SU1480751A3

SU1480751A3 - Способ выделени ароматических веществ из кофе и ча

Info

Publication number: SU1480751A3
Application number: SU864027378A
Authority: SU
Inventors: Годеизаде Йюзеф
Original assignee: Сосьете Де Продюи Нестле С.А. (Фирма)
Priority date: 1985-05-01
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1989-05-15
Also published as: NZ215627A; JPH0795923B2; PH23178A; EP0201698A1; MX171442B; JPS61254145A; CA1280031C; AU5521686A; ZA862241B; CN86103023A; ES8706397A1; PT82488A; AU582426B2; HU200898B; HUT40558A; CN1009702B; KR940005902B1; KR860008725A; ES554533A0; IN167147B

Abstract

Изобретение относитс к пищевой промышленности и касаетс получени ароматических веществ из кофе и ча . Целью изобретени вл етс снижение потерь ароматических веществ. Это достигаетс тем, что из кофе или ча отгон ют ароматические вещества с использованием инертного газа, который подают со скоростью потока от 8 до 64 л/ч на 1 кг сырь , при этом температуру сырь при отгонке поддерживают от 60 до 82°С, а отгонку ведут в течение 15 мин - 3 ч, перед выделением ароматических веществ насыщенный ароматическими веществами газ привод т в контакт с жидким азотом, причем инертный газ берут с точкой кипени , равной или меньшей температуры жидкого азота, а выделение осуществл ют путем отделени образовавшихс замерзших частиц. Это позвол ет снизить потери ароматических веществ почти на 15%. 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относитс к пищевой промышленности и касаетс получени ароматических веществ из кофе и ча .

Цель изобретени - снижение потерь ароматических веществ.

Способ осуществл ют следующим образом .

Инертный газ-переносчик со скоростью потока 8-64 л/ч пропускают через какой-то специфический богатый ароматическими веществами растительный материал (кофе, чай) в течение от 15 мин до 3 ч при 60-82°С (отгонка) с целью последующего извлечени из этого материала ароматических веществ,

Образующийс в результате этого насыщенный ароматическими веществами газ вступает в непосредственный контакт с криогенной жидкостью, дл чего этот газ пропускают через жидкость, чтобы можно было конденсировать ароматические вещества из газа с конечным образованием твердой их формы. В качестве криогенной жидкости лучше всего использовать жидкий азот, температура которого посто нно поддерживаетс на уровне - 19i°C или даже ниже. Затем твердые замерзшие частицы ароматического вещества выдел ют из криогенной жидкости. Извлеченные таким образом ароматические вещества можно вводить

Јь

ЭО

J

сд

ш

в растворимые порошкообразные напитки или d другие продукты.

Газ-переносчик должен иметь точку кипени , котора равна или чуть ниже точки кипени криогенной жидкости, чтобы исключить веро тность конден сировани газа-переносчика вместе с ароматическими веществами. В зону контакта между газовым потоком и

криогенной жидкостью можно вводить твердый субстрат, чтобы ароматические вещества конденсировались на этом субстрате.

На чертеже схематически показана технологическа схема осуществлени предлагаемого способа.

Схема состоит из закрытой камеры 1 отгонки, фильтра 2, предконденсатора 3, ловушки 4, мелко чеистого сита 5 и сосуда Дьюара 6.

Партию сырь , предварительно измельченного до размера частиц примерно в 2 мм, загружают в закрытую камеру 1 отгонки легких фракций. Затем эту камеру нагревают, чтобы поддерживать сырье при требуемой температуре , и начинают вращать, чтобы тщательно перемешать частицы кофе. Затем в эту камеру ввод т посто нный поток газа-переносчика в виде сухого азот та, который внутри камеры проходит через перемешиваемую массу частиц кофе, причем давление внутри камеры поддерживают чуть выше атмосферного. Как только газ-переносчик начинает контактировать с частицами сырь , он тут же начинает извлекать из этих частиц кофе ароматические вещества, а также абсорбировать вод ные пары и двуокись углерода, которые выдел ютс частицами сырь . Поток насыщенного ароматическими веществами газа проходит из камеры отгонки легких фракций через фильтр 2, который улав- ливает все наход щиес в этом потоке частицы сырь , а затем направл ют через предконденсатор 3, который посто нно охлаждают холодной водой. Вод ные пары КОНДеНСИруЮТСЯ ИЗ ПОТОКа

