PL152054B1

PL152054B1 - Method of improving taste of roasted coffee and apparatus therefor

Info

Publication number: PL152054B1
Application number: PL1986262926A
Authority: PL
Original assignee: Jacobs Joh & Co
Priority date: 1985-12-14
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1990-11-30
Also published as: CA1295876C; HUT44422A; DE3544265A1; PL262926A1; DK565986A; YU45390B; OA08446A; JPS62215344A; YU213586A; JPH0221785B2; EP0226095B1; ES2015868B3; DD250857A5; DK164628B; BG49492A3; HU199254B; DE3671351D1; DK565986D0; PH25344A; DK164628C

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 152 054 POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 86 12 11 (P. 262926)

Pierwszeństwo: 85 12 14 Republika Federalna Niemiec

Int. Cl.⁵ A23F 5/02

hhu

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 87 10 19

Opis patentowy opublikowano: 1991 08 30

Twórca wynalazku: Harry Bonne

Uprawniony z patentu: Jacobs Suchard GmbH,

Brema (Republika Federalna Niemiec)

Sposób ulepszania kawy palonej i urządzenie do ulepszania kawy palonej

Przedmiotem wynalazku jest sposób ulepszania kawy palonej i urządzenie do ulepszania kawy palonej, zwłaszcza pod względem jakościowym jak i smakowym. Smak kawy palonej ewentualnie napojów z kawy palonej są w znacznym stopniu uzależnione od wyboru rodzaju kawy, a mianowicie jej pochodzenia. Kawa surowa gatunku „Columbia-mild“ daje kawą paloną pierwszej klasy pod względem smaku. W przeciwieństwie do tego gatunku „Robusta zalicza się na przykład do kawy niskiej wartości pod względem jakościowym. Bardzo ważnym zadaniem jest poprawienie jakości, a mianowicie smaku, ewentualnie aromatu, a także zabarwienia kawy, zwłaszcza kawy surowej gorszego pochodzenia.

Z opisu patentowego NRD nr 39 620 znane jest wykorzystywanie niedojrzałego do czasu zbioru ziarna kawy, do polepszenia własności smakowych kawy przez obróbkę już upalonych ziaren kawy.

Niedojrzałe ziarna po paleniu pozostają stosunkowo jasne, dzięki temu mogą być oddzielone i polepszone przez dodanie sacharozy, a następnie ponownie dodane do reszty upalonej kawy. Według tego znanego sposobu następuje więc ingerencja w skład palonych ziaren kawy. Takie postępowanie w wielu krajach nie jest przeważnie dozwolone, a smak kawy ulega zmianie w kierunku obcego - karmelowego smaku. Sacharoza jest w palonej kawie substancją obcą. Kawa palona nie zawiera sacharozy.

Wiadomo, że dla obróbki ziarnistego materiału konieczne jest stosowanie urządzeń podających i mieszających takie materiały. Na przykład z opisu patentowego PRL nr 73787 znana jest mieszarka porcjowa, składająca się z cylindrycznego korpusu, w którym umieszczony jest centrycznie podnośnik ślimakowy. Zasypywane odgórnie składniki po przemieszaniu z doprowadzonymi bocznym przewodem substancjami półpłynnymi są w dolnej części wygarniane za pomocą odpowiedniego ramienia przez otwór wysypowy na zewnątrz. Przemieszczenie materiałów wzajemnie mieszanych z góry ku dołowi jest w tym urządzeniu jednokrotne.

Również z książki F. Strękapt. „Mieszanie i mieszalniki, WNT, W-wa, 1971 s. 343,349 znane są różnego typu mieszalniki bębnowe, stożkowe, stożkowo-cylindryczne mające we wnętrzu elementy mieszające bądź transportujące przeznaczone do mieszania rozmaitych produktów.

152 054

Mieszanie składników następuje w nich mechanicznie, stale tych samych, raz już w nich usytuowanych.

Sposób i urządzenie według wynalazku mają za zadanie polepszenie jakości kawy palonej przez doprowadzanie do kawy sacharydów z wodnego ich roztworu.

