上記方法。
2. （２）植物材料は焙煎粉砕コーヒーである、特許請求の
   範囲第１項記載の方法。
3. （３）キャリアガスはストリッピング室内の焙煎粉砕コ
   ーヒー１ｋｇにつき１時間当り少なくとも約８ｌの流速
   でコーヒーに通す、特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. （４）流速はストリッピング室内の焙煎粉砕コーヒー１
   ｋｇにつき１時間当り少なくとも約６４ｌである、特許
   請求の範囲第６項記載の方法。
5. （５）焙煎粉砕コーヒーはストリッピング工程中約６０
   〜約８２℃の温度に維持する、特許請求の範囲第６項記
   載の方法。
6. （６）ストリッピング工程は約１５分〜約３時間の間行
   なう、特許請求の範囲第６項記載の方法。
7. （７）極低温液体中にアロマ担持ガスを通して、アロマ
   担持ガスと極低温液体とを接触させる、特許請求の範囲
   第１項又は第６項記載の方法。
8. （８）アロマ担持キャリアガスは粒状基体を介して極低
   温液体に通して、この液体と接触させる、特許請求の範
   囲第７項記載の方法。
9. （９）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
   の組み合せから成る群から選択したアロマ、結合吸着剤
   を含む、特許請求の範囲第８項記載の方法。
10. （１０）固体アロマを配合液中に浸漬して、固体アロマ
    と配合液を混合する、特許請求の範囲第１項記載の方法
    。