газа в предконденсаторе вместе с наименее летучими или имеющими максимально высокую точку (температуру) кипени ароматическими веществами.

Примерно при комнатной температуре насыщенный ароматическими веществами газ проходит от предконденсатора в верхний конец ловушки 4, в ниж

ю

$

20

25 30 35 0 5 g

5

1

нем конце которой установлено мелко чеистое сито 5. Нижний конец этого трубопровода погружен в ванну с жидким азотом, который поддерживаетс в равновесном состо нии при своей температуре кипени при атмосферном давлении в открытом и изолированном сосуде или в сосуде Дьюара 6. На верхней части сита 5 расположен тонкий слой специфического субстрата. Давление в лозушке 4 вытесн ет весь жидкий азот из этого трубопровода и поддерживает поверхность раздела газ/жидкость на нижнем конце трубопровода . Таким образом, верхн часть трубопровода заполн етс газом, а жидкий азот удерживаетс в непосредственном контакте с ситом и со слоем субстрата. Газ непрерывно выходит из нижнего конца трубопровода, предварительно проход через субстрат и сито, и выдел ет пузырьки через жидкий азот в сосуд вместе с газообразным азотом, которьй выдел етс из ванны с жидкостью. Выход щие из ванны газы отвод т в атмосферу.

После того, как насыщенный арома- тическими веществами газ, который стекает вниз по трубопроводу, проходит через субстрат и попадает в жидкий азот, происходит почти мгновенное пониженно его температуры до температуры жидкого азота, т.е. до -19J5°C. Наход щиес з газе ароматические вещества и двуокись углерода конденсируютс на субстрате и на сите 5. При преобладающей з этом трубопроводе температуре двуокись углерода образует твердьй иней или снеговую шубу. В даьный момент ароматические вещества либо замерзают, либо адсорбируютс на снеговой шубе и/или на субстрате. Следовательно,, все сконденсированные ароматические вещества собираютс в твердой форме на снеговой шубе или з субстрате на верхней стороне сита.

После выделени из сырь желаемого количества ароматических веществ и его накапливани в ловушке прекращаетс поток газа. Твердые наход щиес в ловушке & ароматические вещества отдел ютс от жидкого азота в результате простого подн ти ловушки и удалени из сосуда Дьюара. Любое количество жидкого азота, которое могло попасть в трубопровод уже после прекра-

щени потока газа, необходимо вернуть обратно в ванну, пропустив его предварительно через сито. Затем готов т твердые ароматические вещества дл введени в кофе и его продукты. Эти ароматические вещества можно, например , ввести в растворимый кофе с помощью обычных методов, которые обычно используютс дл введени ароматических веществ в используемую дл смешивани жидкость, например в концентрированный экстракт кофе, пищевое масло или эмульсию пищевого масла в кофейном экстракте. Используемую дл смешивани жидкость затем можно ввести в порошкообразное растворимое кофе или в другой подобный же продукт. Используемую дл смешивани жидкость можно высушить, а образовавшийс су хой продукт можно смешать с растворимым порошкообразным кофе или с другим подобным же продуктом.

