ES2813872T3 - Masa de bebida soluble - Google Patents

Abstract

Un método para producir una masa de bebida soluble, comprendiendo el método: proporcionar uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo, proporcionar un molde precalentado que tiene una cavidad del molde precalentado a una temperatura de superficie superior a la Tg del uno de más de los ingredientes de bebida solubles, cargar la cavidad del molde con el uno o más de los ingredientes de bebida solubles, y comprimir el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde para formar una masa de bebida soluble, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo se precalientan a una temperatura de 30 °C a 80 °C antes de la carga en la cavidad del molde, y de forma opcional en donde (i) el método además comprende aplicar radiación de RF para calentar los ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde; y/o (ii) el uno o más ingredientes de bebida solubles se retienen dentro de la cavidad del molde durante al menos 15 segundos.

Description

DESCRIPCIÓN

Masa de bebida soluble

Esta descripción se refiere a masas de bebida solubles y a métodos para producirlas. En particular, la descripción se refiere a masas de bebida solubles para producir bebidas, tales como café instantáneo o chocolate caliente.

Ha surgido un mercado considerable para consumidores que desean preparar bebidas en el hogar para replicar las bebidas disponibles en cafeterías y restaurantes. Aunque varios enfoques para proporcionar estas bebidas requieren el uso de una máquina de preparación de bebidas, tal como un sistema que utiliza cartuchos o almohadillas, es más conveniente que los consumidores usen ingredientes de bebida instantáneos o solubles, tales como gránulos de café liofilizados.

Si bien los ingredientes tales como los gránulos de café solubles tienen muchas ventajas, tales como permitir el ajuste fino de la resistencia de la bebida, también proporciona la oportunidad de una variación significativa en la calidad final de la bebida. Para solucionar este problema se ha sugerido proporcionar los ingredientes de bebida solubles en forma de pastilla. Esto asegura que cada bebida producida sea idéntica y de la alta calidad prevista por el fabricante del ingrediente de bebida.

Sin embargo, la provisión de ingredientes en forma de pastilla no ha sido aún perfeccionada. En particular, existen comúnmente problemas con la disolución de los ingredientes; la presencia de un residuo viscoso sin disolver al fondo de una bebida no es atractiva para los consumidores. Las pastillas se forman comúnmente usando un ingrediente en polvo, ya que esto evita los problemas de secado y permite un moldeado más fácil. Para producir una pastilla de, por ejemplo, café, es generalmente necesario proporcionar una compactación considerable o utilizar un aglutinante para mantener el polvo de café soluble unido. Sin embargo, la compactación alta puede evitar que la pastilla se disuelva y la presencia de un aglutinante puede causar problemas similares o afectar el sabor de la bebida final.

Para las pastillas preparadas con baja compresión y/o sin el uso de un aglutinante adecuado, existe otro riesgo de daño o fractura de la pastilla. Este es especialmente el caso de gránulos con bordes afilados; aumenta la probabilidad de fracturación, dando lugar a una pérdida de la forma original. Si el consumidor abre un tubo de pastillas y encuentra que están partidas o rotas, entonces la impresión de calidad se reduce significativamente.

En WO2013001052 se refiere a un método para fabricar pastillas de café solubles y busca resolver estos problemas humedeciendo la superficie exterior para formar una cáscara protectora gruesa.

En US-3293041 se refiere a un método de formación de comprimidos del extracto de bebida y describe un método para la fabricación de pastillas autoportantes altamente solubles. Estas pastillas son pequeños gránulos de 1 g de café o té solubles y se preparan por compresión en una zona de tratamiento térmico o de un peletizador. Los gránulos se producen rápidamente (2 a 3 segundos) usando altas temperaturas (de 118 a 150 °C) y bajas presiones (de 13 kPa a 28 kPa) y el producto final se disuelve completamente en 2 a 6 segundos. Como resultado del proceso de fabricación, los gránulos son de baja densidad con una corteza exterior protectora. Una realización del método se basa en un molde rotatorio que necesariamente da lugar a una breve aplicación intensa de calor y presión para formar el gránulo. De forma similar, la principal realización de este documento utilizando una cavidad de tubo se basa en tiempos de procesamiento rápidos para asegurar que puede conseguirse una velocidad de producción lo suficientemente rápida.

En WO 2010/115697 se refiere a un producto de bebida instantánea.

En EP-1815750 se refiere a un producto alimenticio y proceso para el mismo.

En WO 2006/065141 se refiere a un método y dispositivo para fabricar productos que comprenden medicación.

Además, existe un prejuicio entre los consumidores que consideran los productos de café solubles, especialmente el café secado por pulverización, es inferior al café producido en las cafeterías o producido en máquinas de bebidas. Por lo tanto, por todas estas razones, el uso de pastillas como una forma de distribución de ingredientes de bebida no ha sido popular entre los consumidores.

Por consiguiente, se prefiere proporcionar una nueva forma de ingredientes de bebida y un método para hacerlos y/o abordar al menos algunos de los problemas asociados con la técnica anterior o, al menos, proporcionar una alternativa comercialmente útil a la misma.

Por consiguiente, en un primer aspecto la presente descripción proporciona un método para producir una masa de bebida soluble, comprendiendo el método:

proporcionar uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo,

proporcionar un molde precalentado que tiene una cavidad del molde precalentado a una temperatura de superficie superior a la Tg del uno de más de los ingredientes de bebida solubles,

cargar la cavidad del molde con el uno o más de los ingredientes de bebida solubles, y

comprimir el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde para formar una masa de bebida soluble, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo se precalientan a una temperatura de 30 °C a 80 °C antes de la carga en la cavidad del molde,

y de forma opcional en donde:

(i) el método además comprende aplicar radiación de RF para calentar los ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde; y/o

(ii) el uno o más ingredientes de bebida solubles se retienen dentro de la cavidad del molde durante al menos 15 segundos.

La presente invención se completará a continuación en mayor profundidad. En los pasajes siguientes se definen más detalladamente diferentes aspectos de la invención. Cada aspecto así definido se puede combinar con cualquier otro aspecto o aspectos, a menos que se especifique lo contrario. En particular, cualquier característica indicada como preferida o ventajosa puede combinarse con cualquier otra característica o características indicadas como preferidas o ventajosas.

Los presentes inventores han descubierto un nuevo enfoque para producir masas de bebida solubles: cuerpos diferentes de ingredientes adecuados para formar bebidas. El término “ masa de bebida soluble” se refiere a un cuerpo diferente formado a partir de ingredientes que por sí mismos son totalmente solubles en un medio de bebida y que sirven para proporcionar a dicho medio el sabor y la consistencia de una bebida deseada. Debe entenderse que una masa de bebida soluble pretende cubrir, por ejemplo, pastillas, gominolas y bolas que tienen una forma y tamaño determinados específicamente. No se pretende cubrir, por ejemplo, polvos sueltos de ingredientes de bebida, tales como café liofilizado o polvo de leche. Obviamente, la masa de bebida soluble está en una forma prácticamente seca, pero no disuelta, adecuada para la disolución. Preferiblemente, las masas se proporcionan en recipientes sellados herméticamente al aire y a la humedad.

Debe apreciarse también que la masa de bebida soluble puede contener una minoría de material insoluble. Por ejemplo, se puede incluir café tostado molido finamente para proporcionar una sensación en boca y sabor únicos en la bebida final. Preferiblemente, para evitar el sedimento u otros problemas, la masa contiene menos de 30 % en peso, más preferiblemente menos de 20 % en peso, más preferiblemente menos de 10 % en peso de materiales insolubles. En algunas realizaciones, tales como bebidas de chocolate caliente, puede preferirse que sustancialmente no haya un material insoluble, para proporcionar una sensación en boca suave.

Aunque esta descripción se proporciona principalmente en relación con las bebidas de café, se apreciará que el método y las ventajas se aplican de igual manera a los otros ingredientes de bebida adecuados descritos en la presente memoria.

Los inventores de la presente han buscado proporcionar un producto de bebida de calidad superior, en particular un producto de café, con la comodidad de uso de los productos solubles, a la vez que se evita las diversas desventajas de y el prejuicio hacia estos productos. Específicamente, los inventores han buscado proporcionar un ingrediente de bebida que proporcione una bebida final consistente sin requerir una máquina dispensadora y que sea fácilmente almacenada, transportada y utilizada.

Ya se ha reconocido que las pastillas resuelven varios de estos problemas, pero nunca ha sido posible producir una pastilla lo suficientemente aceptable para los consumidores para atraer a los consumidores que prefieren, típicamente, bebidas a partir de café tostado y molido fresco.