Sposób polepszania kawy palonej, w którym do kawy doprowadza się sacharyd znajdujący się w roztworze wodnym według wynalazku polega na tym, że do kawy surowej wprowadza się w obiegu roztwór wodny sacharydu zawierający, oprócz wzbogacającego sacharydu, ekstrakt wszystkich rozpuszczalnych w wodzie substancji, zawartych w kawie surowej, których stężenie oprócz wzbogacającego sacharydu dobiera się tak, żeby ich zawartość w kawie surowej z jednej strony i ich zawartość w roztworze z drugiej strony pozostawała w równowadze.

Korzystnie wodny roztwór sacharydu i ekstraktu kawy surowej stosuje się w ilości większej od maksymalnej wchłanianej przez kawę surową, jak również sacharyd stosuje się w wodnym roztworze sacharydu i ekstraktu kawy w nadmiarze.

Korzystnie stężenie sacharydu w roztworze wodnym wynosi 10-50%, a proces prowadzony jest w zakresie temperatur od pokojowej do 120°C, zwłaszcza w temperaturze 80°C. Proces może być prowadzony w ten sposób, że stężenie roztworu z wodnego sacharydu i ekstraktu kawy surowej po przeprowadzeniu przez kawę uzupełnia się do początkowego stężenia sacharydu i utrzymuje na stałym poziomie w zakresie od 10 do 50% wagowych, korzystnie 25% wagowych.

Urządzenie do jakościowego ulepszania kawy palonej według wynalazku z dolnej części pionowego pojemnika ma wyprowadzony przewód z wbudowaną pompą do odpompowywania z pojemnika roztworu wodnego. Wylot tego przewodu, zakończony co najmniej jedną dyszą natryskową doprowadzony jest do pojemnika w górnej jego części, a wylot dysz skierowany jest na kawę transportowaną ku górze, korzystnie ślimakiem.

W odróżnieniu od dotychczasowych starań odnośnie jakościowego, zwłaszcza smakowego ulepszania kawy palonej rozwiązanie według wynalazku polega na obróbce kawy surowej, a więc przed jej upaleniem. Wzbogacanie sacharydami prowadzi w nieoczekiwany sposób do zauważalnego, dającego się określić, mającego wpływ na smak, aromat i zabarwienie oddziaływania na przeznaczoną do palenia kawę.

Kawa surowa ma naturalną zawartość mono- i dwusacharydów, wynoszącą 4 do 8%. Dzięki tej naturalnej zawartości doprowadza się zgodnie z wynalazkiem dalszą ilość sacharydów do kawy surowej i następnie tak wstępnie obrobioną kawę surową pali się w zwykły sposób. W ten sposób nieoczekiwanie można z kaw gorszego pochodzenia i gorszej jakości otrzymać gatunki kawy o wysokim standardzie.

Smakowe lub jakościowe ulepszanie kawy surowej daje się stwierdzić na podstawie badań palonej, np. za pomocą badań zawartości kwasu w kawie palonej. Poprzez dodanie sacharydów do kawy surowej i absorpcję możliwe jest poprawienie jakościowe gatunków kawy „prostego pochodzenia, a mianowicie ze względu na otrzymanie zawartości kwasu na poziomie odpowiadającym zawartość w wysokogatunkowej kawie. Chodzi tu o istotne pod względem smaku „czyste kwasy, które dzięki sposobowi według wynalazku zostają uszlachetnione smakowo w kawie palonej. Z tego względu w sposób nieoczekiwany usuwa się z kawy palonej typowe niepożądane niuanse smakowe dla kawy gorszego pochodzenia. Również zabarwienie dzięki obróbce wstępnej staje się przyjemne.

Poprzez doprowadzanie sacharydów do kawy surowej osiąga się dzięki absorpcji z jednej strony wyraźny wzrost zawartości kwasu w kawie palonej, a z drugiej strony następuje ogólne ulepszenie jakości kawy pod względem jej smaku.