Извлеченные ароматические вещества необходимо нагревать до температуры выше точки замерзани смешивающейс жидкости. После нагревани происходит испарение двуокиси углерода, котора затвердевает вместе с арома- .тическими веществами. Ароматические вещества можно нагревать в закрытом контейнере вместе с субстратом, удер - жива при этом двуокись углерода. В течение процесса нагревани нагретые ароматические вещества прилипают к субстрату, так что если в конечном итоге происходит освобождение двуокиси углерода, то вместе с ней тер етс лишь очень незначительна часть ароматических веществ. Чтобы вообще свести к минимуму потери ароматических веществ на стадии нагревани можно погрузить твердые ароматические вещества и субстрат в смешивающую жидкость и нагревать их за счет контактировани друг с другом, чтобы освобождающиес в процессе нагревани ароматические вещества, которые в данном случае наход тс в газообразной форме, абсорбировались в смешивающейс жидкости.

Наиболее приемлемыми св зывающими ароматические вещества субстанци ми вл ютс пищевые жиры или глицериды, углеводы, водный кофейный экстракт, растворимый порошкообразный кофе и их комбинации в замороженной порошкообразной форме. Предпочтительными

20

10

15

25

субстратами вл ютс смесь или эмульси концентрированного кофейного эк- страта и пищевое масло, а наиболее предпочтительным субстратом вл етс смесь, состо ща примерно из двух частей по весу из кофейного экстракта , содержащего примерно 45% по весу кофейных твердых частиц, и из одной части по весу из пищевого масла. Процесс извлечени ароматических веществ можно осуществл ть на стехио- метрической основе с другими этапами, которые используютс дл превращени обжаренного и молотого кофе в растворимый порошкообразный кофе после извлечени из него ароматических веществ или отгона легких фракций. В ходе выполнени этой операции смесь ароматного вещества и субстрата, полученна на основе какого-то конкретного количества обжаренного и молотого кофе, смешиваетс с растворимым кофейным порошком, полученным из того же количества обжаренного и молотого кофе. Если используетс рекомендуемое или предпочтительное количество субстрата, тогда стехиометри- ческа операци имеет своим конечным результатом добавление в растворимый кофейный порошок примерно 0,5% по весу масла из субстрата. Эти количества масла могут присутствовать в порошке без придани восстановлен- 35 ному напитку непри тных привкусов масла,

Можно использовать и меньшие количества субстрата или вообще обойтись без субстрата, причем это не окажет какого-либо большого отрицательного вли ни на сам процесс извлечени ароматических веществ. Если субстрат вообще не используетс , тогда необходима особа осторожность в плане сведени к минимуму потерь ароматических веществ после их извлечени , например, в течение вы- i полнени операции нагревани с целью введени ароматических веществ в ко-- нечный продукт.

30

40

45

50

Относительно нелетучие с высокой точкой кипени ароматические вещества , собранные в предконденсаторе, также можно вводить в конечный продукт , например, путем их введени в смешивающуюс жидкость вместе с более летучими ароматическими веществами, извлеченными и собранными в лопушке.

Первоначально собранные в предконден- саторе и имеющие точку кипени выше примерно О С ароматические вещества по существу не оказывают никакоговли ни на улучшение вкуса и аромата конечного продукта и поэтому эти ароматические вещества можно вообще выбросить . Можно также вообще отказатьс от использовани предконденсатора, в этом случае все ароматические вещества собираютс в охлаждаемой азотом ловушке вместе с льдом, давлении, из паров воды в газовом потоке. Поскольку этот вариант св зан с доволь- но значительным дополнительным введением тепла в ванну с жидким азотом, то он считаетс менее предпочтительным .

Можно также между первым предкон- денсатором и ловушкой установить дополнительный предконденсатор, которьй работает при промежуточной температуре . В этом случае можно добитьс еще большего охлаждени газового потока, благодар чему можно свести к минимуму ввод тепла в ванну с жидким азотом , а следовательно, и свести к минимуму испарение жидкого азота. Собранные в дополнительном предконден- саторе ароматические вещества можно смешивать с конечным продуктом или просто выбрасывать. Предварительный охладитель и дополнительньй предконденсатор могут работать при или ниже температуры сублимации двуокиси углерода (-78,5°С). Если дополнительный предконденсатор работает при температуре ниже температуры сублимации двуокиси углерода, тогда он уда- л ет двуокись углерода из потока газа еще до момента, когда этот поток достигает ловушки. В соответствии с этим вариантом изобретени полученные в ловушке ароматические вещества в

