BRPI0613409A2 - composição de bebida de café, bebida de café, processo para produzir um extrato de café solúvel, extrato de café solúvel, e, composição de bebida ou que não seja bebida de café - Google Patents

Abstract

COMPOSIçãO DE BEBIDA DE CAFé, BEBIDA DE CAFé, RPOCESSO PARA PRODUZIR UM EXTRATO DE CAFé SOLúVEL, EXTRATO DE CAFé SOLúVEL, E, COMPOSIçãO DE BEBIDA OU QUE NãO SEJA BEBIDA DE CAFé. A invenção diz respeito a uma composição de bebida de café que é destituída de teores significantes de óleo e particulados insolúveis, compreendendo (a) pelo menos (155) com base no peso total de sólidos de café de manose total, em que a teor de raanose livre é menor do que 50% em peso do teor de manose total e (b) menos do que 1.000 ppm em uma base de sólidos de café total de 5-hidrozimetil furfural e a um processo para produzir um extrato de café solúvel, compreendendo as estapas: (i) combinar café torrado e moído com água, (ii) adicionar enzimas de hidrolase, (iii) moer a úmido a um tamanho de partícula médio de cerca de 10 a cerca de 250 um, (iv) tratar a mistura de reação expondo-a a uma temperatura na faixa de cerca d e20 C a cerca de 90 C, preferivelmente de cerca de 50 C a cerca de 60 C e (v) circular a mistura de reação através de um dispositivo de separação de membrana semi-permeável de fluxo cruzado onde o extrato de café solúvel é obtido como permeado.

Description

"COMPOSIÇÃO DE BEBIDA DE CAFÉ, BEBIDA DE CAFÉ, PROCESSO PARA PRODUZIR UM EXTRATO DE CAFÉ SOLÚVEL, EXTRATO DE CAFÉ SOLÚVEL, E, COMPOSIÇÃO DE BEBIDA OU QUE NÃO SEJA BEBIDA DE CAFÉ" CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a um processo para produzir extratos de café solúvel com a ajuda de enzimas de hidrolase e aos produtos de café obteníveis por este processo. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

O café solúvel comercial é tipicamente produzido pelo processamento térmico escalonado, uma combinação dos estágios de umectação, extração e hidrólise, que solubiliza uma alta porcentagem dos sólidos de café torrado e moído. As temperaturas muito altas requeridas para efetuar a hidrólise térmica leva a sabores desagradáveis e a processos intensivos em custo e capital.

Várias tentativas foram relatadas usando processamento enzimático com enzimas de carboidrase para fabricar café solúvel em uma tentativa para melhorar a qualidade do produto e a economia do processo.

A JP-74012710 diz respeito à produção de café instantâneo tratando-se os grãos de café com soluções contendo celulase. Misturas de enzima de hemi-celulase produzida em caldo de fermentação por fungos tais como Rhizopus niveus são purificadas pelo uso de resinas trocadoras de íon de modo a separar impurezas indesejadas tais como protease e amilase. As misturas de enzima de hemi-celulase purificadas são depois usadas para solubilizar café torrado moído a seco.

A Patente U.S. 4.983.408 descreve o tratamento com vapor de café torrado e moído de 220°C a 25 O0C por 1 a 10 minutos, seguido pela rápida despressurização, para ativar o café antes do tratamento com pelo menos uma enzima das classes das proteases, celulases, pectinases, ligninases, celobiases e lipases de 30°C a 60°C por Ia 6 horas. Tal ativação por "inchação com vapor" é bem conhecida para o pré-tratamento de biomassa lignocelulósica antes do tratamento enzimático e é descrito, por exemplo, na Patente U.S. 4.133.207 e Patente U.S. 4.461.648. O processo produz subprodutos do dano térmico e o rendimento é sub-ótimo e não excede aquele da técnica da hidrólise térmica convencional.

A SU-Patente 1597151 descreve um processo para fabricar extrato de café, em que um extrato primário é produzido pela extração do café com água quente de 90°C a 100°C por 3 a 5 minutos no pH 4,7 a 5,0. O extrato é separado e a fração sólida sofre hidrólise pelo complexo de enzima β-glicanase e pectinase adicionado de 0,1 a 1% por 100 g de matéria seca de 43°C a 63°C por 0,5 a 1 hora no pH 4,7 a 5,0 com agitação contínua. O extrato secundário que é produzido desta maneira é depois combinado com a primeira extração (primária) do café. O processo é dito dar uma quantidade de café solúvel aumentada e é mencionado que o consumo de energia é diminuído.

O pedido de patente japonesa JP 2005-065558A descreve um método para melhorar a eficiência de pulverização de café torrado (um processo usado para reduzir o tamanho da partícula de um sólido) com o objetivo de obter partículas de café torrado e moído que podem ser facilmente dispersadas e/ou colocadas em suspensão em água quente para fabricar uma bebida com paladar suave. O café torrado é moído grosseiramente a um tamanho de partícula de 500 a 1.000 μm e contatado em uma pasta fluída aquosa com uma enzima, tipicamente mananase, para reduzir a viscosidade da suspensão de café torrado e moído em água para efetuar uma pulverização mais eficiente ou redução do tamanho de partícula. A enzima é depois desativada aquecendo-se a suspensão de café até 130°C antes do processo de pulverização. O último finalmente reduz o tamanho da partícula para 1 a 10 μm. Nenhuma etapa de separação de membrana é utilizada e a redução de sabores desagradáveis tais como 5-hidroximetil furfural não é divulgado nesta.

Embora os processo mencionados acima tenham vantagens, existem certas deficiências: 1. Seus pré-tratamentos de moagem de café ineficientes, tais como a moagem a seco, causam rendimentos globais sub- ótimos; 2. Explosão de vapor causa a degradação térmica adicional e desnecessária e os sabores desagradáveis associados; 3. Não existe nenhuma condição para a separação da enzima do produto acabado ou a sua re- utilização; 4. Conforme a reação se processa, os sacarídeos menores se acumulam e estes podem exercer a "inibição de retroalimentação" sobre as enzimas, reduzindo a taxa de reação e a conversão global. É o objetivo da presente invenção fornecer um processo auxiliado por enzima para produzir café solúvel que não tenha as deficiências mencionadas acima. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A invenção diz respeito a um processo para produzir um extrato de café solúvel, que comunique simultaneamente rendimento ótimo e degradação térmica reduzida, compreendendo as etapas:

(i) combinar café torrado e moído com água,

(ii) adicionar enzimas de hidrolase,

(iii) moer a úmido a um tamanho de partícula médio de cerca de 10 a cerca de 250 jim, em que preferivelmente 90% das partículas têm um tamanho abaixo de 150 μηι,

(iv) tratar a mistura de reação expondo-a a uma temperatura na faixa de cerca de 20°C a cerca de 90°C, preferivelmente de cerca de 50°C a cerca de 60°C, e

(v) circular a mistura de reação através de um dispositivo de separação de membrana semi-permeável de fluxo cruzado onde o extrato de café solúvel é obtido como permeado. A invenção também diz respeito aos produtos de café obteníveis por este processo que têm reduzido o teor de 5-hidroximetil furfural (5-HMF) de menos do que cerca de 1.000 ppm e um teor de manose total em excesso de 15%, definidos em uma base de sólidos de café solúvel total.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a um processo em que um extrato de café é produzido moendo-se finamente grãos de café úmido ou café moído ou pó de café pré extraído com enzimas de hidrolase, preferivelmente enzimas de carboidrase ou protease, por exemplo glicanases e mananases ou misturas destes, as misturas preferivelmente compreendendo as enzimas de mananase, celulase e protease e em que as enzimas são retidas na zona de reação, preferivelmente por intermédio do uso de um dispositivo de membrana, de modo que o extrato acabado seja essencialmente destituído de enzima, óleo ou particulados e a(s) enzima(s) podem ser eventualmente re- utilizadas. Este processo pode ser praticado em um modo de batelada, contínuo ou semi-contínuo e em um modo onde a reação enzimática e a separação de membrana são simultâneas e ligadas ou em um modo onde a reação e a separação não são contemporâneas. Os benefícios potenciais deste processo enzimático são sabor melhorado devido à evitação de sabores desagradáveis produzidos pelos processos de alta temperatura, rendimentos potencialmente mais altos e custos de operação e capital mais baixos. Além disso, o processo da presente invenção resulta em diversas melhorias comparadas com a técnica anterior: 1. Pela utilização da moagem a úmido fina dos sólidos de café e enzimas de hidrolase de alta potência, solubilização competitiva ou superior aos processos térmicos e aos processos enzimáticos da técnica anterior descrita anteriormente pode ser obtida. 2. A enzima é eficazmente imobilizada dentro do espaço de reação, portanto nenhuma enzima aparece no produto e as M

enzimas retidas podem ser repetidamente re-utilizadas e o óleo e material particulado são separados do extrato de café dentro do processo. 3. Visto que nenhuma enzima aparece no produto, uma etapa de desativação de enzima pode ser evitada.