Se considera que existe una cierta cantidad de ceremonia y preparación asociada involucradas en la preparación de una bebida final a partir de café tostado y molido. El consumidor de estas bebidas asocia este esfuerzo en la preparación a las propiedades beneficiosas de la bebida final. Por el contrario, las bebidas de café soluble se preparan en un instante con la adición de agua caliente. Los presentes inventores han reconocido ahora que la naturaleza instantánea de los cafés solubles puede contribuir al prejuicio hacia estos productos. Por consiguiente, aunque lógicamente se busca evitar residuos y depósitos en la bebida final, los inventores han descubierto que es deseable cierto control del tiempo de disolución.

Por consiguiente, se piensa que es ideal si la bebida puede tardar al menos 10 segundos y no más de 100 segundos, preferiblemente no más de 60 segundos en prepararse tras la adición de un medio acuoso caliente a los ingredientes. Preferiblemente, la preparación lleva de 20 a 40 segundos para que se produzca una disolución completa con agitación suave del medio y los ingredientes combinados.

Los presentes inventores han analizado las pastillas conocidas en la técnica anterior y han descubierto que las pastillas formadas mediante técnicas de calentamiento convencionales tienen una estructura interna muy diferente en comparación con las masas de la presente descripción. Específicamente, las pastillas altamente comprimidas tienen una estructura interna homogénea pero quebradiza y no fundida. Por lo general, tienen un tiempo de disolución muy lento. Las pastillas que se basan en aglutinantes añadidos tienden a tener una masa innecesaria y el sabor de la bebida final puede verse afectado por cualquier residuo aglutinante.

Los presentes inventores han descubierto que los métodos de la presente descripción proporcionan una masa lo suficientemente robusta que tiene una buena cohesión. Esto asegura que la masa sea lo suficientemente robusta para su fabricación (transporte en cintas transportadoras), transporte y manejo, a la vez que proporciona una buena velocidad de disolución.

El método de la presente descripción comprende un número de etapas. En una primera etapa, se proporcionan uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo. La expresión “ forma de polvo” incluye materia en forma de partículas secas finamente dividida y gránulos, tales como partículas secadas por pulverización, partículas liofilizadas y aglomerados de las mismas. De forma típica el material en forma de partículas tendrá un tamaño de partículas de menos de 3 mm, más preferiblemente de 2,5 mm a 10 micrómetros, más preferiblemente de 1 mm a 300 micrómetros y más preferiblemente de aproximadamente 500 a aproximadamente 700 micrómetros. Dichas partículas son bien conocidas en la técnica. Los ejemplos de materiales adecuados se analizan con más detalle a continuación. Sorprendentemente, debido al método de fabricación descrito en la presente memoria, las propiedades de disolución de las masas reflejan las del material de partida porque la estructura del polvo de partida no cambia significativamente. El uso de una forma de polvo de los ingredientes ayuda en el llenado fácil y reproducible de la cavidad del molde.

El aparato utilizado para realizar el presente método también es muy importante. El aparato comprende un molde que tiene una cavidad del molde. Este molde se precalienta de manera que una superficie de contacto de la cavidad del molde, que durante el uso hace contacto con los ingredientes de bebida solubles, está a una temperatura elevada. La cavidad del molde se carga con el uno o más de los ingredientes de bebida solubles de manera que entran en contacto con la superficie de contacto precalentada a una temperatura elevada. Los presentes inventores han descubierto que esto sirve para proporcionar una masa de bebida soluble más resiliente de lo que se conseguiría si el molde no se precalentara. Es decir, el uso de un molde precalentado hace que la masa sea más resistente a la rotura cuando se transporta y se manipula después de la fabricación.

El molde se puede proporcionar con un revestimiento para ayudar a eliminar las masas de bebida solubles después de la formación. Los diversos componentes del molde, la tapa y cualquier revestimiento de molde se forman preferiblemente cada uno de un material dieléctrico. Esto es ventajoso porque el material dieléctrico pueden ser fácilmente precalentado y/o calentado con radiación de RF. Esto significa que las superficies de la cavidad del molde se pueden calentar con una única fuente de calor de RF, simplificando el método de producción. Los materiales dieléctricos adecuados incluyen PVDF o un polímero, tal como silicona, que contiene partículas de negro de carbón.

Los ingredientes de bebida solubles se cargan en el molde precalentado. Por lo general, se aplica una tapa o cierre a continuación y esto puede utilizarse para aplicar la compresión a los ingredientes. Preferiblemente, la tapa o cierre se precalienta a la misma temperatura que la cavidad del molde.

La etapa de compresión sirve para comprimir el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde para formar una masa de bebida soluble. La etapa de compresión ayuda a unir los ingredientes entre sí.

Los inventores han descubierto que es posible proporcionar un producto mejorado que tenga las propiedades de disolución deseadas descritas anteriormente asegurando que exista una estructura interna cohesiva en toda la masa, lo que permite un producto robusto con una fácil disolución. Han descubierto que esto puede lograrse garantizando un calentamiento consistente que se extienda por toda la masa y que esto puede lograrse mediante uno de varios enfoques.

Calentamiento por RF

En primer lugar, el método puede también comprender aplicar radiación de RF para calentar los ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde. El uso del calentamiento por RF se extiende por toda la masa del polvo de bebida soluble y proporciona una estructura interna especialmente homogénea. La técnica de calentamiento es rápida y adecuada para usar en todos los ingredientes de bebida; puede elevar la temperatura de toda la masa de bebida.

En este aspecto, una vez que los ingredientes de bebida solubles se han cargado en la cavidad del molde, se aplica radiofrecuencia (RF) para calentar los ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde. Se ha descubierto que el uso de calentamiento por RF proporciona un calentamiento uniforme en todos los ingredientes. Esto ayuda a unir los ingredientes sin causar grumos, mientras se asegura una estructura homogénea ligera que se disuelve fácilmente. Una vez que los ingredientes de bebida solubles se han calentado, se comprimen en la cavidad del molde para formar una masa de bebida soluble. La etapa de compresión ayuda a unir los ingredientes calentados entre sí.

Las técnicas de calentamiento por RF son bien conocidas. RF, también conocido como calentamiento dieléctrico, es un proceso en el que un campo eléctrico alternante de alta frecuencia, u onda de radio o microondas calienta un material dieléctrico. A frecuencias más altas, este calentamiento es causado por la rotación del dipolo molecular dentro del dieléctrico. El calentamiento por RF descrito en la presente memoria abarca el calentamiento por microondas (hasta en torno a 2,5 GHz) y puede llevarse a cabo típicamente a una frecuencia en el rango de 10 a 100 MHz, más preferiblemente de 10 a 45 MHz y con máxima preferencia de 25 a 30 MHz. Lo más preferido son las frecuencias de 13,56, 27,12 y 40,68 MHz.

Preferiblemente, el método además comprende una etapa de comprimir el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde antes de la etapa de aplicar radiación de RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde. Es decir, los ingredientes se cargan en el molde sobre la superficie de contacto precalentada del molde, se comprimen, calientan con radiación de RF y luego se comprimen nuevamente. Esta etapa de compresión inicial sirve para distribuir de forma uniforme el material cargado en la cavidad del molde.

Diversos componentes del molde, la tapa y cualquier revestimiento de molde se forman preferiblemente cada uno de un material dieléctrico. Esto es ventajoso porque el material dieléctrico puede calentarse fácilmente con radiación de RF. Esto significa que las superficies de la cavidad del molde se pueden calentar con una única fuente de calor de RF, simplificando el método de producción. Al mismo tiempo, el uso de materiales dieléctricos permite la provisión del precalentamiento y mantiene las paredes del molde a una temperatura superior a la obtenida en el centro del molde. Los materiales dieléctricos adecuados incluyen PVDF o un polímero, tal como silicona, que contiene partículas de negro de carbón.

Preferiblemente, en la etapa de aplicar radiación de RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles, el uno o más ingredientes de bebida solubles se calientan cerca de su glass transition temperature (temperatura de transición vítrea - Tg). Los ingredientes no deberían calentarse por encima de su temperatura de fusión, ya que esto conduciría a un producto muy insoluble de alta densidad. Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles se calientan hasta en 10 °C, preferiblemente en 5 °C por debajo de su glass transition temperature (temperatura de transición vítrea - Tg). Esto proporciona suficiente temperatura para unir las partículas entre sí, sin calentar indebidamente los ingredientes lo que podría causar la descomposición o el deterioro de los sabores de la bebida final.