основном свободны от двуокиси углерода , а следовательно, менее подверг жены потер м, св занным с испарением двуокиси углерода в процессе нагревани . Хот средние по своей летучее- ти ароматические вещества, собранные в дополнительном предконденсаторе, ассоциируютс или св заны с твердой двуокисью углерода, однако есть основани полагать, что они будут ме- нее ценными и менее восприимчивыми к потер м в процессе нагревани , чем исключительно летучие ароматические вещества, собранные в ловушке. Используема в данном процессе криогенна жидкость должна быть по сути не реактивной по отношению к ароматическим веществам, не должна быть токсичной и должна иметь точку замерзани , намного ниже желаемой температуры жидкости. В течение этого процесса рекомендуетс поддерживать температуру криогенной жидкости на уровне примерно -195°С. Хот можно использовать и более низкие температуры криогенной жидкости, однако эти более низкие температуры практически не дают никакого выигрыша, так как в основном полное извлечение ароматических веществ из потока газа достигаетс лишь при температуре -195 С. Значительно более высокие температуры криогенной жидкости привод т к менее полному извлечению ароматических веществ, а следовательно , они вл ютс менее предпочтительными .

Можно также использовать и некоторые другие газы-переносчики. Газ- переносчик не должен вступать в реакции с ароматическими веществами и должен иметь точку кипени , котора равна или ниже температуры используемой в процессе криогенной жидкости. Если в качестве криогенной жидкости используетс жидкий азот, тогда кака -то часть азота, выделенна из ванны с жидкостью, может собиратьс и использоватьс в качестве газа-переносчика .

Явл етс предпочтительным, чтобы точка кипени газа-переносчика при давлении, которое преобладает на поверхности раздела между потоком газа и криогенной жидкостью, была равна или была ниже температуры криогенной жидкости. Если точка кипени газа- переносчика равна температуре криогенной жидкости, тогда по мере прохождени газа-переносчика через криогенную жидкость он не конденсируетс . После того, как кака -то часть газа-переносчика достигает температуры жидкости, то тут же прекращаетс передача тепла, а газ образует пузырек при состо нии равновеси с окружающей жидкостью. Если точка кипени газа-переносчика ниже температуры криогенной жидкости, то в этом случае существует больша веро тность того, что газ-переносчик не будет

конденсироватьс , а следовательно, он не будет улавливатьс или задерживатьс в твердых ароматических веществах .

Использование неконденсирующегос газа-переносчика способствует образованию делаемого ароматического вещества в конечном продукте. Хот изобретение не ограничиваетс какой-либо теорией работы, однако можно предположить , что поскольку извлеченные или восстановленные в ловушке твердые ароматические вещества не содержат в себе какой-либо большой части окон- денсированного газа-переносчика, пойманного в пределах твердой матрицы , то и не происходит никакой значительной отгонки легких фракций ароматических веществ улетученным газом- переносчиком при нагревании.

Все достигающие ловушки ароматические вещества конденсируютс и восстанавливаютс или извлекаютс в : твердой форме. В течение всего пери- ода, пока криогенна жидкость удерживаетс при температуре примерно в -195°С или чуть ниже, нижний конец ловушки остаетс погруженным в криогенную жидкость; в течение всего это- го периода не отмечаетс какой-либо обнаруживаемой потери ароматических веществ в газе, выход щем из ловушки несмотр на посто нньй поток газа

в ловушку о Скорость потока газа-пе

реносчика через камеру отгонки легких фракций выбираетс с таким расчетом, чтобы обеспечить оптимальную отгонку легких фракций ароматических веществ из обжаренного кофе.