O presente processo pode ser aplicado ao café recém torrado e

moído ou ao pó de café torrado que foram anteriormente extraídos com água. Referências aos processos de extração prática podem ser encontrados em "Coffee Technology" por Sivetz, Desrosier (1979, The AVI publishing co. Inc.).

Também é possível aplicar o presente processo ao pó obtido

pelo processamento de café solúvel convencional. Neste, o café torrado é tipicamente moído e extraído (termicamente) com água em estágios múltiplos. Os métodos de referência podem ser encontrados em "Coffee Technology" por Sivetz, Desrosier (1979, The AVI publishing co. Inc.) ou na EP O 489 401. Uma execução do segundo estágio é típico na técnica, em que o primeiro estágio compreende a umectação do pó de café, a recuperação de sabor e a extração dos componentes facilmente solúveis (tais como cafeína, minerais, açúcares simples). O segundo estágio é tipicamente um estágio de hidrólise, onde os bio-polímeros do café grandes e componentes ligados são * decompostos em menores solúveis em água. No primeiro estágio, o café torrado é tipicamente extraído com água a ou abaixo de IOO0C. O pó desta extração, aludido como "pó atmosférico", é depois extraído com água superaquecida em temperaturas entre 140°C e 180°C ou, como no processo descrito na EP 0 363 529, temperaturas de água em torno de 220°C são usadas para efetuar a hidrólise de manana, um dos bio-polímeros naturais do café. O pó parcialmente extraído da extração superaquecida são tipicamente aludido

como "pó superaquecido".

Se o processo da presente invenção é aplicado ao pó parcialmente extraído, a extração pode ser realizada pela adição do café torrado e moído que tem um tamanho de partícula médio de cerca de 900 mícrons a um tanque agitado encamisado contendo água, em que a razão de sólidos para água é de cerca de 1:5. A pasta fluida é agitada, indiretamente aquecida a uma temperatura de menos do que cerca de 140°C, preferivelmente na faixa de cerca de 85°C a cerca de 90°C e mantida nesta temperatura por cerca de 30 minutos. A pasta fluida é depois descarregada do vaso e o pó e os extratos subseqüentes separados usando um filtro. O extrato produzido é misturado com o extrato produzido com o processo desta invenção a partir do pó parcialmente extraído.

O processo da presente invenção, no geral, pode ser aplicado ao café torrado e moído compreendendo grãos torrados que foram moídos a um tamanho de partícula médio dentre cerca de 500 a cerca de 5.000 μιη, preferivelmente entre cerca de 500 a cerca de 900 μιη.

Além disso, uma etapa de processo de pré-tratamento de controle do sabor pode ser adicionada ao processo da presente invenção para recuperar os compostos de aroma ou constituintes aromáticos do café antes dos estágios de extração e/ou hidrólise. Os processos úteis incluem, mas não são limitados àqueles descritos na EP 0 489 401. Uma execução prática inclui a umectação do café torrado e moído com água em um vaso em uma razão de cerca de 1:0,5 em peso. O vácuo é aplicado ao vaso (por exemplo, de cerca de .150 mbars) e depois vapor de baixa pressão (aproximadamente 2,5 bar manométrico) é aplicado ao leito de pó umectado por até cerca de 4 a 8 minutos para evaporar os compostos de aroma do café torrado e moído. Os compostos voláteis retirados são condensados, por exemplo a cerca de 5°C e retidos para serem adicionados de volta aos extratos ou sólidos extraídos.

O presente processo pode ser praticado no café torrado que foi purgado do vapor em pressão baixa para extrair componentes de sabor voláteis, como descrito acima.

Está na competência desta invenção aplicar o processo a qualquer tipo de pó de café com matéria hidrolisável conhecida por aqueles de habilidade na técnica, tal como pó de café com óleo removido, pó de café descafeinado, etc.

Em uma etapa do presente processo, os grãos de café torrados novos ou pré-tratados ou o pó extraído da extração térmica primária atmosférica e/ou superaquecida são moídos a úmido a um tamanho de partícula médio de cerca de 10 a cerca de 250 μηι, preferivelmente de cerca de 15 a cerca de 75 μιη. Também pode ser conveniente moer a úmido o café em estágios, por exemplo pré-moagem a úmido ou a seco a 200-500 mícrons MPS, seguido pela moagem a úmido fina até a faixa requerida de cerca de 10 a 200 μπι, mas a conclusão da moagem a úmido até a faixa preferida em um único estágio também é aceitável, como descrito acima. Independente do número de estágios, a moagem a úmido é ajustada para levar a uma distribuição do tamanho de partícula acumulativo obtida em que o tamanho de90% das partículas está abaixo de 150 μιη, preferivelmente abaixo de 100 μπι, mais preferivelmente abaixo de 50 μιη. Assim, de acordo com a invenção, uma distribuição multi-modal é moído em estágios ou continuamente até a distribuição do tamanho de partícula desejado.

É importante observar que a moagem a seco não produz os benefícios desejados. Surpreendentemente, é essencial para o presente processo que o café torrado e moído seja moído a úmido. As vantagens de moer a úmido são claramente quantificadas no Exemplo 8.

Para realizar a moagem a úmido e extração de enzima subseqüente, o pó é diluído com água a cerca de 5 a 40% de matéria seca. Um moinho rotor/estator, por exemplo Ross Modol ME-430XS--6 (Charles Ross & Sons, Hauppage NY, USA), podem ser usados para a primeira etapa de moagem, embora outros moinhos, por exemplo moinhos de colóide tais como o Charlotte SD-2 (Bradman-Lake, Charlotte NC, USA) ou Dispx DRS-2000-5 (KAUSA)j também sejam adequados. No geral, qualquer equipamento capaz de moer a úmido até a faixa de tamanho de partícula requerida é aceitável e isto pode incluir uma combinação de dispositivos de rotor-estator, moinhos de meio contendo meios de moagem, moinhos de cone ou outros dispositivos de cisalhamento tais como dispositivos ultrassônicos e dispositivos de cavitação. Além disso, para um dado tipo de equipamento, o desempenho e tamanho de partícula de café resultante pode ser variado pela operação de parâmetros tais como velocidade rotacional, taxa de rendimento de café, tamanho e forma do meio (por exemplo em um micro moinho) e tamanho da peneira em um dispositivo de rotor/estator ou de cisalhamento similar.

O tamanho de partícula médio do pó é reduzido de cerca de100 a cerca de 200 μηι nesta primeira etapa de moagem a úmido.

A pasta fluida de café moído é depois moída a úmido em uma segunda etapa, por exemplo em um moinho de meio horizontal contendo bolas de zircônia de 1 a 2 mm no tamanho, por exemplo KDL-Pilot Dynomill (Premier Mills, NY). Outros moinhos adequados são, por exemplo, o Attomill (Peterson Machine, Ontário) ou o Enco Zinger SV-4 (Morehouse Cowles). A seleção de moinhos aqui dada não é intencionada a limitar o escopo da

presente invenção.

O tamanho de partícula médio do pó de café é ainda reduzido neste segundo estágio de moagem a úmido a um tamanho na faixa de cerca de10 a 150 μιη, preferivelmente de 15 a 75 μιη.

A distribuição do tamanho da partícula do café moído a úmido compreende preferivelmente de cerca de 90% ou 95% das partículas <150 μπι, mais preferivelmente <100 peo mais preferivelmente <50 μιη, de modo que as células do café sejam rompidas e os rendimentos da reação enzimática sejam maximizados. Esta distribuição do tamanho da partícula permite que uma hidrólise enzimática eficaz, independente de quantos estágios de moagem a úmido foram aplicados ou dos moinhos a úmido específicos usados. É portanto intencionado como uma distribuição do tamanho da partícula acumulativa, obtida na duração do processo.

A pasta fluida de café obtida, moída até a faixa de tamanho de partícula preferida, é depois tratada com enzimas de hidrolase a uma temperatura onde a enzima é ativa, tipicamente na faixa de cerca de 25°C a cerca de 90°C, preferivelmente de cerca de 50°C a cerca de 60°C por cerca de .1 a cerca de 24 horas, preferivelmente de cerca de 4 a cerca de 24 horas para permitir a reação da enzima. As enzimas podem ser adicionadas antes ou durante a moagem a úmido do pó de modo a fornecer uma mistura íntima da pasta fluida de café e as enzimas e para obter rendimentos aumentados. Naturalmente, também é possível adicionar as enzimas depois da moagem a úmido ou entre as duas etapas de moagem a úmido descritas acima.