La Tg es la transición reversible en materiales amorfos (o en regiones amorfas dentro de materiales semicristalinos) de un estado duro y relativamente quebradizo a un estado fundido o similar al caucho. Esto es distinto al punto de fusión del material y sirve para hacer que el material se vuelva pegajoso. Los controladores de la Tg son muy dependientes del contenido de humedad y son bien conocidos en la técnica. Mediante el calentamiento de los polvos cerca a la Tg se puede conseguir que se aglutinen. Debe observarse que ciertos materiales no tienen una Tg, tal como el azúcar que es cristalino. Preferiblemente, los ingredientes de bebida solubles descritos en la presente memoria se calientan para alcanzar una temperatura con respecto a al menos la Tg del ingrediente principal en una mezcla, o los ingredientes pueden seleccionarse de modo que tengan valores de Tg similares antes de producir la masa. Por ingrediente principal se entiende el ingrediente que está presente en la mayor cantidad en peso en una mezcla. Como regla práctica general, los valores de Tg tienden a ser aproximadamente 2/3 del punto de fusión de un material.

Preferiblemente, en la etapa de aplicar radiación de RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles, el calentamiento por RF se aplica a una frecuencia de 27,12 MHz y/o durante una duración de 10 segundos a 1 minuto, preferiblemente durante una duración de 20 a 30 segundos. El uso de calentamiento por RF permite tiempos de calentamiento muy reducidos en comparación con los métodos convencionales de calentamiento de la resistencia eléctrica.

Preferiblemente, la etapa opcional de comprimir el uno o más ingredientes solubles antes de la etapa de aplicar RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles reduce el volumen de los ingredientes de bebida solubles de 60 a 90 %, preferiblemente de 70 a 90 % del volumen precalentado. Es decir, el volumen de la masa final de bebida debería ser de al menos 60 % y como máximo 90 % del volumen inicial no comprimido de los ingredientes de bebida solubles cargados en la cavidad del molde. Se ha descubierto que esta extensión de compresión proporciona una forma de producto final más uniforme.

Preferiblemente, la etapa de comprimir el uno o más ingredientes solubles después de la etapa de aplicar RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles reduce el volumen de los ingredientes de bebida solubles de 20 a 80 % del volumen precalentado. Es decir, el volumen de la masa final de bebida debería ser de al menos 20 % y como máximo 80 % del volumen inicial no comprimido de los ingredientes de bebida solubles cargados en la cavidad del molde. Se ha descubierto que este grado de compresión proporciona un producto consistente con un tiempo de disolución adecuado. Preferiblemente, la compresión es de 35 a 55 %.

Tiempo de tratamiento térmico

En segundo lugar, el uno o más ingredientes de bebida solubles pueden retenerse dentro de la cavidad del molde precalentado durante al menos 15 segundos. Este tiempo de procesamiento relativamente lento para dicha producción masiva de ingredientes de bebida asegura que el calor del molde penetre en la estructura de la masa y da como resultado un producto final cohesivo.

Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles se retienen dentro de la cavidad del molde durante al menos 15 segundos. Más preferiblemente, los ingredientes de bebida solubles se mantienen dentro del molde a partir de 15 a 120 segundos, más preferiblemente de 30 a 100 segundos y más preferiblemente de 40 a 80 segundos. Sin pretender imponer ninguna teoría, se considera que esta duración permite que el calor del molde precalentado se extienda través de la masa y produzca una estructura interna más consistente. Se considera que un tiempo más corto, particularmente para masas más grandes, no permitiría la provisión de un producto final adecuadamente robusto a la vez que retiene, sustancialmente, las propiedades de estructura porosa y de disolución del polvo original. De igual manera, si la duración es demasiado prolongada, tal como más de 120 segundos, el polvo puede aglomerarse completamente en un cuerpo sólido o vítreo.

Ingrediente de precalentamiento

Tercero, el uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo se precalientan antes de la carga en la cavidad del molde. Esto asegura que se obtenga una estructura interna consistente a lo largo de la masa de bebida resultante. Además, bajo compresión, esto puede asegurar que la temperatura sea suficiente para hacer que el polvo se funda en una masa robusta y coherente.

El uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo se precalientan antes de la carga en la cavidad del molde. El precalentamiento es de 30 °C a 80 °C, más preferiblemente de 40 °C a 60 °C. Preferiblemente, los ingredientes de bebida solubles en polvo preferiblemente se precalientan a una temperatura como máximo de 10 °C, preferiblemente como máximo 5 °C por debajo de la glass transition temperature (temperatura de transición vítrea - Tg) del uno o más ingredientes de bebida solubles. El precalentamiento es preferiblemente tal que está por debajo de la Tg de al menos el ingrediente principal y preferiblemente por debajo de la Tg de todos los ingredientes (obviamente, excluyendo los ingredientes sin una Tg, tal como azúcar).

La Figura 5 muestra un gráfico de la presión (MPa) necesaria para la etapa de compresión en comparación con la densidad relativa del café que se comprime. Esto se proporciona para el polvo de café a 25 °C y 60 °C. La figura muestra que el perfil de carga de un polvo determinado a temperatura ambiente (25 °C) es significativamente diferente al de T=60 °C. La tensión pico se reduce casi al 80 % cuando el polvo se calienta en comparación con cuando se comprime a temperatura ambiente. El Módulo elástico de Young del café (Tabla 1), se reduce notablemente de 5212 a 2769 MPa, con el correspondiente aumento de la temperatura. De forma similar se observa una reducción de 3989 a 2840 MPa con un aumento de la temperatura en el caso de un sustituto de crema. El Módulo elástico de Young es una medida de la rigidez de los materiales y no es solo una función de la estructura aparente sino de la estructura de la partícula. Así, aparte de aumentar la adhesión de la superficie de la partícula de bebida con calor, los inventores de esta descripción utilizan calor para reducir la tensión axial que aumenta la probabilidad de éxito al usar una presión de compresión baja para consolidar las partículas de bebida solubles en una masa.

Tabla 1

El método descrito en la presente memoria, por lo tanto, sirve para reducir la tensión pico de manera que se puedan utilizar presiones de compresión bajas para formar una masa de bebida. La descripción también revela que el calentamiento del polvo es importante para evitar el aumento pronunciado en la tensión, como se ve en la Figura 6, necesario para la etapa de densificación final. Se puede ver en la Figura 5 que una presión de punzón mayor es necesaria a 25 °C en comparación con 60 °C para alcanzar el mismo desplazamiento del punzón. Los inventores de esta descripción creen que la relación de las presiones de punzón pico pueden ser de hasta 5:1 para polvo de café calentado y a temperatura ambiente respectivamente.

Los inventores han descubierto que, sorprendentemente, el uso de un polvo precalentado reduce significativamente la presión necesaria para compactar los ingredientes y formar la masa de bebida. Además, puede formarse una estructura más homogénea y robusta sin comprometer la porosidad del material de partida o la velocidad de disolución.

Cada uno de estos tres enfoques anteriores puede usarse solo o en cualquier combinación para asegurar una estructura óptima del producto final.

A diferencia del método de US-3293041, que depende de la producción de gránulos de pequeño volumen, el presente método permite que el efecto de calentamiento se extienda por toda la masa. Estos métodos aseguran un producto resiliente cohesivo, que aún se disuelve fácil y rápidamente. Por el contrario, si el método de US-3293041 pudiera aumentarse proporcionalmente para manejar gránulos más grandes, la temperatura/presión debería aumentarse significativamente para asegurar que el gránulo sea lo suficientemente robusto en el tiempo de procesamiento corto, lo que conduciría a un producto poco soluble. Además, un tiempo de tratamiento demasiado prolongado a temperaturas elevadas podría resultar en una superficie exterior quemada o con sabores desagradables.

Preferiblemente, la masa de bebida soluble tiene un peso de 2 a 20 g. Preferiblemente, la masa de bebida tiene un tamaño adecuado para proporcionar una bebida a partir de una masa única. Es decir, preferiblemente la masa es de 1,7 a 2,3 g para una bebida de café y de 12 a 17 g para una bebida de chocolate. Para una masa de bebida de café crema, el peso será, típicamente, de 12 a 13 g, incluido el azúcar, con una relación del sustituto de crema al café de 30 a 70. Una masa de bebida de chocolate caliente, típicamente, incluye chocolate, azúcar y sustituto de crema o polvo de leche, de los cuales al menos 50 % en peso será azúcar. Estos son valores típicos para los sólidos requeridos necesarios para proporcionar bebidas con sabor abundante de estos tipos.