Скорость, при которой ароматические вещества можно успешно отгон ть из обжаренного и молотого кофе и ча , лимитируетс скоростью диффузии из внутренней части частиц кофе к поверхности этих же частиц. За пределами какого-то определенного практического барьера дальнейшее повышение скоростей потока газа-переносчика не намного повышает эффективность или скорость этапа отгонки легких фракций. Хот с помощью соответствующих аналитических приборов и можно обнаружить некоторое увеличение вы- хода ароматического вещества в ловушке в случае превышени скорости потока газа упом нутого предела, однако этот эффект настолько незначителен,

JQ 15 20

25 30

5

д

г

0

что даже эксперты-дегустаторы не в состо нии обнаружить различи во вкусовых и ароматических характеристиках конечного напитка, который включает в себ восстановленные или извлеченные ароматические вещества. С целью наименьшить потерь ароматических веществ скорость потока инертного газа берут 8-64 л/ч.

Эффективность этапа отгонки легких фракций повышаетс по мере повышени температуры, однако при температуре выше 82°С про вл етс вна тенденци к ухудшению качества наход щихс в кофе ароматических веществ, Следовательно, в течение этапа отгонки легких фракций следует поддерживать температуру сырь на уровне примерно 60-82 С.

Эффективность этапа отгонки легких фракций также повышаетс по мере увеличени длительности этапа отгонки , однако количественное выражение полученных при этом дополнительных ароматических веществ на единицу времени постепенно уменьшаетс к концу завершени этого процесса. Дл обжаренного и молотого кофе с разме-1- ром частиц примерно в 1-3 мм наибольшей эффективности отгонки можно добитьс в течение первых 15 мин, даже и после 3 ч отмечаетс некоторый дополнительный выход продукции отгонки при увеличении продолжительности самого процесса отгонки. Дл достижени оптимального баланса между продолжительностью отгонки и эффективностью извлечени ароматических веществ рекомендуетс ограничивать продолжительности отгонки периодом от примерно 15 мин до примерно 3 ч. В ходе выполнени или осуществлени периодического процесса обработки сырь очередна парти его удерживаетс в камере в течение желаемого срока отгонки. В ходе выполнени непрерывного процесса обработки парти сырь подаетс и проходит через камеру отгонки легких фракций непрерывно с помощью соответствующего конвейера, так что кажда часть загрузки сырь удерживаетс в камере в течение желаемой продолжительности отгонки.

Чай можно обрабатывать точно также , как и кофе. Однако следует иметь в виду, что ароматические вещества в чае обычно менее летучи, чем в ко148075

фе. Следовательно, продолжительности отгонки, температуры самого процесса отгонки и скорости потока газа-переносчика обычно приближаютс к более высоким пределам упом нутых выше диапазонов дл кофе, т.е. они более высоки. Св зывающие ароматические вещества субстраты, которые можно использовать с ароматическими веществами ча , следующие: экстракт ча , растворимый порошкообразньй чай, пищевые масла, углеводы и их комбинации в форме замороженных частиц. Обычно предназначенный дл обработки отгонкой чай представлен листь ми черного ча , т„е. в том виде, з котором он обычно используетс дл нормального промышленного процесса экст-

12

(45% твердых частей) и одной части эфирного масла кофе. В каждом отдельном случае извлеченные ароматические вещества ввод тс в одно и то же количество растворимого порошкообразного кофе с помощью идентичного метода и средств. Значение или величина газова хроматографи порошка дл

каждого примера представл ет собой общий максимальный подсчет (количество ) наблюдаемой пробы в газовой хроматографии,который был выполнен с помощью одной и той же процедуры дл каждого образца растворимого кофе. Более высокие величины газовой хроматографии порошка представл ют собой более высокие содержани ароматических веществ. Образец порошка

ракции в ходе производства раствори- 20 приготовл ют из смеси В, но без до- мого ча . В соответствии с технологи- бавлен извлеченных или восстанов- ей изобретени можно обрабатывать ленных ароматических веществ (имеет и другие содержащие ароматические вещества растительные материалы.