As enzimas que podem ser usadas no processo da presente invenção são enzimas de hidrolase, preferivelmente enzimas de carboidrase. Enzimas microbianas, derivadas de planta e especialmente enzimas derivadas do café são preferidas. As enzimas preferidas são mananases, galactanases, celulases, especialmente glicanases e qualquer combinação destas, que podem ser obtidas de várias fontes tais como Novozymes, Franklinton KY, USA ou Iogen, Ottawa, Canadá. Outras enzimas úteis são proteases. Além disso, enzimas extremófilas que são ativas acima de 90°C (obteníveis da Thermotoga sp.) também podem ser usadas. Preferidas são as mananases ou combinações de mananases e celulases que podem atuar sinergisticamente. Também preferidas são as combinações de mananases, celulases e proteases. É ainda preferido que as enzimas sejam essencialmente destituídas de dissacaridases, isto é, manobiases e celobiases.

Em um modo de batelada possível de operação, depois que a reação enzimática está na conclusão essencial da reação, a mistura é submetida a uma separação grosseira, por exemplo centrifugação ou flltração em correia, que remove a maior parte dos sólidos insolúveis. O extrato separado, ainda contendo particulados finos, óleo e proteína enzimática, é recirculado através de um dispositivo de membrana de fluxo cruzado, que remove todos os insolúveis e também pode remover a enzima, como descrito abaixo. A maioria ou toda da enzima permanece no retido da membrana e pode ser reciclada para a reação.

Em um modo preferido de operação, o permeado da membrana semi-permeável é constantemente retirado durante a reação da enzima, isto é, uma porção da mistura de reação é continuamente circulada através da célula de separação de membrana semi-permeável de fluxo cruzado. O processo pode ser operado em um modo semi-contínuo, em que o permeado é retirado até que o volume no vaso de reação diminua até o ponto onde a sua viscosidade ou a queda de pressão se torne alta. Neste ponto, algum retido é purgado e pasta fluida de café nova alimentada e alguma enzima nova adicionada. O retido purgado pode ser descartado ou pode ser lavado para recuperar a enzima que é depois re-utilizadas. A enzima no retido remanescente (não purgado) é retida e reutilizada.

Alternativamente, a pasta fluida de alimentação nova pode ser continuamente adicionada ao tanque de alimentação junta com alguma enzima com uma purga retirada da corrente de reciclagem de volume igual.

Em qualquer evento, a condução do processo em um modo semi-contínuo ou contínuo de operação permite a permeação de componentes solubilizados para fora da zona de reação antes que os mesmos possam ser ainda decompostos.

Como a célula de separação de membrana semi-permeável de fluxo cruzado qualquer dispositivo de membrana apropriado pode ser usado, tal como membranas de microfiltração ou ultrafiltração com tamanho de poro preferivelmente menor do que 0,8 μηι. O dispositivo pode estar na forma de fibras ocas, unidades ou cartuchos enrolados em espiral, placas planas ou coisa parecida. Surpreendentemente, tais membranas de poro amplo, na presença de sólidos de café finos, retêm a maioria ou todas as enzimas. Se a remoção absoluta da enzima é requerida, em uma forma de realização, a microfiltração e ultrafiltração de membrana de fluxo cruzado são usadas em série, com a membrana de ultrafiltração de segundo estágio tendo um corte de peso molecular de 20.000 a cerca de 100.000, preferivelmente de cerca de30.000 a cerca de 50.000. Por exemplo, cartuchos de membrana de microfiltração de fibra oca AGT (Pall Corp., East Hills, NY) são dispositivos de membrana úteis dentro do processo de acordo com a invenção.

Se o processo foi usado para tratar pó de café torrado e moído que foi previamente extraído com água e/ou termicamente hidrolisado, o extrato obtido do processo desta invenção pode ser combinado com o extratos obtidos antecipadamente.

Em uma forma de realização preferida da invenção, o pó é pós tratado depois da primeira extração enzimática. O pós-tratamento compreende uma segunda reação enzimática usando galactanase, onde preferivelmente a galactanase é adicionada depois que cerca de 75% da manana foi hidrolisada e/ou uma hidrólise térmica branda, usando um líquido de extração a uma temperatura entre 100°C e 180°C. Depois de separar o pó em uma etapa de separação convencional e/ou de acordo com a separação de membrana da presente invenção, os extratos obtidos podem ser combinados com os outros extratos.

A separação de membrana é preferivelmente realizada com pelo menos 1 a 10% de sólidos de café insolúveis finos estando presentes na alimentação para a célula de membrana.

Em qualquer evento, os extratos obtidos pelo processo da presente invenção contêm menos sacarídeos de peso molecular baixo que pode comunicar doçura e pegajosidade indesejáveis ao produto. Além disso, por que as reações de hidrólise ocorrem nas condições de temperatura baixa onde os produtos de hidrólise não sofrem outras reações químicas, tais como reações de caramelização ou reações de Maillard, os extratos não contêm sabores desagradáveis que são produzidos pelos processos de alta temperatura, tais como, mas não limitados a, 5-HMF. É conhecido por aqueles de habilidade na técnica que níveis altos de 5-HMF podem comunicar um sabor de vinho ou igual a feno indesejáveis (página 229 de Coffee Flavour Chemistry, Ivon Flament, Wiley 2002). O teor de 5-HMF do extrato é preferivelmente menor do que 1.000 ppm, mais preferivelmente menor do que500 ppm, ainda mais preferivelmente menor do que250 ppm e o mais preferivelmente menor do que 150 ppm em uma base de sólidos de café solúveis totais. Os provadores peritos julgam que os extratos obtidos por intermédio deste processo não exibem o gosto residual de vinho e/ou caramelizado indesejável típico de extratos de café instantâneo convencionais.

.5-HMF é um marcador preferido para a melhora da qualidade deste processo porque é um componente relativamente não volátil e não é portanto perdido durante os estágios de evaporação e secagem. Entretanto, a mesma melhora é bem observada em outros sabores desagradáveis mais voláteis gerados por intermédio das reações de degradação química dos oligômeros gerados pela hidrólise durante os estágios de alta temperatura dos processos térmicos, tais como aldeídos. Por exemplo o teor de aldeídos totais dos extratos desta invenção é menor do que 30 μg/g de sólidos, embora seja tipicamente maior do que 1400 μg/g nos extratos termicamente hidrolisados.

Além disso, os extratos obtidos são destituídos de resíduos de enzima. Verificou-se surpreendentemente que as enzimas interagem com as partículas de café moídas a úmido a um tal grau que elas não permeiam através das membranas - ou a um grau muito mais baixo do que o esperado - embora o tamanho de poro das membranas possibilitem a permeação.

Os extratos compreendem ainda preferivelmente pelo menos cerca de 15% com base no peso total de sólidos de café solúveis de manose total, em que o teor de manose livre é menor do que 50% em peso do teor de manose total, preferivelmente menor do que 30% e mais preferivelmente menor do que 20%. Finalmente, os extratos podem conter celo- oligossacarídeos até 10% em uma base de sólidos de café solúveis totais (DMs matéria seca).

As vantagens da presente invenção podem ser resumidas como segue:

1.Rendimento de solubilização significantemente mais alto do que os processo da técnica anterior térmicos ou enzimáticos, até 65% de solubilização de café torrado e moído em uma base de grãos Arábica, O teor de manose total é de pelo menos 15% em uma base de sólidos de café solúveis totais.

2."Ativação" em baixa temperatura do café (nenhuma explosão de vapor ou outro tratamento de alta temperatura que crie sabores desagradáveis). O nível baixo de 5-EMF e o caráter de sabor processado reduzido.

3. Composição superior de matéria: teor de monossacarídeo baixo.

4. Produto destituído de impurezas (insolúveis, resíduos de enzima). 5. Reciclagem fácil de enzima possível, custos "20 25Significantemente reduzidos.

6.Em uma implementação semi-contínua ou contínua, a retenção de enzima na zona de reação com a separação simultânea de solúveis do café.

Os extratos obtidos pelo processo da presente invenção são usados para fabricar bebidas de café. Primeiro de tudo, a composição da bebida de café é ausente de óleo e particulados insolúveis significantes. Por "ausente de óleo significante" é intencionado um nível de óleo de café inferior a cerca de 2% em uma base em peso de sólidos de café solúveis, mais preferivelmente inferior a cerca de 1%. Isto compreende um nível reduzido de .5-HMF como mencionado acima e compreende preferivelmente pelo menos15% em peso de manose total de sólidos de café a maior parte dos quais não consiste de manose como mencionado acima mas de mano-oligossacarídeos com um grau de polimerização compreendido entre 2 e 8. A composição de bebida de café preferivelmente compreende também celo-oligossacarídeos.