El molde se precalienta a una temperatura de superficie superior a la Tg del uno o más ingredientes de bebida solubles (al menos del ingrediente principal). Esto permite el ablandamiento de los ingredientes de la bebida de modo que se puede preparar una masa cohesiva. Preferiblemente, el molde y/o el cierre se calientan a una temperatura desde 60 a 120 °C, más preferiblemente de 80 a 115 °C, más preferiblemente de 100 a 110 °C. Se ha descubierto que este rango de temperaturas es adecuado para la mayoría de los ingredientes de bebida, especialmente café soluble, donde permite la provisión de una masa cohesiva sin que se produzca un deterioro de los ingredientes o cualquier aroma desagradable. Se considera que el uso de demasiado calor puede causar daños o sabores desagradables debido a reacciones Maillards, las cuales pueden producirse.

Preferiblemente, la masa se enfría a temperatura ambiente o por debajo y después se retira del molde. Esto contribuye a evitar el daño del producto después del proceso de fabricación. En términos generales se ha descubierto que la masa debe enfriarse al menos por debajo de su glass transition temperature (temperatura de transición vítrea - Tg) antes de retirarla del molde.

Los inventores han descubierto que la cantidad de compresión requerida varía en función de la densidad del material de partida, especialmente cuando no depende del calentamiento por RF. Preferiblemente, cuando el uno o más ingredientes solubles tienen una densidad aparente de 0,3 a 0,5 g/cm3, la etapa de compresión reduce el volumen de los ingredientes de bebida solubles de 30 a 60 % del volumen inicial, preferiblemente de 40 a 50 %. Es decir, se reduce un volumen de 10 ml a entre 7 y 4 ml. Preferiblemente, cuando el uno o más ingredientes solubles tienen una densidad aparente superior a 0,5 g/cm3 a 1 g/cm3 y la etapa de compresión reduce el volumen de los ingredientes de bebida solubles de 10 a 50 % del volumen inicial, preferiblemente de 25 a 35 %.

Los inventores han investigado estrechamente los efectos del calor y la presión sobre el comportamiento de los ingredientes en polvo de bebida tras la transformación del polvo suelto a la masa de bebida. Para los ingredientes en polvo solubles de bebida con densidad aparente entre 0,2 y 0,5 g/cm3, se puede lograr una reducción de volumen entre 30 y 60 % sin comprometer el producto final. Esto conduce a una masa de bebida soluble con una densidad final deseada de al menos 0,3 g/cm3 para una (reducción del 30 % en volumen) y una densidad máxima de 1,25 g/cm3 (reducción del 60% en volumen). Sin embargo, la reducción del 60% en volumen no es aplicable a ingredientes con una densidad en torno a 0,5 g/cm3. Preferiblemente, la reducción de volumen máxima que se puede aplicar a ingredientes con densidades en torno a 0,5 g/cm3 es 50 %, dando como resultado una masa de bebida soluble con una densidad de 1,0 g/cm3. Como resultado, el rango de densidad del producto acabado será entre 0,3-1,0 g/cm3, donde la densidad inicial del ingrediente en polvo soluble de bebida está entre 0,2-0,5 g/cm3.

Para los ingredientes en polvo de bebida soluble con una densidad aparente entre 0,5 y 1,0 g/cm3, se puede aplicar una reducción de volumen de 10 % hasta 50 %. La densidad de la masa de bebida soluble terminada en este caso será como mínimo 0,71 g/cm3 y máximo 2 g/cm3. Sin embargo, los ingredientes con densidades cercanas a 1,0 g/cm3 no pueden comprimirse hasta 50 % de su volumen inicial, por lo tanto la reducción de volumen máxima que puede aplicarse a ingredientes con densidades en torno a 1,0 g/cm3 es 40 %. Dicha compresión resultará en una masa de bebida soluble con una densidad de 1,67 g/cm3. Como resultado, el rango de densidad del producto acabado será entre 0,71-1,7 g/cm3, donde la densidad inicial del ingrediente en polvo soluble de bebida está entre 0,5-1,0 g/cm3.

Preferiblemente, tras cargar la cavidad del molde con el uno o más ingredientes de bebida solubles, el método además comprende una etapa de precintar la cavidad del molde con una tapa que tiene otra superficie de contacto. Preferiblemente, la tapa tiene el doble propósito de proporcionar calentamiento uniforme alrededor del contenido del molde mientras es capaz de proporcionar la compresión necesaria en el molde. Preferiblemente, la superficie de contacto adicional de la tapa está formada de un material dieléctrico y/o la tapa comprende un material dieléctrico y está provista de un revestimiento o recubrimiento para formar la superficie de contacto. Esto permite que la tapa se precaliente con calentamiento por RF, aunque también son adecuadas otras técnicas de calentamiento.

Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles comprenden café soluble, sustituto de crema, sólidos lácteos, azúcar, saborizantes, colorantes, cacao o chocolate, o una mezcla de dos o más de los mismos. Preferiblemente, la masa se forma a partir de un único ingrediente de bebida o una mezcla de ingredientes.

Por ejemplo, el uno o más ingredientes de bebida solubles pueden consistir en café soluble y preferiblemente tienen un peso total de 0,5 a 5 g, más preferiblemente de 1 a 3 g, más preferiblemente aún aproximadamente 1,8 g. El café soluble puede ser un café secado por pulverización o liofilizado. El café soluble puede contener poros que tienen gas atrapado en los poros para proporcionar una crema sobre la bebida final.

En una realización alternativa, la masa de bebida soluble puede contener ingredientes de bebida insolubles o “ inclusiones” , tales como jalea, golosinas o similares. Estos pueden proporcionar de forma ventajosa una sensación en boca física y una textura agradable a la bebida final.

Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles se cargan en la cavidad del molde junto con partículas de granos de café finamente molidos, preferiblemente con una D90 de menos de 300 micrómetros. Los cafés solubles combinados y el café molido y tostado finamente molido son bien conocidos en el mercado de bebidas, tal como Milicano™. De forma alternativa, el café soluble puede mezclarse previamente simplemente con un polvo de café molido y tostado finamente molido. Se ha descubierto que la adición de café tostado y molido de estas formas produce un aumento sorprendente en la solubilidad de la masa de la bebida y un aumento en la resistencia de la masa. Sin pretender imponer ninguna teoría, las partículas insolubles parecen proporcionar una estructura a las masas y también un punto de debilidad para la infiltración del medio acuoso en la masa. Preferiblemente, el café soluble contiene partículas de café finamente molido, teniendo preferiblemente los granos molidos una D90 de menos de 300 micrómetros y una D50 de 5 a 60 micrómetros.

Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles comprenden dos o más ingredientes y los ingredientes de bebida solubles forman capas separadas o partes separadas dentro de la masa. Esto proporciona un aspecto agradable al producto final y también puede permitir el perfilado temporal de la disolución de los diferentes ingredientes (es decir, se puede formar primero una espuma de leche exterior, seguida de una capa de café central para asegurar que la espuma en la bebida sea blanca). Preferiblemente, los ingredientes no se mezclan entre sí, sino que forman capas visiblemente diferenciables para proporcionar una impresión de los ingredientes de bebida al consumidor.

A continuación, la masa se forma de capas separadas, es posible llenar y comprimir cada capa en el molde secuencialmente. En este caso se prefiere que el ingrediente con la Tg más alta se llene primero y se permita que la temperatura del molde descienda para minimizar el tiempo en que las capas anteriores están cerca de su Tg. Este enfoque de calentamiento gradual garantiza que las capas sean individual y mutualmente consistentes y cohesivas.

En otra realización, los ingredientes pueden aglomerarse primero antes de formar la masa de bebida soluble. Alternativamente, los ingredientes pueden combinarse y luego secarse por pulverización o liofilización.

Preferiblemente, la masa de bebida soluble comprende dos o más de café soluble, sustituto de crema, chocolate y en donde cada uno se incluye en al menos una capa o porción distinta separada de la masa.

Los ingredientes de bebida se proporcionan en forma de polvo y preferiblemente comprenden partículas que tienen una D99 de 800 micrómetros o menos y/o una D50 de 300 micrómetros o menos. En la técnica se conocen bien las técnicas para medir estos parámetros. Se prefiere utilizar una técnica de difracción láser Malvern Dry.

En una realización, el uno o más ingredientes de bebida solubles comprenden café soluble y, además, de 0,01 a 0,1 g de aceite de café se añaden al molde con el uno o más ingredientes de bebida solubles. Aceites de café, tales como aceite Coloma, se añaden típicamente a los cafés instantáneos para proporcionar un aroma de café fuerte. Al incluir el aceite en el molde con los ingredientes, el aroma puede conservarse con las masas y liberarse al preparar una bebida.

Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles comprenden un ingrediente de bebida soluble que forma espuma que contiene gas a presión atrapado. Los métodos adecuados para producir este ingrediente se describen en EP-1627568. Las realizaciones preferidas incluyen café soluble que forma espuma y, sustitutos de crema solubles que forman espuma y polvo de leche soluble que forma espuma. Esto permite la formación de una crema sobre la superficie de la bebida final. De forma alternativa, si puede quedar atrapado suficiente gas, la propia bebida puede espumarse parcialmente.