Dla zapewnienia optymalnego rozłożenia sacharydu na poszczególne ziarna kawy surowej wsadu przeprowadza się powyższą obróbkę w mieszalniku, w którym wyciąg (roztwór) i kawa surowa są poddawane obiegowi wymuszającemu wielokrotne wzajemne przemieszczanie się roztworu względem ziaren kawy. Kawa surowa dostarczana jest za pomocą członu transportującego do miejsca, gdzie kawa surowa ponownie styka się z dostarczanym za pomocą pompy roztworem aż do osiągnięcia całkowitej absorpcji.

W sposobie według wynalazku można stosować taką ilość roztworu, która jest większa niż ta która jest przyjmowana maksymalnie przez kawę surową. W praktyce ilość wodnego roztworu

152 054 wybiera się korzystnie tak, że kawa surowa (wsad) jest stale zwilżana. Przez ciągły obieg roztworu zapewnia się równomierne przyjęcie sacharydu przez kawę surową. W celu uniknięcia wydzielenia z kawy innych, poza sacharydami, rozpuszczalnych w wodzie substancji zawartych w kawie poprzez wodny, roztwór sacharydu, stosuje się jednakowy ciężar wyciągu roztworu i kawy surowej. W tym celu stosuje się roztwór, zawierający wszystkie występujące w kawie surowej rozpuszczalne w wodzie składniki. Stosunek ilościowy i stężenie tych substancji wybiera się tak, że nie zmienia się składu kawy surowej nasyconej wodą (spęczniałej), a także przy dłuższym zetknięciu z roztworem. Rezultat ten osiąga się na przykład, gdy oryginalny wyciąg z kawy surowej około 21% wagowych suchej substancji i stosuje się jako roztwór. W tym wyciągu o tym samym ciężarze występuje wzbogacający sacharyd w nadmiarze. Sacharyd ten jest dlatego absorbowany z roztworu przez kawę surową.

Uwzględniając jednakowy ciężar wyciągu można wzbogacić kawę surową w jednym lub kilku obróbkowych zbiornikach połączonych jeden za drugim. W celu utrzymania czasu obróbki, najkrótszego jaki jest możliwy, kontroluje się zgodnie z wynalazkiem stężenie sacharydu wyciągu wchodzącego do pierwszego zbiornika obróbkowego, utrzymując stały (wysoki) jego poziom, od np. 10% do 50%, korzystnie 25%. Dla przeprowadzenia wyżej wyjaśnionego sposobu określa się zgodnie z wynalazkiem z góry zdolność absorpcji dla kawy surowej przeznaczonej do obróbki o różnym i/lub ich mieszanki doświadczalnie (empirycznie). Z tego określa się wymagany czas styku roztworu z kawą surową przy wcześniej zadanym stężeniu sacharydu.

Alternatywnie może być określona zgodnie z wynalazkiem ogólna ilość sacharydu doprowadzona do wsadu kawy surowej (poprzez ważenie) i stąd może być ustalany stopień wzbogacenia kawy surowej tym sacharydem.

Dla zakończenia przebiegu absorpcji wzbogaconą kawę surową oddziela się od roztworu. Kawę surową płucze się w którkim czasie wodą w celu usunięcia osadzonych na powierzchni ziarn cząstek sacharydu. Następnie suszy się kawę surową do pierwotnej wilgotności (8 do 12%) dla zapewnienia zdolności magazynowania. Tym samym kawa surowa zostaje przygotowana do palenia.

Kawy różnego pchodzenia obrabiane sposobem według wynalazku wykazują wyraźny wzrost zawartości „czystych kwasów w kawie palonej.

Zgodnie z doświadczeniem do wzbogacania surowej kawy nadaje się zwłaszcza korzystnie fruktoza. Przez doprowadzenie fruktozy do surowej kawy zostaje osiągnięty przez absorpcję z jednej strony znaczny wzrost zawartości kwasu w palonej kawie, a z drugiej ogólnie polepsza się jej smakowa jakość. Podobnie okazała się również przydatna do tego sacharoza, przy czym najkorzystniej w postaci cukru trzcinowego lub rzepakowego.

W przedstawionych tabelach I i II zestawiono wyniki badań uzyskane na podstawie przeprowadzonych prób.