Onde pós atmosféricos são usados como a alimentação para o processo desta invenção, o extrato produzido pode ser combinado com o extrato obtido durante o estágio de extração atmosférico. Os extratos são combinados com base na razão de rendimentos torrados extraídos de cada estágio. O extrato combinado é depois concentrado, aromatizado e seco como

é convencional na técnica.

A composição de bebida de café pode ser desidratada, tal como um café solúvel ou composição de mistura seca ou pode ser um produto de café pronto para beber, uma composição de mistura líquida, uma composição congelada ou uma composição concentrada líquida. As composição desta invenção também podem ser usadas em aplicações que não em bebida, tais como sobremesas instantâneas ou produtos de confeitaria, etc.

Os processos para fabricar estas composições de café a partir de extratos de café solúveis são conhecidos por uma pessoa habilitada na técnica.

A invenção será agora ilustrada pelos exemplos específicos que descrevem as formas de realização preferidas da presente invenção. Estes não são intencionados a limitar o escopo da invenção.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Estágios de Processamento da Invenção

Os grãos de café Arábica na mistura de Colombiano: Central:Brasil foram torrados a uma cor de 6,5 Lange em um torrador de tambor Probat. Os grãos torrados foram moídos a um tamanho de partícula médio de 900 mícrons usando um moinho de placa Mahlkoenig. A menos que de outro modo estabelecido, estes grãos torrados foram o material fonte para todos os seguintes exemplos.

O café torrado e moído foi adicionado a um tanque agitado encamisado (capacidade de trabalho de 200 litros) contendo água. A razão de sólidos para água foi de 1:5 (20 kg de café: 100 kg de água). A pasta fluida foi agitada, indiretamente aquecida a uma temperatura de 85°C a 90°C e mantida nesta temperatura por 30 minutos. A pasta fluida foi depois esfriada a 25°C usando água gelada fornecida a 10°C à camisa. A pasta fluida foi descarregada do vaso e o pó e os extratos subseqüentes separados usando uma malha de filtro grossa.

Usando este método, aproximadamente 25% em peso do grão de café são extraídos como medido pelos sólidos solúveis.

O pó extraído da extração atmosférica primária contêm cerca de 30 a 35% de DM. Estes pós foram moídos em um processo de 2 estágios. Os pós foram diluídos com água a um alvo de cerca de 10% de DM. O primeiro estágio de moagem usou o moinho de rotor/estator Ross Modelo ME430XS-6 (Charles Ross & Sons5 Hauppage NY, USA). A água de diluição, 29,09 kg, foi colocada em um tanque de alimentação e recirculado "através do moinho a uma razão de 11 a 19 lpm. O pó de café, 15,86 kg, foi gradualmente adicionado à água de recirculação usando um alimentador de rosca em um período de 5 min e a moagem foi continuada por cerca de 2 min depois que todo o café foi adicionado. Água de resfriamento foi circulada através da camisa do tanque de alimentação para manter a temperatura da pasta fluida abaixo de 40°C. Este moinho de rotor/estator reduziu o tamanho de partícula média (MPS) para 175 μηι (alvo de 100 a 250 μηι). A pasta fluida coletada total foi 45,25 kg, levemente mais do que a alimentada devido à água na tubulação do equipamento.

O tamanho da partícula é determinado usando o seguinte método: O material de café é diluído a cerca de 1:10 com água MilliQ® purificada e agitados a 400 rpm por pelo menos 15 minutos. Esta dispersão é depois adicionada às gotas ao reservatório de amostra de um analisador do tamanho da partícula por difração de luz a laser Horiba LA-900 até que o obscurecimento estivesse abaixo de 92% de transmitância. O tamanho da partícula é medido depois um a três minutos de circulação e a agitação na taxa mais baixa. Neste documento, a distribuição do tamanho da partícula está descrita pelo tamanho de partícula médio (MPS) que é definido como D43, a

média ponderada de volume.

A pasta fluida de café moída no Ross foi depois alimentada a um moinho de meio horizontal do segundo estágio (KDL-Pilot Dynomill (Premier Mills NY, USA)) contendo bolas de zircônia de tamanho de 1 a 2 mm. A pasta fluida de café no tanque de alimentação do moinho foi mantida agitada para impedir a sedimentação do pó e alimentada ao moinho a uma razão de 10% dos volumes de moinho totais/min usando uma bomba peristáltica (Watson-Marlow). O moinho foi esfriado pela água de esfriamento que circula através da camisa para manter a temperatura de saída abaixo de 45°C. A pasta fluida de café micromoída tem um MPS de 57 μηι

(faixa alvo de 15 a 75 μηι).

A pasta fluida micromoída, 12,27 kg, foi colocada em um vaso de contenção de aço inoxidável fechado de fundo cônico com agitação de superfície raspada. O material foi aquecido a 55°C e as enzimas, uma combinação de β-mananases e celulases (β-glicanases), adicionadas, a saber0,0275% de Mannaway 25 L, uma beta-mananase bacteriana de componente único (Novozymes, Franklinton, NC USA) e 0,0275% de RS-103, uma preparação fungica de componente múltiplo (Trichoderma reeseí) contendo atividades tanto de beta-mananase quanto de beta-glicanase (Iogen, Ottawa, Canadá) com base em 10% de DM de pasta fluida de café. A pasta fluida foi mantida com agitação branda a 55°C por 16 horas para permitir a reação enzimática. Diversas amostras foram coletadas durante o curso de reação. No final deste período a mistura foi aquecida a 90°C e depois imediatamente esfriada a 35°C. Um líquido de 10,59 kg de pasta fluida reagida foi recuperada do tanque. Esta pasta fluida conteve 9% de sólidos secos totais e4,81% de sólidos dissolvidos, com o último medido pela filtração de uma alíquota de pasta fluida através de um filtro de seringa GMF de 0,7 μιη. Os sólidos na pasta fluida e filtrado foram medidos com um analisador de microonda CEM, 100% de ajuste de energia. Isto representa um rendimento torrado extraído incrementai de 38%.

A mistura foi centrifugada no modo de batelada usando uma centrífuga Beckman TE com a pasta fluida em jarras de 1 litro e girada por 10 min a 2.000 rpm. A centrifugação remove a maior parte dos sólidos insolúveis, dando uma torta ou pelota compreendendo cerca de 32% da massa de pasta fluida inicial e um sobrenadante compreendendo 68%. Um total de10.453,1 g de pasta fluida foi centrifugado, produzindo 7.064,3 g de sobrenadante primário, o último contendo 5,9% de sólidos totais (DM) e4,81% de sólidos dissolvidos (como medidos em filtrado em membrana de 0,7 μπι). A pelota foi novamente transformada em polpa em um volume de água igual ao sobrenadante removido e recentrifugada, dando o sobrenadante de lavagem. O último conteve 2,27% de sólidos totais e 2,01% de sólidos dissolvidos. Os sobrenadantes primário e de lavagem foram combinados.

Os sobrenadantes da centrífuga contêm partículas insolúveis finas de material fibroso e óleo que não são removidos pela centrifugação, além da proteína de enzima residual. O sobrenadante combinado, 13.926,5 g, foi clarificado usando uma unidade de microfiltração de fibra oca AGT, tamanho de poro de 0,6 μηι com área de superfície nominal total de 2.600 cm2. O material alimentado foi recirculado de um tanque de alimentação através do cartucho de membrana usando uma bomba Waukesha 15 PD a uma razão inicial de 5,86 kg/min e o permeado clarificado foi drenado a uma taxa controlada de cerca de 100 cm3/min. A alimentação foi circulada para a exaustão essencial, isto é, até o ponto onde material insuficiente permaneceu na bomba. O permeado da microfiltração foi claro, transparente e livre de óleo

e matéria particulada visíveis.

Uma amostra de permeado foi ensaiado quanto a atividade de mananase residual usando um ensaio viscométrico. Uma alíquota de 25 μΐ de permeado foi misturada em 30 ml de solução de goma de alfarroba a 1%, e a viscosidade foi monitorada a 21°C usando um viscosímetro Brookfield RVT, fuso 6, 20 rpm. A viscosidade não mostrou nenhuma mudança (cerca de 2.650 PI) por mais de 1 hora, não indicando nenhuma atividade enzimática. Ao contrário, uma alíquota da mistura de reação mostrou uma diminuição rápida na viscosidade com uma inclinação de 0,055 PI/min. Uma amostra de permeado foi ensaiada quanto à atividade de celulase residual da mesma maneira, usando uma solução de 2% de carboximetilcelulose (grau 7MF, Hercules, Wilmington DE, USA). Do mesmo modo, nenhuma atividade foi verificada.