Según una realización, los ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde no se someten a calentamiento por RF.

Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles no comprenden un aglutinante. Es decir, no es necesario incluir un pegamento u otro ingrediente que no sea necesario en la bebida final para producir las masas solubles. Esto se debe a que el método de la presente invención es adecuado para la formación de masas sin un aglutinante.

Preferiblemente, el uno o más ingredientes de bebida solubles tienen un contenido de humedad de 0,1 a 6 % en peso, preferiblemente de 2 a 5 % en peso. Este nivel de contenido de humedad permite que las masas producidas a partir de los mismos se unan fácilmente en la cavidad del molde y también es lo suficientemente bajo para permitir un período de validez largo del producto final. El producto debería ser estable de larga duración a 20 °C durante un período de al menos 6 meses, preferiblemente al menos 12 meses.

La masa de bebida soluble se elabora, preferiblemente, y luego se sella en un envase prácticamente impermeable al aire y a la humedad para su venta. De esta manera es posible evitar cualquier degradación del producto antes de su uso.

Preferiblemente, un cierre para la cavidad del molde proporciona la masa de bebida soluble con una superficie sustancialmente plana, o una superficie que tiene una parte periférica en la que la masa puede descansar de forma estable y una parte indentada central que define una cavidad dentro de la masa. Es deseable que la masa de bebida soluble sea capaz de apoyarse de forma estable sobre una superficie. Esto permite, por ejemplo, el transporte de la masa de bebida soluble en una cinta transportadora sin el riesgo de que se enrolle. Por lo tanto, preferiblemente la masa de bebida soluble está provista de una superficie sustancialmente plana formada por la tapa. De forma alternativa, la masa de bebida soluble está provista de una superficie formada por la tapa que tiene una parte periférica en la que la masa puede descansar de forma estable y una parte indentada central que define una cavidad dentro de la masa. Por ejemplo, la superficie formada por la tapa puede proporcionar un borde a la masa y una cavidad cóncava, donde la masa puede descansar sobre el borde cuando se coloca sobre una superficie plana. Se apreciará, por supuesto, que una superficie de reposo pueda ser proporcionada por la cavidad del molde y no por la cubierta per se. Sin embargo, se ha descubierto que el uso de elementos de conformación dentro de la cavidad del molde puede causar dificultades al recuperar la masa del molde.

Preferiblemente, la masa de bebida soluble se transporta después de la producción sobre dicha superficie formada por la tapa. En una realización, la tapa incluye un sello o cavidad, donde se puede formar una marca en la masa durante la compresión. Esto es útil para proporcionar identidad de marca o una identificación de sabor.

En la presente memoria se describe una masa de bebida soluble que puede obtenerse mediante el método descrito en la presente memoria.

En la presente memoria se describe una masa de bebida soluble que comprende uno o más ingredientes de bebida solubles y que tiene un peso de 2 a 20 g, teniendo la masa de bebida soluble una densidad de 0,25 g/cm3 a 1,7 g/cm3, y una fuerza de rotura de dureza de superficie de al menos 8 N. La masa de bebida soluble tiene preferiblemente una densidad de 0,5 g/cm3 a 1,3 g/cm3, y una fuerza de rotura de dureza superficial de preferiblemente de 8 N a 100 N, preferiblemente de 20 a 100 N.

Preferiblemente, la masa se disuelve completamente de 10 a 120 segundos, más preferiblemente de 25 a 90 segundos de inmersión en 250 ml de agua de 80-95 °C con agitación suave.

Preferiblemente, la masa tiene una porosidad de 5 a 60%, más preferiblemente de 10-50%. Esto puede medirse mediante técnicas bien conocidas en la técnica, tales como picnometría de helio o tomografía de rayos x. Preferiblemente, la masa tiene una homogeneidad tal que la variación de porosidad a través de una sección transversal de la masa no varía en más de /- 20 %, más preferiblemente, en menos de /-10 %. Cuando se utiliza una etapa de calentamiento por RF, el producto tiene una porosidad más homogénea de menos de /- 5 %. Por el contrario, sin calentamiento por RF la porosidad es /- 5 % o más. De manera similar, la fuerza de rotura que se puede lograr con el calentamiento por RF puede ser inferior a 25 N, mientras que sin ella será, típicamente, de 25-100 N en vista de la compresión usada.

Preferiblemente, la masa además comprende de 7,5 a 15 % en peso de café tostado molido finamente.

La masa de bebida soluble puede proporcionarse con cualquier forma y textura superficial adecuada. Preferiblemente, la superficie es prácticamente lisa. En diversos ejemplos, la masa de bebida soluble se conforma como una semiesfera, una semiesfera alargada y/o una semiesfera prolato. Estas formas redondeadas son similares a las formas de chocolates finos y esto genera una impresión de calidad en el producto acabado. Alternativamente, la masa puede ser adecuada para formar una cantidad de bebidas, que se parecen a una barra de chocolate, donde las piezas pueden romperse para usarse para formar una bebida.

En la presente memoria se describe un método para preparar una bebida, comprendiendo el método poner en contacto la masa de bebida soluble descrita en la presente memoria con un medio acuoso. Aunque el medio acuoso generalmente será agua, de forma alternativa puede comprender o consistir en leche. El medio acuoso puede estar a cualquier temperatura adecuada de bebida pero, preferiblemente, tiene una temperatura de 75 a 95 °C.

En la presente memoria se describe un sistema de preparación de bebidas para preparar una bebida de café, comprendiendo el sistema un medio para proporcionar un medio de bebida acuoso a la masa de bebida soluble descrita en la presente memoria para dispensar una bebida desde el sistema.

La invención se describirá ahora en relación con las siguientes figuras no limitativas, en las que:

La Figura 1 es un esquema del equipo utilizado en el proceso descrito en la presente memoria.

La Figura 2 es un diagrama en sección transversal de una masa de bebida producida según el método descrito en la presente memoria.

La Figura 3 muestra un dibujo de un diseño adecuado para un aparato para producir en masa la masa de bebida como se describe en la presente memoria.

La Figura 4 es una fotografía ampliada de una masa de bebida que tiene dos capas de café solubles que intercalan una capa de polvo de leche.

La Figura 5 muestra un gráfico de un perfil de compresión de café a 25 y 60 °C.

La Figura 6 muestra las presiones de punzón de los polvos de café a 25 y 60 °C.

La Figura 7 es una representación gráfica del volumen del ingrediente de bebida en el molde con el transcurso del tiempo, mostrando la aplicación de calentamiento por RF.

La Figura 8 es un diagrama de flujo de una realización del método descrito en la presente memoria. En este diagrama de flujo, las etapas del método son los siguientes:

En la etapa A se proporciona un polvo de café secado por pulverización. En la etapa B se proporciona un polvo de café tostado molido finamente. En la etapa C se proporciona un polvo de leche.

En la etapa D, el polvo de café secado por pulverización y el polvo de café tostado molido finamente se mezclan entre sí en un mezclador de alto cizallamiento.

En la etapa E, una cavidad del molde precalentada (tal como de 90 a 120 °C) se carga secuencialmente con una capa de mezcla de café y una capa de polvo de leche. Estos polvos son opcionalmente precalentados.

En la etapa F, los ingredientes se comprimen opcionalmente, para reducir el polvo a 60 % del volumen original con una herramienta de compresión que se desliza dentro de la cavidad del molde.

En la etapa G los ingredientes se calientan, opcionalmente, con calor por RF en un horno de RF para alcanzar la Tg de los ingredientes (aproximadamente de 60 a 80 °C). El calentamiento por RF puede ser de 400 W a 27,12 MHz durante 10 segundos a 1 minuto.

En la etapa H los ingredientes se comprimen a 60 % del volumen original y se dejan en el molde durante, preferiblemente, un minuto.

En la etapa I las masas formadas se desmoldean y en la etapa J las masas se envasan para su distribución y venta.

La Figura 9A muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido de un polvo de café (café secado por pulverización) adecuado para usar para formar una masa de bebida soluble. La Figura 9B muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido de una masa de bebida soluble formada a partir del polvo de café en la Figura 9A. Como se muestra claramente, el método no altera la estructura del polvo y esto apoya el hallazgo de que las propiedades de solubilidad de la masa se asemejan a las del polvo de ingrediente.

La Figura 10 muestra una imagen obtenida por tomografía de rayos x de una masa de bebida soluble formada según el método descrito en la presente memoria a partir de un polvo de alimentación inyectado sin gas.