Явл етс желательным исключить присутствие кислорода в потоке газа, достигающего ловушки, чтобы исключить

25

величину газовой хроматографии порош ка в 0,4410 ). Цифры в процентах

выделени ароматического вещества в свободном состо нии дл каждого образца представл ют собой процентное выражение общего количества ароматических веществ в обжаренном и

веро тность конденсации жидкого кис- а следовательно, и исключить

лорода,

веро тность возникновени скапливани 30 молотом кофе, которое удалено на этажидкого кислорода в криогенной жид-пе отгонки легких фракций и которое

определено на основе общих максимальных подсчетов в газовой хроматографии перец и после операции отгонки 35 легких фракций.

Результаты примеров 1-6 сведены

кости. Следовательно, данную систему необходимо тщательно продувать газом- переносчиком перед моментом направлени потока газа в ловушку. Если эта система работает на непрерывной

основе, тогда камеру отгонки легких фракций необходимо посто нно поддерживать в услови х положительного давлени , чтобы исключить веро тность присутстви в ней кислорода, что необходимо дл осуществлени периодической смены криогенной жидкости с целью удалени скопившегос жидкого кислорода.

Данный способ иллюстрируетс следующими примерами.

Примеры 1-6. Камеры отгонки легких фракций периодического действи и ловушка предназначены дл обработки обжаренного кофе с размером его частиц примерно в 2,2 мм. Смеси А и В представл ют собой различные смеси, содержащие зерна из различных сортов кофе. В каждом отдельном случае ловушка содержит субстрат , состо щий из двух частей концентрированного кофейного экстракта

приготовл ют из смеси В, но без до- бавлен извлеченных или восстанов- ленных ароматических веществ (имеет

величину газовой хроматографии порошка в 0,4410 ). Цифры в процентах

в таблицу.

Пример 7. Листь черного ча обрабатывают с помощью того же оборудовани , которое использовано и описано в примерах 1-6. В течение выполнени операции отгонки легких фракций листь чач поддерживают при тем&

пературе примерно в 82 С. Газ-переносчик пропускают через камеру отгонки легких фракций,Операции отгонки легких фракций и конденсации продолжаютс примерно в течение 3 ч. В ловушке используетс субстрат, состо щий из одной части лицевого масла и дес ти частей концентрированного экстракта ча (45/ твердых частей).

Дл предлагаемого способа сущее т-, венными вл ютс врем (5 мин - 3 ч), температура (60-82°С) и скорость гонки (8-64 л/ч)о Проведение процесса ниже данных параметров не

1314807

позвол ет осуществить полное освобождение ароматических веществ, при использовании параметров выше за вленных не достигаетс никаких преимуществ , а при более высоких температурах ароматические вещества распадаютс .

Предлагаемый способ позвол ет снизить потери ароматических веществю по сравнению с. известным почти на 15%.

Claims

Формула изобретени

Способ выделени ароматических веществ из кофе и ча , включающий отгонку их из сырь с использованием в качестве рабочего агента инертного

СС - газова хроматографи

5

114

газа и выделение ароматических веществ из насыщенного ими газа, отличающийс тем, что, с целью снижени потерь ароматических веществ, инертный газ подают со скоростью потока 8...64 л/ч на I кг сырь , температуру сырь при отгонке поддерживают 60...82 С, отгонку ведут в течение от 15 мин до 3 ч, перед выделением ароматических веществ насыщенный ароматическими веществами газ привод т в контакт с жидким азотом , причем инертный газ берут с точкой кипени , равной или меньшей температуры жидкого азота, а выделение осуществл ют путем отделени образовавшихс замерзших частиц.

f

Составитель Е. Буданцева Редактор Н. Киштулинец Техред Л.Сердюкова Корректор И. Рыбченко

Заказ 2563/58

Тираж 526

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Подписное