Uma alíquota de permeado da membrana foi seca por congelamento e analisada quanto aos carboidratos tanto livres quanto totais.

Para a análise de carboidrato total a amostra é hidrolisada wIO usando o ácido trifluoroacético e depois a detecção realizada usando um detector amperométrico pulsado Dionex ED40.

Para a análise de carboidrato livre um padrão interno de 2- desóxi-D-glicose e água são adicionados à amostra e analisados usando um detector amperométrico pulsado Dionex ED40. O extrato atmosférico e o extrato produzido a partir do

processo desta invenção foram recombinados. Esta amostra também foi medida quanto aos carboidratos livres e total usando os métodos descritos acima.

As amostras foram analisadas quanto a 5-HMF como uma medida da degradação térmica. O analito é extraído e dissolvido usando um banho de água ultrassônico a 3 O0C e a seguir da purificação parcial de fase sólida, o teor de 5-HMF é analisado usando a HPLC. Os resultados são resumidos na tabela abaixo.

A diferença entre a manose total e a manose livre representa o teor de mano-oligossacarídeos. A análise adicional realizada usando uma técnica de eletroforese capilar depois da derivação dos oligômeros de manana com ANDS (ácido 7-amino-naftaleno-1,3-dissulfônico (sal de mono potássio)) e cianoboroidreto de sódio, indica que o grau de polimerização está entre 2 e 8.

Do mesmo modo, a diferença entre a glicose total e livre representa o teor de celo-oligossacarídeos.

<table>table see original document page 20</column></row><table>

A tabela acima mostra que não existe essencialmente nenhuma geração significante de 5-HMF durante o processo desta invenção.

O nível de aldeído total foi medido nos extratos do processo desta invenção e comparado com os extratos produzidos usando a hidrólise térmica. Para medir o teor de aldeídos, o extrato é transferido a um frasco, diluído com água deionizado e aquecidos, o topo livre medido usando a cromatografia gasosa. Os resultados são expressos em uma base nos sólidos de café solúveis totais. Os dados, mostrados na tabela seguinte, claramente mostram que menos aldeídos são gerados como um resultado do processo desta invenção.

<table>table see original document page 20</column></row><table> Exemplo 2

Reação enzimática simultânea e separação de membrana

A pasta fluida micromoída do Exemplo 1, 7,18 kg, foi colocado em um vaso encamisado de aço inoxidável de fundo redondo com agitação de superfície raspada. Sob agitação suave, a mistura foi aquecida a55°C e as enzimas idênticas como no Exemplo 1 foram adicionadas, 0,055% de cada mistura foi mantido com agitação por 1 hora, depois de recirculado através de um cartucho de microfiltração, Sepro (Oceanside, CA) PVDMFB-2514-46F, tamanho de poro médio de 0,7 μηι nominal, usando uma bomba Waukesha (SPX, Delavan, WI) 30 PD a uma razão de cerca de 5,4 kg/min. Em 73 min depois da adição da enzima, a válvula de permeado no cartucho de membrana foi aberta e o fluxo de permeado foi ajustado a cerca de 20 ml/min. Conforme a coleta de permeado continuou, a mistura do tanque foi agitada e mantida a 55°C. A coleta de permeado continuou por 75 min, tempo durante o qual um total de 1.361,1 g de permeado foram coletados, contendo 3,32% de

sólidos dissolvidos.

Uma amostra de permeado foi analisada quanto à atividade de celulase e mananase residual usando o método de análise descrito no Exemplo1. Verificou-se que o permeado não tem nenhuma atividade de celulase. Isto é " surpreendente visto que é relatado que as enzimas de celulase de Trichoderma reesei, o organismo que produz as enzimas RS103, estão na faixa de peso molecular de 44 a 48.000 (J. BiotechnoL V57, 191 (1997)) que deveria passar facilmente através das membranas de microfiltração. O permeado teve atividade de mananase de cerca de 39% da mistura de reação não filtrada: inclinação (0,021 PI/min vs. 0,054). É surpreendente que a enzima seja removida (rejeitada) pelas membranas com tamanho de poro nominal consideravelmente maior do que o peso molecular da enzima. É presumido que esta remoção é capacitada pela ligação das enzimas aos particulados insolúveis do café e/ou formação de agregados pelas enzimas. Exemplo 3

Reação apenas com mananase

Um processo foi conduzido como no Exemplo 1 com a única exceção sendo que a única enzima adicionada foi a i-mananase, Mannaway5 a uma razão de 0,0275%. O processo de reação foi o mesmo como no Exemplo 1. A pasta fluida final depois de 16 horas de reação, aquecimento e esfriamento como no Exemplo 1, contiveram 9,53% de sólidos totais e 4,49% de sólidos dissolvidos. Isto representa 44,6% da solubilização calculada dos sólidos totais na pasta fluida de café e rendimento torrado extraído incrementai de 33,5%. Exemplo 4

Remoção de Enzima Por Intermédio de Ultra-Filtração

O permeado da microfiltração do Exemplo 2 acima, que continha atividade de mananase residual parcial, foi refiltrado através das membranas de microfiltração e ultrafiltração de vários cortes de peso molecular (MWCO) e materiais para determinar as exigências para a remoção completa da atividade de mananase. Os resultados são resumidos abaixo na

<table>table see original document page 22</column></row><table> (1)MWCO = Corte de peso molecular (nominal) de membrana A membrana de ultrafiltração MWCO de 30.000 reduziu a atividade de mananase no permeado a zero. Uma membrana de MWCO de 100.000 removeu parte da atividade de mananase e foi um pouco mais eficaz para a remoção da enzima da mistura de reação, onde os sólidos de café estavam presentes, do que do permeado de MF. Exemplo 5

a) Efeito de Retenção da Membrana de Enzima de Sólidos de Café

A enzima RS-103 (Iogen, Ottawa, CA) foi diluída 1:100 nos seguintes meios:

(1) Água Deionizada

(2) Pasta fluida micromoída de pó atmosfericamente extraído,8,365% de TS (sólidos totais), MPS 65 mícrons

(3) Pasta fluida de pó atmosfericamente extraído gasto Yuban® (Bunn-2000 cervejeiro), trituração grossa (cerca de 850 mícrons)

As três amostras acima foram filtradas em membrana logo depois da preparação usando filtros centrífugos "Nanosep" da Pall, MWCO100.000 (C) e MWCO 30.000 (R) nominais. As amostras foram centrifugadas até que essencialmente todo o líquido tivesse permeado a membrana. Os permeados do filtro da membrana C foram todos analisados quanto a atividade enzimática usando os ensaios viscosimétricos como descritos no Exemplo 1. Atividade de Celulase

Como resumido na tabela abaixo, a filtração através de uma membrana de MWCO de 100.000 sem sólidos de café (IC) presentes deram alguma redução na atividade de celulase enquanto a filtração na presença de sólidos de café micromoídos (2C) reduziu a atividade da celulase em cerca de2/3. Os sólidos de café grossos (3C) foram relativamente ineficazes em reduzir a atividade enzimática. A filtração da amostra (1) através da membrana de MWCO de 30.000 (IR) removeu toda a atividade de celulase.

Inclinação PI/min Não filtrada -0,03476 IC (nenhum café) -0,025 .2C (micromoído) -0,0117 .3C (grosso) -0,0288 IR(UF) 0

Atividade de Mananase

Como resumido na tabela abaixo, os sólidos de café micromoídos (2c) também realçaram a remoção da atividade de mananase pela membrana MWCO de 100.000. <table>table see original document page 24</column></row><table>

Exemplo 6

a) Adição de Enzimas de Protease aos Pós de Café Extraídos Parcialmente Micromoídos

Às porções de pasta fluida micromoída de pós atmosféricos, similares ao Exemplo 1, foram adicionadas as seguintes combinações de enzima:

A) Nenhuma

B) Idêntica ao Ex. 1

C) Idêntica ao Ex. 1 mais 0,0275% de Protease Ácida II (Amano).