Tabela I

	Wartość pH	Wolny kwas ml ln NaOH/ /100 TM/	Współczynnik zabarwienia
1	2	3	4
Columbia oryg.	5,10	29,8	9,5
Columbia + H2O	5,08	30,1	9,9
Columbia + 2% sacharozy	5,08	30,4	9,2
Columbia + 4% sacharozy	5,02	31,0	8,5
Columbia + 6% sacharozy	4,95	31,6	8,3
Columbia + 8% sacharozy	4,87	33,3	8,4
Columbia + 10% sacharozy	4,87	35,9	8,3
Santos oryg.	5,31	25,8	8,3
Santos + H2O	5,24	27,3	8,6
Santos + 2% sacharozy	5,20	27,3	8,4
Santos + 4% sacharozy	5,19	27,4	8,3
Santos + 6% sacharozy	5,06	29,9	8,6
Santos + 8% sacharozy	5,04	31,3	8,6
Santos + 10% sacharozy	4,99	32,1	9,1

152 054

1	2	3	4
Robusta oryg.	5,77	20,9	7,6
Robusta + H2O	5,62	24,6	8,3
Robusta + 2% sacharozy	5,46	25,7	8,7
Robusta + 4% sacharozy	5,37	28,0	8,7
Robusta + 6% sacharozy	5,25	30,1	9,2
Robusta + 8% sacharozy	5,15	33,1	9,2
Robusta +10% sacharozy	5,17	3,19	8,3

Tabela II

	Wartość pH	Wolny kwas ml ln NaOH (100 gM)
Santos + glukoza	4,94	33,2
Santos + maltoza	4,93	35,0
Santos + fruktoza	4,82	36,5
Santos + galaktoza	4,91	34,6
Santos + ksyloza	4,81	37,1
Santos + mannoza	4,86	35,5
Santos + ramnoza	5,20	29,3
Santos + sacharoza	4,93	34,8
Santos oryginalna	5,61	21,6

Próbki były palone przez 5 min. do jednakowego zabarwienia.

Tabela I pokazuje porównywane badania i ich wyniki dla kawy pochodzenia Columbia (kawa o wysokiej jakości), Santos i Robusta. Oba ostatnie gatunki kawy są gorszej jakości. Liczby podane dla kawy każdego pochodzenia odnoszą się do nieobrabianej kawy surowej lub wytwarzanej z niej kawy palonej (kolumna „Columbia oryg.“..). Dalej była badana kawa, która została wzbogacona tylko wodą, więc spęczniona (Columbia + H2O). Pozostałe kolumny pokazują wachlarz doświadczeń z różnym stopniem wzbogacania surowej kawy cukrem (sacharoza). Jak potwierdzają to liczby, zakresy wzbogacania surowej kawy sacharozą od 4% do 10% prowadzą do korzystnych wyników w odniesieniu do wartości pH jak również ilości kwasu (mierzony wolny kwas) i tym samym w odniesieniu do zawartości „czystych kwasów w kawie palonej. Przy wzbogacaniu surowej kawy sacharozą między 4 do 8% otrzymuje się optymalne wyniki, które zależą od pożądanych niuansów smakowych. Dane dotyczące doprowadzanych ilości cukru są podane w procentach wagowych w odniesieniu do określonej porcji wagowej kawy surowej.

Tabela II pokazuje wyniki porównań z różnymi sacharydami jako środkami wzbogacającymi dla surowej kawy określonego pochodzenia (Santos). Szczególnie korzystne wyniki ze względu na udział wolnych kwasów wykazuje palona kawa, dla której surowa kawa została wzbogacona fruktozą. Przy tym mogłoby zostać określone przez badanie organoleptyczne, że ta kawa jest szczególnie smaczna. Natomiast w przypadku innych sacharydów jest wytworzona jeszcze większa zawartość wolnych kwasów w wyniku wstępnej obróbki surowej kawy. Tutaj mogłyby być jednakże stwierdzone oddzielne smakowe efekty uboczne. Dalej jest korzystne zastosowanie sacharozy jako środka wzbogacającego dla surowej kawy, również z sacharozą jest osiągana korzystna wartość pH, smakowych efektów ubocznych nie ma i również możliwości przemysłowe są korzystne.