Como se muestra en la Figura 1, una masa 1 de bebida soluble puede producirse de la siguiente manera. Se proporciona un molde 5 con un revestimiento PVDF 10 que cubre el exterior de una cavidad 15 del molde.

El revestimiento 10 es precalentado con una fuente de RF (no se muestra) a una temperatura de aproximadamente 100 °C. De forma alternativa, el precalentamiento se puede conseguir con una fuente de calor convencional. El café soluble 20 se carga en la cavidad 15 del molde y se compacta con un émbolo 25. El émbolo 25 se forma de PVDF, se precalienta y utiliza para formar la tapa del molde cerrado 5.

La masa 1 se mantiene en el compactado durante 60 segundos. La masa 1 puede entonces sacarse fácilmente del revestimiento flexible 10.

De forma alternativa, una masa 1 de bebida soluble puede producirse de la siguiente manera. Se proporciona un molde 5 con un revestimiento PVDF 10 que cubre el exterior de una cavidad 15 del molde.

El revestimiento 10 es precalentado con una fuente de RF (no se muestra) a una temperatura de aproximadamente 100 °C. De forma alternativa, el precalentamiento se puede conseguir con una fuente de calor convencional. El café soluble 20 se carga en la cavidad 15 del molde y se compacta con un émbolo 25. El émbolo 25 se forma de PVDF y se usa para formar la tapa del molde cerrado 5.

El contenido del molde 5 se calienta entonces por la fuente de RF. Una vez que el café 20 se calienta de forma uniforme por encima de su Tg, el émbolo 25 se utiliza para comprimir más el café calentado 20. Se deja enfriar el café para formar la masa 1 de bebida soluble. La masa 1 puede sacarse fácilmente del revestimiento flexible 10.

Como se muestra en la Figura 3, la masa 1 puede estar provista de una base 30 que es plana o indentada para proporcionar una base estable formada por el reborde periférico 35.

La presente invención se describirá ahora con referencia a los siguientes ejemplos no limitativos.

Ejemplos con calentamiento por RF de los ingredientes de bebida

Ejemplo 1 (comparativo)

Se colocó 100 g de polvo de café que forma espuma secado por pulverización en un molde cilíndrico de polipropileno con un diámetro interno de 40 mm y una altura interna de 80 mm. Después, el molde se colocó dentro de un horno de RF. A continuación, se aplicó energía por RF a 200 vatios durante 225 segundos. La temperatura del café aumentó a 75 °C desde una temperatura inicial de 20 °C. La temperatura se midió utilizando una sonda de temperatura de fibra óptica.

El molde se retiró, posteriormente, del horno de RF y se añadió compresión mediante una herramienta de presión neumática desde arriba para comprimir el lecho de café calentado a 70 % de su volumen original. Después, se dejó enfriar el molde y se retiró el bloque de polvo de café frito por pulverización formado.

Este bloque tenía las características de un perfil de aglomeración uniforme a través de la profundidad de los bloques sin manchas de sobrecalentamiento o bajo calentamiento. La superficie del bloque era erosiva y polvorienta.

Ejemplo 2 (comparativo)

Se colocó 1,5 kg de polvo de café secado por pulverización en un molde cilíndrico de polipropileno con un diámetro interno de 300 mm y una altura interna de 100 mm. El molde se colocó entonces dentro de un sistema de RF fijado a una frecuencia de 13,56 MHz. A continuación, se aplicó energía a 3 kW durante 205 segundos. La temperatura del café aumentó de 20 °C a 80 °C finales después del período de 205 segundos.

Seguidamente, el molde se retiró, posteriormente, del horno de RF y se añadió compresión mediante una herramienta de presión neumática desde arriba para comprimir el lecho de café calentado a 70 % de su volumen original. Después, se dejó enfriar el molde y se retiró el bloque de polvo de café frito por pulverización formado. Este bloque tenía las características de un perfil de aglomeración uniforme a través de la profundidad de los bloques sin manchas de sobrecalentamiento o bajo calentamiento. La superficie del bloque era erosiva y polvorienta.

Ejemplo comparativo 3

Se introdujo 3,1 g de polvo de café soluble con 15 % de café tostado y molido (R&G) (D100 60<pm) que contenía una densidad de 40 g/100 ml, color de 11 La, y un moisture content (contenido de humedad - m C) de 3,5 % en un molde de PVDF precalentado y se golpeó ligeramente para promover que las partículas estuvieran en contacto entre sí. El molde se precalentó a aproximadamente 100 °C-115 °C. El calor conducido desde el molde hasta el polvo de café creó una “ envoltura” sobre la superficie de la forma. La temperatura del café en contacto con el molde alcanzó aproximadamente 90 °C.

Después, el molde que contenía café se colocó entre los dos electrodos del horno de RF y se aplicó una potencia de 450 W durante 20 segundos. Se colocó una sonda de temperatura de fibra óptica en el centro de la forma en partículas de café en el molde. Se observó un aumento gradual de la temperatura de 45 °C a 65 °C durante los 30 segundos, lo que aumentó la temperatura de los particulados dentro de la “ envoltura” por encima de su Tg. Se aplicó una ligera compresión de ~2 N en el producto mientras aún estaba en su estado vítreo blando, para ayudar adicionalmente a que las partículas se unieran entre sí. Después de dos etapas de compresión se produjo una reducción de 28 % en volumen de pepita. La forma fundida se dejó entonces enfriar en el molde durante 30-50 segundos, y se retiró. La forma fundida se disolvió en agua/leche caliente >85 °C en 30 segundos.

Ejemplo comparativo 4

Se introdujo 3,1 g de polvo de café soluble con una densidad de 23 g/100 ml, y un MC de 3 % en un molde de PVDF precalentado y se golpeó ligeramente para promover que las partículas estuvieran en contacto entre sí. El molde se calentó previamente a aproximadamente 110 °C. El calor conducido desde el molde hasta el polvo de café creó la “ envoltura” . Después, el molde que contenía café se colocó entre los dos electrodos del horno de RF y se aplicó una potencia de 450 W durante 18 segundos. Se observó un aumento gradual de la temperatura de 45 °C a 70 °C durante 18 -20 segundos. No se aplicó compresión. La temperatura en el centro de la forma fundida era en torno a 70 °C. La forma fundida se dejó entonces enfriar en el molde durante 30 segundos, y se retiró. La forma fundida se disolvió en agua/leche caliente a >85 °C en 30 segundos, pero se dañó más fácilmente que algunos otros ejemplos cuando se transportaron.

Ejemplo comparativo 5

Se introdujo 1,9 g de polvo de café soluble con hasta 15 % de café molido y tostado finamente molido (R&G) mezclados en húmedo en una cavidad del molde precalentado y se golpeó ligeramente y comprimió para promover que las partículas estuvieran en contacto entre sí. El molde se precalentó a aproximadamente 90 °C-120 °C. Después, el molde que contenía café se colocó entre los dos electrodos del horno de RF (27,12 Mhz) y se aplicó una potencia de 400 W durante 20 segundos. Se aplicó una presión de 0,1 Mpa en la superficie plana del molde durante 60 segundos. Mientras el producto todavía estaba en su estado gomoso blando, esta etapa moldea las partículas a la forma requerida en 3D. Después de la etapa de compresión se puede conseguir una reducción de 35-55 % en volumen de pepita. La forma fundida se disolvió en agua/leche caliente >85 °C en 30 segundos.

Ejemplo comparativo 6

Se introdujo 1,9 g de polvo de café soluble puro en una cavidad del molde precalentado ligeramente golpeado y comprimido para promover que las partículas estuvieran en contacto entre sí. El molde se precalentó a aproximadamente 90 °C -120 °C. Después, el molde y el café se colocó entre los dos electrodos del horno de RF y se aplicó una potencia de 400 W durante 30 segundos. Se aplicó una presión de 0,1 Mpa en la superficie plana del molde durante 60 segundos. Mientras el producto todavía estaba en su estado gomoso blando, esta etapa moldea las partículas a la forma requerida en 3D. Después de la etapa de compresión se puede conseguir una reducción de 35-55 % en volumen de pepita. La forma fundida se disolvió en agua/leche caliente >85 °C en 30 segundos.

Ejemplo comparativo 7

Se introdujo 3,1 g de una mezcla de café 2 en 1 (polvo de café secado por pulverización con un sustituto de crema no lácteo) en un molde precalentado a 80-90 °C. Los polvos se golpearon y comprimieron ligeramente. Se aplicaron 500 W de energía de RF para calentar el producto durante 15 segundos en el horno de RF. Se aplicó una ligera compresión (0,2 Mpa), y la forma 3D se desmoldó después de enfriar durante 30 segundos. Las mencionadas pepitas se disolvieron en agua/leche caliente > 85 °C en 90 segundos.