Os frascos contendo estas misturas foram agitados a 100 RPM e a 55°C por 16 horas, depois de processados em uma maneira idêntica ao Exemplo 1. Os rendimentos de solubilização foram:

A) 20,2%

B) 44,0%

C) 48,5%

A adição de protease dá rendimento incrementai acima das enzimas de carboidrase. Exemplo 7

Uso de Estoques de Alimentação Diferentes para o Estágio de Hidrólise Auxiliada por Enzima

a) Café Torrado e Moído Novo Não Tratado (R&G)

O material de partida para este teste foi uma mistura de grãos de Arábica torrados (Colombiano/Central/Brasil). O café foi moído a seco a cerca de 500 mícrons MPS, depois diluído com água a aproximadamente 10% de TS e micro-moído a úmido usando um moinho piloto KDL contendo pérolas de zircônio de 1 mm. A pasta fluida de café foi alimentada ao moinho a uma razão de 0,044 volume do moinho/min usando uma bomba peristáltica. As alíquotas da pasta fluida micro moída foram dispensadas

em frascos e as enzimas adicionadas. As enzimas usadas foram de tipo e concentração idênticas como no Exemplo 1. Os frascos foram agitados a 55°C e 100 rpm por 16 horas, aquecidos a 95°C, imediatamente esfriados a 20°C e processados em uma maneira idêntica ao Exemplo 1, com a exceção de que φ para a microfíltração uma membrana Sepro PVDF-MF (cerca de 0,5 mícron MWCO) um dispositivo de fluxo cruzado de placa plana RO-Ultratech (Fallbrook, CA) foi usado, h) Café Torrado & Moído a Vapor

O material de partida para este teste foi uma mistura de grãos Arábica (Colombiano/Central/Brasil). Os grãos inteiros foram moídos a um tamanho de partícula médio de 800 mícrons usando um moinho de rolos MPE4555. Os pós foram depois pré-umedecidos com água (aprox 40% em peso dos grãos) e depois vaporizados com corrente de baixa pressão (1 a 2 bar ^ manométrico) por 8 a 10 minutos para evaporar os compostos de sabor voláteis do café torrado e moído. Esta corrente de voláteis é condensada e usualmente adicionada de volta ao extrato final antes da secagem. Depois deste processo de vaporização dos sólidos foram identicamente moídos a úmido no estágio 2 do Exemplo 1, com a exceção de que a razão de alimentação para o segundo estágio foi de 0,024 volume de moinho/min. As alíquotas pastas fluidas do Ross e as micromoídas foram

dispensadas em frascos. Enzimas e condições de processamento idênticas como no Exemplo 7a foram usadas, c) Pós Atmosfericamente Extraídos

O material de partida para este teste foi o pó idêntico ao Exemplo 1. Os pós foram moídos a úmido em 2 estágios como no Exemplo 1, com a exceção de que o primeiro estágio foi em um moinho Dispax adaptado com peneiras fma/superfma/superfina (IKA USA). Os pós moídos em Dispax tiveram um MPS de 224 mícrons, enquanto que os pós micromoídos tiveram um MPS de 57,7 mícrons.

Dados do curso de tempo para a hidrólise de Manana

Para o experimento descrito abaixo o material de partida foi pó atmosfericamente extraído que foi moído a úmido em 2 estágios como descrito no Exemplo 7c acima.

Quatro alíquotas das pastas fluidas micro moídas foram dispensadas em frascos e uma mistura de enzimas de tipo e composição idênticos ao Exemplo 1 foram adicionados à pasta fluida micro moída. Os frascos foram agitados a 55°C e 100 rpm por 4, 8, 12 e 16 horas. No final do tempo de reação especificado, os frascos foram processados como anteriormente descrito.

A tabela abaixo mostra a porcentagem do hidrolisado** de

Manana total em vários intervalos de tempo. _

<table>table see original document page 26</column></row><table>

* O valor% está fundamentado na manana no produto final comparada à manana no material de partida;

** As amostras analisadas usando um método de carboidrato total, onde a amostra é hidrolisada usando ácido e depois detecção realizada usando um detector amperométrico pulsado Dionex ED40.

Mesmo em 4 horas, uma proporção considerável da Manana

foi hidrolisada. d) Pós Superaquecidos

O material de partida para este teste foi pós superaquecidos deixados depois da extração com água superaquecida (aprox. 180°C, "pós superaquecidos")·

Os pós superaquecidos foram diluídos com água a aproximadamente 10% de TS e moídos a úmido em dois estágios como anteriormente descrito no Exemplo lc. O efluente do moinho Dispax teve um MPS de 73,5 mícrons e 27,9 mícrons do micromoinho.

As alíquotas da pasta fluida micromoída e uma de pasta fluida Dispax foram dispensadas em frascos e as enzimas adicionadas, o mesmo tipo e níveis como no Exemplo 7a. Os frascos foram agitados a 55°C e 100 rpm por 16 horas, aquecidos a 95°C, imediatamente esfriados a 20°C, depois processados como no Exemplo 7a. As combinações de mananase mais enzimas de celulase testadas deram 14,7% de solubilização incrementai (com base na massa de pós superaquecidos de partida) para a pasta fluida micromoída e 13,6% para a pasta fluida Dispax. O uso de mananase sozinha (0,55%) deu 4,1% de solubilização em pós micromoídos enquanto que um controle micromoído sem enzima deu 2,8%. Resultados

As seguintes tabelas mostram os rendimentos obtidos dos estoques de alimentação diferentes em vários meios de tamanho de partícula.

Usando um complexo de enzima contendo uma mistura 50:50 de enzima com atividade de β-Mananase e enzima com atividade de β- Mananase mais Celulase, idêntica ao Exemplo 1:

<table>table see original document page 27</column></row><table>

Usando uma enzima apenas com atividade de β-Mananase, idêntica ao Exemplo 3:

<table>table see original document page 27</column></row><table> (1)% de rendimento definida como a porcentagem de material solúvel extraído dos grãos de café torrados

A tabela seguinte mostra a manana disponível para a hidrólise e a quantidade de manana hidrolisada quando materiais de alimentação partida diferentes são usados: _

<table>table see original document page 28</column></row><table> Como pode ser observado da tabela acima, a extração de Manana é menos eficaz quando pós esgotados em Arabinogalactana são usados como um material de alimentação para o processo de hidrólise auxiliado por enzima. Ação Sinergística de Enzimas

Quando misturas de enzimas compreendendo celulases e mananases são usadas para tratar café torrado moído a úmido, o efeito da mistura no rendimento de solubilização é aditivo, isto é, o rendimento incrementai obtido tratando-se com celulase mais mananase pode ser responsabilizado totalmente pelo aumento na concentração de celo-oligômero do extrato; não existe nenhuma mudança significante na concentração de mano-oligômero. Isto seria esperado como fundamentado nas divulgações da técnica anterior.

Entretanto, verificou-se que as combinações preferidas de celulases mais mananases dão uma redução aparentemente sinergística no volume físico do resíduo insolúvel obtido depois da separação do extrato, por exemplo, por um processo de separação de massa tal como centrifugação, como mostrado na tabela abaixo. Por exemplo, adicionar as misturas de enzima definidas a seguir FM e FC à BM aumenta o rendimento de solubilização apenas em 13,8% mas o volume de resíduo é reduzido em 32%. O volume físico menor de resíduo facilitaria a separação e recuperação do extrato.

<table>table see original document page 29</column></row><table>

FM = componente de mananase de RS-103; BM = Mannaway 25L; FC = componente de celulase de RS-103; Todas as enzimas a 0,0275% em mistura de pós atmosféricos micromoídos, .55°C, reações de 16 horas; O volume de resíduo é a% de volume inicial depois da centrifugação como previamente descrito.

Exemplo 8

.8a. Pós atmosféricos - Comparação de Moagem a úmido vs. a seco

No Exemplo 1 foi mostrada que quando pós atmosféricos foram moídos a úmido até o tamanho de partícula preferido de 15 a 75 mícrons e incubados com agitação por 16 horas com a combinação de enzima preferida, 0,0275% de cada um de Mannaway mais RS-103, até 51,1% de solubilização podem ser obtidos.

i.Uma amostra dos pós atmosféricos grossos não tratados do Exemplo 1 foi liofilizado e o material seco moído a seco usando um Granulador Ultrafino MPE 660 a um tamanho de partícula médio (MPS) de .70 mícrons. Este material foi empastado em água a 10% de sólidos totais.

ii.Os mesmos pós atmosféricos úmidos foram moídos a úmido em Dispax, a um sólido total de cerca de 10%, como descrito no Exemplo 7c.

iii.Os pós moídos em Dispax de ii. foram micromoídos como anteriormente descritos no Exemplo 7c a uma taxa de alimentação de 0,11 volumes de moinho/min e uma passagem única através do moinho iv. Os pós moídos em Dispax de ii. foram micromoídos como anteriormente descritos no Exemplo 7c a uma razão de alimentação de O5Il volumes de moinho/min mas reciclados através do moinho por 40 min.

A todas das pastas fluídas de cerca de 10% de sólidos total foram adicionadas enzimas idênticas ao Exemplo 1 e as misturas mantidas a 55°C por 16 horas, depois de processadas como no Exemplo 1.