Sposób według wynalazku może zostać przeprowadzony wsadowo, przy czym wsad surowej kawy z ustaloną tutaj ilością roztworu wodnego z jednym lub więcej sacharydami będzie poruszany w zbiorniku tak długo aż roztwór wodny zostanie całkowicie zaabsorbowany przez ziarna surowej kawy.

Odmiennie dozowany roztwór wodny może być wielokrotnie przeprowadzony przez wsad surowej kawy aż również nastąpi całkowita absorpcja.

Jak dalej można stwierdzić, wzbogacanie sacharydami prowadzi poprzez palenie do wzrostu w surowej kawie udziału substancji aromatycznych ulatniających się w parze wodnej. Chodzi tutaj o następujące: ogólnie furany, zwłaszcza furfurol, 5-metylofurfurol, 2-acetylofuran, 2-metylotetra152 054 hydrofuran- 3-on, dalej HMF (hydrometylofurfural), furanol, maltol, izomaltol i cykloten. Można przyjąć, że te substancje mają również korzystny wpływ na smak palonej kawy lub naparu z kawy.

Urządzenie według wynalazku zostanie bliżej przedstawione w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku na fig. 1, która przedstawia schematycznie przekrój pionowego pojemnika do ulepszania kawy, fig. 2 uwidacznia natomiast schemat układu do prowadzenia sposobu według wynalazku.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie według wynalazku stanowi jeden prostej konstrukcji, cylindryczny zbiornik 12, w którym znajduje się wsad kawy surowej z dozowaną ilością.wodnego roztworu. W osi zbiornika 12 jest osadzony w prostej rurze 13 ślimak transportujący 14, napędzany obrotowo. Dzięki temu kawa surowa jest stale transportowana w rurze 13 do jej górnego końca.

Kawa surowa jest wyrzucana bocznie z powrotem do zbiornika 12 tak, że odbywa się stały obieg kawy. Roztwór natomiast jest stale odtransportowywany w obszarze dolnego lejowatego przedłużenia 15 zbiornika 12 poprzez przewód obiegowy 16, za pomocą pompy 17 i w górnym obszarze zbiornika 12 pnownie doprowadzany do kawy surowej, za pomocą dysz rozpryskowych 18, które rozprowadzają wodny roztwór poprzez natryskiwanie go na kawę surową wychodzącą z rury 13.

Układ pokazany na fig. 2 umożliwia obróbkę kawy surowej w sposób obiegowy. Roztwór wodny o zwiększonym stężeniu sacharydu jest w nim kierowany do obróbki przez zbiornik 19, w którym znajduje się wsad kawy surowej.

W zbiorniku 19 znajduje się kawa surowa wzbogacona wodą aż do spęcznienia. Roztwór ze zbiornika 19 jest transportowany przez przewód obiegowy 20. Skład roztworu dobiera się tak, że wszystkie rozpuszczalne w wodzie substancje zawarte w kawie surowej oprócz wzbogacającego sacharydu, zawarte są w nim w takim stężeniu, że mają ten sam ciężar co odpowiednie substancje zawarte we wsadzie kawy surowej.

Przewód obiegowy 20 jest prowadzony przez zbiornik 21 roztworu z mieszadłem 22. W zbiorniku 21 roztwór uzupełnia się dla utrzymania stężenia sacharydu na stałym poziomie. Do tego celu służy połączony z nim miernik 23 do ustalania bieżącego stężenia sacharydu w roztworze. Według danych pomiaru doprowadza się do zbiornika 21 na roztwór każdorazowo wymaganą ilość sacharydu, poprzez chwilowe otwieranie zaworu 24 w przewodzie doprowadzającym 25, biegnącym do zbiornika 26 sacharydu do zbiornika 21 na roztwór. Zawór 24 jest uruchamiany za pomocą regulatora 27, który ocenia ponownie sygnały pomiarowe w mierniku 23. Roztwór wodny, wychodzący ze zbiornika 21 i doprowadzany do zbiornika 19 ma tym samym zawsze stałe stężenie sacharydu. Jeżeli ilość wody w sbieącym roztworze jest utrzymywana stała, wtedy do zbiornika 21 doprowadza się sacharyd wolny od wody (suchy). Ogólna ilość sacharydu doprowadzona do kawy surowej podczas obróbki wynika z takiej ilości, którą pobiera się ze zbiornika 26 sacharydu.