Ejemplo comparativo 8

Se introdujo 3,1 g de una mezcla de café 3 en 1 (polvo de café secado por pulverización, azúcar y un sustituto de crema no lácteo) en un molde precalentado a 60-78 °C, se aplicó una ligera compresión y el molde y la mezcla se colocó entre los electrodos. Se aplicó una potencia de 300 W de RF y el molde y el producto se calentó durante 56 minutos. El producto se enfrió en el molde durante 30 segundos y después se retiró. La pepita se disolvió en agua/leche caliente a > 85 °C en 90 segundos.

Ejemplo comparativo 9

Se mezcló en húmedo 3,1 g de polvo de café soluble con 15 % finamente molido R&G (D100 <60 |jm), que contenía una densidad de 40 g/100 ml, un color de 11 La, y un moisture content (contenido de humedad - MC) de 3,5 %, se depositó en una cavidad del molde precalentada. El molde se llenó hasta 1/3 del volumen del molde. Sobre esta capa de polvo de café, se depositó una capa de polvo de leche secado por pulverización conocida como 'Regilait' para llenar 2/3 del volumen del molde. A continuación, sobre esta capa de polvo de leche, se depositó otra capa del primer polvo de café y se golpeó ligeramente para promover que las partículas estuvieran en contacto entre sí. El calor conducido desde el molde hasta el polvo de café y el polvo de leche creó una “ envoltura” sobre la superficie de la forma. Después, el molde que contenía café y el polvo leche se colocó entre los dos electrodos del horno de RF y se aplicó una potencia de 450 W durante 20 segundos. Se aplicó una ligera compresión de 0,1 Mpa en el producto mientras aún estaba en su estado gomoso blando, para crear una forma en 3D. La forma fundida se disolvió en agua/leche caliente >85 °C en 30 segundos.

Ejemplo comparativo 10

La porosidad se midió utilizando tomografía de rayos x para determinar la estructura de la masa de café producida en el Ejemplo 4. Específicamente, la porosidad se midió en el centro y cerca del borde exterior de la masa (basada en una sección transversal). La medición de porosidad fue de 58,5 % en el centro y 58,1 % cerca del borde exterior. Esto muestra que la masa tiene una estructura homogénea de luz que se disuelve fácilmente porque la porosidad de la parte interior y la exterior son más o menos iguales y fueron ambas altas.

El experimento se repitió con un material de partida inyectado con gas. La medición de porosidad fue de 74,1 % en el centro y 73,4 % cerca del borde exterior. Esto muestra que la masa tiene una estructura homogénea de luz que se disuelve fácilmente porque la porosidad de la parte interior y la exterior son más o menos iguales y fueron ambas más altas.

Ejemplo 11

En este ejemplo, los beneficios se investigaron con el uso de un café como material de partida que contenía gas atrapado y café tostado molido finamente.

El uso de un polvo secado por pulverización (con estructura esférica) producido con inyección de gas demostró una mejor solubilidad en comparación con pepitas hechas sin polvos secados por pulverización inyectados sin gas. Los polvos inyectados con gas contribuyeron a un volumen más hueco en la pepita (ambos internos e intersticiales), en comparación con el equivalente inyectado sin gas que está principalmente dominado por los huecos intersticiales Además, se descubrió que la adición de café microground como se describe en la presente memoria proporcionó integridad estructural adicional en las partículas secadas por pulverización esféricas, en comparación con las partículas que no contenían micro grind.

Se examinaron los siguientes prototipos:

* café tostado molido finamente con un tamaño de partículas de menos de 60 micrómetros.

Cuando los polvos se comprimen para formar pepitas, P1 retiene más de su estructura esférica debido a su mayor integridad estructural y por ello tendrá más volumen hueco intersticial entre las partículas que contribuyen a la permeación de agua. Las pepitas hechas usando P2 demostraron una estructura esférica más colapsada y, por lo tanto, tuvieron un menor volumen hueco intersticial y, por lo tanto, menor permeación de agua y tiempos de disolución incrementados. P1 y P2 se muestran en las Figuras 3A y 3B respectivamente.

Por consiguiente, se prefiere especialmente que al menos uno de los ingredientes en la masa de bebida soluble sea un café soluble que contiene gas presurizado atrapado en los poros del mismo y café tostado molido finamente.

Como se demuestra en los ejemplos, existen muchas ventajas asociadas con las técnicas utilizadas en la presente memoria. En particular:

Cuando las partículas se unen utilizando tecnología de calentamiento dieléctrico, esto permite menores tiempos de calentamiento necesarios para conseguir la Tg de los polvos. En comparación con el calentamiento convencional, el calentamiento dieléctrico tiene sus ventajas ya que es posible calentar las partículas de manera volumétrica en vez de por conducción, convección y métodos de radiación. Los métodos convencionales penetran calor desde los lados del molde y luego a la superficie de las formas del polvo de café y hacia el centro de las formas, provocando así la carbonización de la superficie de la forma para permitir que el centro de la forma alcance su estado de transición vítrea requerido. Por el contrario el calentamiento volumétrico calienta las moléculas de agua dentro de la forma, calentado así la forma de manera uniforme. Por lo tanto, el daño térmico al producto se puede minimizar y pueden retenerse los sabores volátiles dentro del producto.

La introducción del polvo en un molde sólido penetrable por RF que es calentable en campos eléctricos, tales como PVDF, evita la necesidad de envases de burbuja o blíster para retener el producto en él. Una vez que el producto se moldea, se puede desmoldar y mantendrá su forma independientemente.

El conformado de los polvos usando calentamiento dieléctrico dentro de un molde calentado crea una “ envoltura” o una capa protectora sobre la superficie, mejorando así la dureza y friabilidad de la forma producida cuando se retira del molde. Esta capa protectora también proporciona protección a las partículas higroscópicas dentro de la misma, reduciendo así la posibilidad de que las partículas dentro de la capa protectora “ se apelmacen” .

Debido a la capa protectora, la forma fundida demostró una buena solubilidad (3,1 g de particulados formados disueltos en 60 segundos) cuando entró en contacto con agua o leche a 70-100 °C, a la vez que los particulados dentro de la cubierta conservaban su estructura esférica, permitiendo así que el agua pasara a través de ella. A medida que los particulados dentro de la cubierta conservaban su porosidad, mejoró la humectabilidad de la forma.

Cuando se utilizan polvos lácteos, en particular, la posibilidad de que se produzcan reacciones de Maillard durante el proceso puede verse limitada debido a la baja temperatura y a la exposición del tiempo.

Ejemplos sin calentamiento por RF de los ingredientes de la bebida

Molde - El material del molde puede diseñarse de cualquier material y forma. Los materiales incluyen, aunque no de forma limitativa, polímeros y metales que se caracterizan por una alta capacidad de calor, alta dureza para mantener su forma cuando se exponen a las fuerzas de compresión y tienen que soportar las temperaturas usadas sin expandirse ni cambiar su forma significativamente. La capacidad de masa de la cavidad del molde puede estar entre 0,5-20 g de cualquier polvo de bebida instantáneo por porción individual.

Precalentar el molde - Cualquier método de calentamiento que eleva la temperatura de todo el molde o de solo el área superficial en contacto con el producto puede utilizarse para precalentar el molde. Esto incluye, pero no se limita a un horno convencional, calentamiento dieléctrico, IR y calentamiento mediante conducción a través de émbolos calentados.

El material de alimentación - Los materiales de alimentación pueden incluir ingredientes solubles así como insolubles. El material de alimentación puede ser una mezcla de ingredientes de bebida o diferentes ingredientes secados por pulverización como un polvo. La cantidad usada puede ser para masas de un solo o múltiples casos, entre 0,5-20 g. Los polvos se caracterizan por tener un tamaño de partícula de X99 de 200-1000 um, una densidad de 200-1000 g/l, humedad hasta 7 % y un GTVV de 10-65 %.

El polvo de precalentamiento - El polvo debe precalentarse sin pérdida de humedad significativa. Esto incluye, pero no se limita a, calentamiento dieléctrico o calentamiento convencional en sistemas cerrados o un secador de lecho fluidizado acondicionado.

Ensayo de disolución - La masa de bebida soluble se introdujo en una taza y se añadieron 200 ml de agua calentada a 85 °C. La masa se agitó continuamente con una cucharte hasta que se observó una disolución completa. El tiempo desde el momento en que el agua entró en contacto con la masa hasta su completa disolución se midió usando un cronómetro. Ensayo de dureza - Se utilizó un equipo Hounsfield H25KS-0231 con un rango de carga de 250 N para analizar la dureza. La masa de bebida soluble se coloca en una placa. La placa se baja a una velocidad de 2 mm/min.