Como mostrado na tabela seguinte, a moagem a úmido foi muito mais eficaz do que a moagem a seco por possibilitar a solubilização enzimática de pós atmosféricos e visto que os MPS moídos a úmido aproximaram-se da faixa preferida, a porcentagem de solubilização aumentou. A moagem a seco de pós atmosféricos, mesmo até o tamanho de partícula preferido, não foi eficaz em permitir a solubilização enzimática.

<table>table see original document page 30</column></row><table>

(a) Agitador Orbital, 100 RPM

.8b. Café torrado - Comparação de Moagem a úmido vs. a seco

O material de partida para esta comparação é grãos de café Arábica.

Para o exemplo de moagem a seco o café foi moído a seco usando um Granulador Ultrafmo MPE 669. O café moído foi depois misturado com água para se obter uma pasta fluida de 10% e deixada macerar por 1 hora antes de realizar a hidrólise da enzima.

Para o exemplo de moagem a úmido o café foi moído a seco a um tamanho de partícula médio (MPS) de cerca de 500 pm e depois diluído com água até aproximadamente 10% de sólidos totais (TS) e micro moído a úmido usando um moinho piloto KDL contendo pérolas de zircônia de 1 mm. A pasta fluida de café foi alimentada ao moinho a uma razão de 0,044 volume de moinho/min usando uma bomba peristáltica.

Alternativamente? o café de 500 mícrons foi moído em Dispax como no Exemplo 7c, adicionando o café a 10% de TS ao líquido circular e a amostragem da pasta fluida moída ambos imediatamente depois que os sólidos foram adicionados ("uma passada") e depois de 5 min reciclo através do moinho.

As alíquotas das pastas fluidas moídas a seco e a úmido foram dispensadas em frascos e as enzimas adicionadas. As enzimas usadas foram idênticas no tempo e concentração ao Exemplo 1. Os frascos foram agitados de 55°C e 100 rpm por 16 horas e depois processadas como anteriormente descrito.

A solubilização na base R&G original é mostrado como% de rendimento na seguinte tabela. Este rendimento é definido como a percentagem de material solúvel extraído dos grãos de café torrados.

<table>table see original document page 31</column></row><table>

(1) Onde (+), tipo de enzima e concentração idênticos como no Exemplo 1.

A solubilização enzimática do café moído a úmido é significantemente maior do que aquela obtida através da moagem a seco. .8c. Moagem a úmido na Presença de Enzimas

Uma pasta fluida de pós atmosféricos de café foi moída a úmido em 2 estágios como no Exemplo 7c., com as seguintes exceções:

i.A pasta fluida foi reciclada através do micromoinho piloto KDL de segundo estágio (o efluente do moinho retornou ao vaso de alimentação) por 30 min, a uma razão de 0,14 volume de moinho/min.

As alíquotas da pasta fluida moída foram dispensadas em frascos e enzimas idênticas ao Exemplo 1 foram adicionadas aos frascos. Os frascos foram agitados a 100 RPM por 16 horas, depois processados identicamente ao Exemplo 1.

ii.As enzimas identicamente ao Exemplo 1 foram adicionadas antes da micromoagem do segundo estágio, depois do que a pasta fluida foi reciclada através do moinho piloto KDL por 30 min a 0,14 volume de moinho/min, mantendo a temperatura em 45°C pela água de resfriamento da alimentação da camisa do moinho. A pasta fluida moída foi depois dispensada em frascos que foram agitados a 100 RPM por 16 horas, depois processadas como no Exemplo 1.

O rendimento de solubilização, com base nos sólidos da pasta fluida totais, foi de 45,8% para (i) e 49,8% para (ii). Um controle sem enzima de (i) foi 20,4% solubilizado. Adicionar as enzimas antes da moagem forneceu rendimento incrementai, presumivelmente pela melhora do contato entre as enzimas e o café. Exemplo 9 (Comparativo).

Redução para a Prática de SUl 597151 - Um Método para fabricar extrato de café TMoscow Technology Institute for Food Industry)

O material de partida para esta comparação foi uma mistura de grãos Robusta moídos a um tamanho de partícula médio de 500 μηι. Aproximadamente 100 g de café moído foram misturados com água em uma razão de 1:20, aquecidos a 90°C e mantidos nesta temperatura por 5 minutos. O pó e o extrato foram separados pela filtração através de papel de filtro Whatman #1.

O pó deste primeiro estágio passa por uma segunda extração usando um complexo de enzima para ajudar na hidrólise. O complexo de enzima foi uma mistura 50:50 de pectinase e β-glicanase. Água foi adicionada a este pó a uma razão de 20:1 e complexo de enzima a um nível de 1% por 100 gramas de matéria seca (DM). Esta pasta fluida resultante foi mantida a 50°C por 60 minutos com agitação contínua. O extrato e pó são separados pela filtração através de papel de filtro Whatman #1.

O estágio seguinte do processo usa os extratos produzidos das duas extrações anteriores como o meio de extração ao invés de água para realizar a extração do novo café torrado e moído. Mais uma vez a razão de extrato para pó de café é de 1:20. As condições de extração são como para o exemplo anterior (aquecido a 90°C e mantido nesta temperatura por 5 minutos). O procedimento acima foi realizado usando um tamanho de moagem de aproximadamente 500 g. A seguir do estágio de extração os pós e os extratos foram separados pela filtração através de papel de filtro Whatman #1.

Os rendimentos obtidos a partir deste processo são mostrados na tabela abaixo:

<table>table see original document page 33</column></row><table> Os experimentos acima também foram repetidos usando uma mistura de grãos Arábica. Os rendimentos obtidos a partir destes experimentos são mostrados na tabela abaixo. O rendimento obtido é consideravelmente menor do que aquele obtido pelo processo desta invenção.

<table>table see original document page 33</column></row><table> Exemplo 10 (Comparativo)

Redução para a Prática da Patente US 4.983.408 - Método para Produzir Extratos de café (Colton; Ralph L)

Grãos de café Arábica foram torrados e extraídos como descrito no Exemplo 1. O pó extraído da extração atmosférica contêm cerca de 30 a 35% de Matéria seca (DM). Os pós parcialmente extraídos foram transferidos a um vaso de pressão onde eles foram submetidos à injeção de vapor direta a 24 bar por um período de 2 minutos.

Uma amostra de 50 g dos pós primários vaporizados foi diluída 1:2 com 100 g de água deionizada e tratados com 0,029% de uma enzima com atividade de Mananase e 0,029% de enzima com atividade de Celulase/Mananase combinados. Uma amostra em duplicata para o tratamento com vapor foi marcada como controle e tratada com 0,058% de água ionizada. As amostras foram misturadas e mantidas estáticas a 5 5 0C por 20 horas. As amostras foram depois aquecidas a 95°C para desativar as enzimas, esfriadas até a temperatura ambiente e centrifugadas a 5.000 rpm por 10 minutos. O sobrenadante foi coletado e uma porção passada através de filtros de seringa tanto de 0,45 mícron quanto de 0,80 mícron (Supor).

O rendimento de extração do estágio de hidrólise de enzima foi calculado com base na concentração de sólidos dos filtrados de 0,45 mícron da quantidade de sólidos no pó vaporizado. Os rendimentos do estágio de hidrólise foram depois adicionados aos rendimentos de extração relatados das extrações com vapor e atmosférica e relatados como o rendimento total para este processo na tabela abaixo.

Um segundo exemplo (IOb) foi reduzido para praticar através do que o café torrado e moído da mistura de Arábica (Colombiano/Central/Brasil) foi misturado com água na razão de 1:2 (água para café) e depois vaporizados a 25 bar manométrico por 4 minutos. Os pós vaporizados foram depois reagidos com RS103 a 45°C por 3 horas. O rendimento resultante e o nível de 5-HMF são incluídos na tabela seguinte.

<table>table see original document page 35</column></row><table> Exemplo 11

Avaliação Sensorial dos Produtos Base desta Invenção

O objetivo deste exemplo é comparar sensorialmente a qualidade dos extratos obtidos pelo processo desta invenção para a qualidade dos extratos obtidos pela hidrólise térmica.

Uma extração atmosférica foi realizada como descrito no Exemplo 1, usando a mesma mistura de café Arábica torrado e moído. Durante este estágio, aproximadamente 25% em peso do grão de café foi extraído como medido pelos sólidos solúveis. Os pós resultantes desta extração foram depois tratados com enzimas como descrito no Exemplo 1. Aproximadamente 38% em peso do grão de café é extraído como medido pelos sólidos solúveis. Para produzir um produto acabado, o extrato de ambos os estágios foi misturado em uma razão em peso de 1:1,5 com base nos sólidos solúveis (extraído do extrato da extração atmosférica do tratamento enzimático).