Mierząc ilość zużytą sacharydu uzyskuje się informację o stopniu wzbogacenia kawy surowej sacharydem. Do tego celu można przykładowo połączyć ze zbiornikiem 26 sacharydu wagę 28. Układ według fig. 2 pozwala przeprowadzić te czynności analogicznie także przy większej ilości umieszczonych w rzędzie jeden za drugim zbiorników do obróbki (wieże), przy czym każdorazowo doprowadza się po pewnym czasie wieże z wyjętą żądaną ilością obrobionej kawy surowej. Również tutaj otrzymuje się stopień wzbogacenia kawy surowej z całkowitej ilości doprowadzonego sacharydu podczas obróbki.

Przykład. Wytwarza się roztwór sacharozy i ekstraktu kawy surowej, po czym podgrzewa się gp do około 70°C. Stężenie sacharozy wynosi 16,66%, tzn. 4 kg sacharozy na 20 kg roztworu. 50 kg kawy surowej doprowadza się do podgrzewanego ekstraktora ze spustem, również przy temperaturze około 70°C. Następnie roztwór sacharozy i ekstraktu kawy surowej doprowadza się do ekstraktora z kawą surową. Przy utrzymywaniu temperatury około 70°C roztwór sacharozy przez około 1,5 godziny przepompowywuje się, aż roztwór zostaje całkowicie przejęty przez kawę surową. Przy tym kawa surowa pęcznieje. Wilgotnymi ziarnami kawy surowej napełnia się suszarkę z warstwą wirową i przy temperaturze około 100°C suszy się przez około 90 minut. Czas trwania suszenia ustala się tak, że kawa surowa powraca do pierwotnej zawartości wody. Na koniec tak obrobione ziarna kawy surowej upala się.

152 054

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ulepszania kawy palonej poprzez wzbogacanie kawy w sacharydy, w którym sacharyd doprowadza się do kawy w roztworze wodnym, znamienny tym, że stosuje się roztwór wodny sacharydu, zawierający oprócz wzbogacającego sacharydu ekstrakt kawy o stężeniu składników równym ich zawartości w kawie surowej, przy czym roztwór wodny wprowadza się do kawy surowej w obiegu, a stężenie składników w roztworze - poza przeznaczonym do wzbogacania sacharydem - jest tak dobrane, że składniki w kawie surowej z jednej strony i w roztworze z drugiej strony pozostają ze sobą w równowadze.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wodny roztwór sacharydu i ekstraktu kawy surowej stosuje się w ilości większej niż maksymalna wchłaniana przez kawę surową.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się sacharyd w wodnym roztworze sacharydu i ekstraktu kawy surowej w nadmiarze.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się roztwór wodny sacharydu i ekstraktu kawy surowej o stężeniu sacharydu 10-50% wagowych.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę kawy surowej prowadzi się roztworem sacharydu w zakresie temperatur od pokojowej do 120°C, korzystnie w temperaturze 80°C.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie roztworu wodnego sacharydu i ekstraktu kawy surowej po przeprowadzeniu przez kawę uzupełnienia się do początkowego stężenia sacharydu i utrzymuje na stałym poziomie w zakresie od 10 do 50% wagowych, korzystnie 25% wagowych.
7. Urządzenie do ulepszania kawy palonej, które stanowi co najmniej jeden pionowy pojemnik z umieszczonym wewnętrz elementem transportującym kawę z dołu ku górze, korzystnie w postaci ślimaka, znamienne tym, że z dolnej części pionowego pojemnika (12) ma wyprowadzony przewód (16) z wbudowaną pompą (17) do odpompowywania z pojemnika (12) roztworu wodnego, przy czym wylot przewodu (16), korzystnie zakończony co najmniej jedną dyszą natryskową (18), doprowadzony jest do pojemnika (12) w górnej jego części, a wylot dysz (18) skierowany jest na transportowaną ku górze korzystnie ślimakiem (14) kawę surową.

/ -\

Fig-1

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 3000 zł