Se llevaron a cabo exploraciones de tomografía de rayos x microcomputarizada y tomografía de rayos x de análisis de imagen en 3D con un 1172 Skyscan MCT (Bruker) con un haz de rayos x de 50 kV y 200 pA. Las pepitas de café se colocaron en una platina de muestra de latón (SP 1104, base con 65 mm de diámetro), y la altura se ajustó para cada pepita para asegurar un campo de visión óptimo. Para un tamaño de pixel de imagen de 6,5 pm, la cámara se configuró a 4000x2096 píxeles y se colocó cerca. El tiempo de exposición usado fue 1767 ms. La exploración se realizó a 180°, la etapa de rotación fue de 0,3°, el promedio del marco fue 4 y el movimiento aleatorio fue 5.

Ejemplo comparativo 12: Café

Se precalentó un molde PVDF por RF a 400 W hasta que su base alcanzó 110 °C y su tapa 120 °C. La aplicación fue la radiación de RF se interrumpió en este punto. Se introdujeron 2 g de café SD (100 % Robusta) con 7,5 % de MG en cada una de las seis cavidades de molde. El café se comprimió hasta 67 % de su volumen original durante 60 segundos, seguido de una etapa de desmoldeo. El tiempo total para el polvo en el molde fue de aproximadamente 70 segundos. La disolución con agua a 85 °C tardó en torno a 54 segundos y la pepita se caracterizó por una fuerza de fractura (dureza) en torno a 50 N.

Ejemplo 13: Café

Se precalentó un molde PVDF por RF a 400 W hasta que su base alcanzó 100 °C y su tapa 120 °C. El café SD (100 % Arabica) con 7,5 % de Mg se calentó en un molde de silicona cubierto por RF a 200 W durante 200 s a aproximadamente 55 °C. La aplicación fue la radiación de RF se interrumpió en este punto. Se introdujeron 2 g del café precalentado en cada una de las seis cavidades del molde. El café se comprimió hasta 50 % de su volumen original durante 120 segundos, seguido de una etapa de desmoldeo. El tiempo total para el polvo en el molde fue de aproximadamente 130 segundos.

La disolución con agua a 85 °C tardó en torno a 27 segundos y la pepita se caracterizó por una fuerza de fractura (dureza) en torno a 81 N.

Ejemplo comparativo 14: Chocolate

Se precalentó un molde PVDF por RF a 400 W hasta alcanzar 110 °C. La aplicación fue la radiación de RF se interrumpió en este punto. Se introdujeron 15 g de polvo de chocolate caliente en el molde de cavidad única precalentado. Se aplicó una tensión de 420 kPa al polvo de chocolate durante 60 segundos, seguido de una etapa de desmoldeo. El tiempo total para el polvo en el molde fue de aproximadamente 70 segundos.

La disolución con agua de 85 °C tardó en torno a 40 segundos y la pepita se caracterizó por una fuerza de fractura (dureza) en torno a 525 N.

Ejemplo 15: Chocolate

Se precalentó un molde PVDF por RF a 400 W hasta alcanzar 60 °C. El polvo de chocolate caliente se trató térmicamente en un vaso de precipitados PP cubierto por RF a 200 W a aproximadamente 60 °C. La aplicación fue la radiación de RF se interrumpió en este punto. Se introdujeron 15 g del polvo de chocolate pretratado en el molde de cavidad única precalentado. Se aplicó una tensión de 420 kPa al polvo de chocolate durante 60 segundos, seguido de una etapa de desmoldeo. El tiempo total para el polvo en el molde fue de aproximadamente 70 segundos.

La disolución con agua de 85 °C tardó aproximadamente 40 segundos y la pepita se caracterizó por una fuerza de fractura (dureza) en torno a 290 N.

Prueba comparativa comparada con la pastilla de WO2013001052.

La homogeneidad es una medida de la variación en la porosidad de la masa a lo largo de una línea de sección transversal de mediciones obtenidas a través de una masa de bebida. La porosidad puede determinarse utilizando cualquier método convencional, tal como la evaluación de imágenes de microscopía obtenidas a través de la sección transversal.

Se realizaron pruebas adicionales como se resume en la siguiente tabla. El número de muestras no se refiere a los anteriores ejemplos precedentes.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un método para producir una masa de bebida soluble, comprendiendo el método:

   proporcionar uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo,

   proporcionar un molde precalentado que tiene una cavidad del molde precalentado a una temperatura de superficie superior a la Tg del uno de más de los ingredientes de bebida solubles,

   cargar la cavidad del molde con el uno o más de los ingredientes de bebida solubles, y

   comprimir el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde para formar una masa de bebida soluble,

   en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo se precalientan a una temperatura de 30 °C a 80 °C antes de la carga en la cavidad del molde,

   y de forma opcional en donde

   (i) el método además comprende aplicar radiación de RF para calentar los ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde; y/o

   (ii) el uno o más ingredientes de bebida solubles se retienen dentro de la cavidad del molde durante al menos 15 segundos.
2. 2. Un método según la reivindicación 1, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo se precalientan a una temperatura de 40 °C a 60 °C y/o por debajo de la Tg del ingrediente de bebida soluble presente en la mayor cantidad en peso.
3. 3. El método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la masa de bebida soluble tiene un peso de 2 a 20 g.
4. 4. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la compresión se proporciona mediante un cierre precalentado para la cavidad del molde y en donde, preferiblemente, el cierre se precalienta a una temperatura de superficie superior a la Tg del uno o más ingredientes de bebida solubles.
5. 5. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o más ingredientes solubles tienen una densidad aparente de 0,2 a 0,5 g/cm3 y la etapa de compresión reduce el volumen de los ingredientes de bebida solubles de 30 a 60 % del volumen inicial; o

   en donde el uno o más ingredientes solubles tienen una densidad aparente superior a 0,5 g/cm3 a 1 g/cm3 y la etapa de compresión reduce el volumen de los ingredientes de bebida solubles de 10 a 50 % del volumen inicial.
6. 6. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la etapa de comprimir el uno o más ingredientes solubles después de la etapa de aplicar RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles reduce el volumen de los ingredientes de bebida solubles a de 20 a 80 % del volumen precalentado.
7. 7. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles se retienen dentro de la cavidad del molde a partir de 15 a 120 segundos, preferiblemente de 30 a 100 segundos.
8. 8. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles en forma de polvo se precalientan a una temperatura como máximo 10 °C, preferiblemente como máximo 5 °C por debajo de la glass transition temperature (temperatura de transición vitrea - Tg) del uno o más ingredientes de bebida solubles.
9. 9. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles comprenden café soluble, sustituto de crema, sólidos lácteos, azúcar, saborizantes, colorantes, agentes espumantes, cacao o chocolate, o una mezcla de dos o más de los mismos.
10. 10. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles no comprenden un aglutinante.
11. 11. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cavidad del molde tiene una superficie de contacto para poner en contacto el uno o más ingredientes de bebida solubles y en donde la superficie de contacto de la cavidad del molde está formada de un material dieléctrico y/o en donde el molde comprende un material dieléctrico y está provisto de un revestimiento o recubrimiento para formar la superficie de contacto.
12. 12. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa de comprimir el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde se realiza después o junto con la aplicación de radiación de RF para calentar los ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde y, preferiblemente en donde el método además comprende una etapa de comprimir el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde antes de la etapa de aplicar radiación de RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles en la cavidad del molde.
13. 13. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde, en la etapa de aplicar radiación de RF para calentar el uno o más ingredientes de bebida solubles, el calentamiento por RF se aplica a una frecuencia de 27,12 MHz y/o durante una duración de 10 segundos a 1 minuto, preferiblemente durante una duración de 20 a 30 segundos.
14. 14. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o más ingredientes de bebida solubles tienen un contenido de humedad de 0,1 a 6 % en peso, preferiblemente de 2 a 5 % en peso.
15. 15. Un aparato para la fabricación de la masa de bebida soluble según el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, comprendiendo el aparato:

    un molde precalentado que comprende un revestimiento de la cavidad interior flexible y desmontable y una tapa desmontable, en donde la tapa está dimensionada y dispuesta para permitir la compresión, durante el uso, de material mantenido dentro del revestimiento de la cavidad interior, y en donde el molde y/o el revestimiento de la cavidad comprenden un material dieléctrico, y en donde la tapa comprende un material dieléctrico, y

    medios para aplicar radiación de RF para calentar el molde y/o el revestimiento de la cavidad, y la tapa y, durante el uso, material mantenido dentro del revestimiento de la cavidad interior.