O teor de sólidos solúveis do extrato combinado foi medido a 5% e foi depois concentrado a 30% de sólidos solúveis usando um evaporador rotativo Heidolph, esta operação foi realizada sob vácuo. O extrato concentrado foi depois seco por congelamento resultando em um produto com teor de umidade final de 1,3%. O extrato de uma extração escalonada e processo de hidrólise térmica da mesma mistura de café Arábica foi concentrada e seca usando o mesmo equipamento e condições como descritos no parágrafo acima. O teor de umidade final deste produto foi de 1,7%.

Os produtos secos foram reconstituídos com água a 75°C para dar uma bebida fervida com concentração de 1,5% de sólidos solúveis. Os provadores de café peritos avaliaram os produtos reconstituídos e perceberam que o produto desta invenção é mais limpo, com menos gosto de vinho e com menos sabores desagradáveis processados do que o produto fabricado usando o processo de hidrólise térmica convencional.

Claims (39)

1. Composição de bebida de café, caracterizada pelo fato de ser destituída de teores significantes de óleo e particulados insolúveis, compreendendo: (a) pelo menos 15% com base no peso total de sólidos de café solúveis de manose total, em que o teor de manose livre é menor do que 50% em peso do teor de manose total, e (b) menor do que 1.000 ppm em uma base de sólidos de café solúveis totais de 5-hidroximetil furfural (5-HMF).

2. Composição de bebida de café de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o teor de manose livre é menor do que 30%, preferivelmente menor do que 20% do peso de manose total.

3. Bebida de café de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o nível de 5-HMF é menor do que 750 ppm, preferivelmente menor do que 500 ppm, mais preferivelmente menor do que250 ppm em peso de sólidos de café.

4. Composição de bebida de café de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de que também compreende celo-oligossacarídeos até um teor de 10% em uma base de * sólidos de café solúveis totais.

5. Composições de bebida de café de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizadas pelo fato de que é desidratado, um café solúvel, um café pronto para beber, uma composição de mistura seca, uma composição de mistura líquida, uma composição congelada ou uma composição concentrada líquida.

6. Composições de bebida de café de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizadas pelo fato de que são essencialmente destituídas de enzima.

7. Processo para produzir um extrato de café solúvel, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas: (i)combinar café torrado e moído com água, (ii)adicionar enzimas de hidrolase, (iii)moer a úmido a um tamanho de partícula médio de cerca de 10 a cerca de 250 μηι, (iv)tratar a mistura de reação expondo-a a uma temperatura na faixa de cerca de 20°C a cerca de 90°C, preferivelmente de cerca de 50°C a cerca de 60°C, e (v)circular a mistura de reação através de um dispositivo de φ separação de membrana semi-permeável de fluxo cruzado onde o extrato de café solúvel é obtido como permeado.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as etapas (ii) e (iii) podem ser realizadas em qualquer ordem, preferivelmente a etapa (ii) é realizada antes da etapa (iii).

9. Processo de acordo com as reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a distribuição acumulativa do tamanho da partícula do café torrado e moído, moído a úmido, compreende cerca de 90% das partículas abaixo de 150 μηι, preferivelmente abaixo de 100 μηι e o mais preferivelmente abaixo de 50 μιη.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 9, caracterizado pelo fato de que uma distribuição multi-modal é moída escalonada ou continuamente até a distribuição do tamanho da partícula desejada.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, caracterizado pelo fato de que o café torrado e moído compreende grãos torrados que foram moídos a um tamanho de partícula médio dentre cerca de 500 a cerca de 5.000 μηι.

12.Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o café moído é pré-tratado para recuperar compostos de aroma que são retidos para serem adicionados de volta mais tarde nos extratos obtidos ou sólidos extraídos.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, caracterizado pelo fato de que o café torrado e moído foi previamente extraído com água e/ou termicamente hidrolisado.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o extrato de café solúvel obtido do pó gasto na etapa (v) é combinado com o extrato de café solúvel que foi obtido no processo de extração do novo café torrado e moído.

15. Processo de acordo com as reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o processo de extração é conduzido a uma temperatura de menos do que 140°C, preferivelmente entre 85°C e 90°C.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 15, caracterizado pelo fato de que o extrato de café solúvel obtido é processado para fabricar café solúvel ou café líquido.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 16, caracterizado pelo fato de que o moer a úmido é realizado em dois estágios, o primeiro estágio levando a um tamanho de partícula médio de cerca de 100 a cerca de 200 μιη e o segundo estágio levando a um tamanho de partícula médio de cerca de 10 a cerca de 150 μηι, preferivelmente de cerca de 15 a cerca de 75 μηι.

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 17, caracterizado pelo fato de que as enzimas carboidrase ou protease são usadas como enzimas de hidrolase.

19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as mananases ou celulases ou uma mistura destas são usadas como enzimas de carboidrase.

20. Processo de acordo com as reivindicações 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que uma combinação de pelo menos uma enzima de mananase, pelo menos uma enzima de celulase e pelo menos uma enzima de protease são usadas.

21.Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que as ditas combinações de enzimas atuam sinergisticamente para reduzir o volume físico de resíduo insolúvel que permanece depois da separação do extrato.

22.Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que as ditas enzimas são essencialmente destituídas de dissacaridases.

23.Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 22, caracterizado pelo fato de que o processo é operado em um modo de batelada.

24.Processo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação é separada em um extrato líquido substancialmente reduzido em matéria insolúvel e uma corrente de matéria insolúvel depois da conclusão essencial da reação enzimática e antes da etapa de separação de membrana.

25.Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 22, caracterizado pelo fato de que o processo é operado em um modo semi-contínuo, em que o permeado é retirado até que o volume de mistura diminua até o ponto em que a sua viscosidade ou a queda de pressão se tornem altas em tal ponto que um pouco de retido seja purgado e a pasta fluida de café nova alimentada e um pouco de enzima nova adicionado.

26.Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 22, caracterizado pelo fato de que o processo é operado continuamente adicionando-se continuamente a pasta fluida de alimentação nova e enzima e continuamente retirando uma purga de retido de volume igual da corrente de reciclo.

27.Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 26, caracterizado pelo fato de que o tamanho de poro da membrana é menor do que 0,8 μm.

28. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 27, caracterizado pelo fato de que a dita separação é realizada com pelo menos 1 a 10% de sólidos de café finos que estão presentes na alimentação ao dispositivo de membrana.

29. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 28, caracterizado pelo fato de que a célula de separação de membrana semi-permeável de fluxo cruzado compreende membranas de microfiltração ou ultrafiltração de corte de peso molecular de cerca de 20.000 a cerca de 100.000, preferivelmente de cerca de 30.000 a cerca de 50.000.

30. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 29, caracterizado pelo fato de que a célula de separação de membrana semi-permeável de fluxo cruzado compreende uma unidade de filtração de fibra oca ou uma unidade enrolada em espiral ou uma unidade de placa plana.

31. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 30, caracterizado pelo fato de que a separação de membrana ocorre em dois estágios, em que o permeado da célula de separação de membrana semi- permeável de fluxo cruzado é ainda processado em uma segundo estágio da célula de ultrafiltração de fluxo cruzado de corte de peso molecular de cerca de 20.000 a cerca de 100.000, preferivelmente de cerca de 30.000 a cerca de 50.000.

32. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 31, caracterizado pelo fato de que os pós depois da extração enzimática são pós-tratados por uma segunda reação enzimática usando galactanase e/ou um estágio de hidrólise térmica a uma temperatura entre IOO0C e 180°C.

33. Processo de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que a galactanase é adicionada depois que cerca de 75% da manana foi hidrolisada.

34. Processo de acordo com as reivindicações 31 ou 32, caracterizado pelo fato de que os pós são separados em uma etapa de separação convencional e/ou em uma etapa de separação de membrana.

35. Processo de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o extrato obtido é combinado com outros extratos obtidos nos processos como definidos em qualquer uma das reivindicações de 7 a 34.

36. Extrato de café solúvel, caracterizado pelo fato de ser obtenível pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações de 7 a 35.

37. Processo para produzir extrato de café solúvel, caracterizado pelo fato de ser obtenível como definido nas reivindicações de 7 a 35, contendo menos do que 1.000 ppm de 5-IMF.

38. Composição de bebida ou que não seja bebida de café, caracterizada pelo fato de que são essencialmente destituídas de resíduos de enzima.

39. Composição de bebida ou que não seja bebida de café, caracterizada pelo fato de que compreendem o extrato de café solúvel como definido na reivindicação 36.