專利名稱：具有改進(jìn)的顆粒裝填特性的咖啡產(chǎn)品的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的顆粒裝填特性的粒狀咖啡產(chǎn)品的制備。
烤制和研磨的咖啡產(chǎn)品常常按照堆密度來分類，例如低密度或高密度咖啡。低密度咖啡往往制造成本低，因?yàn)樘顫M一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的咖啡瓶需要較少重量的咖啡。相反，高密度咖啡往往是較貴的并且被作為具有“慢速焙烤香味”的“傳統(tǒng)”咖啡出售。
從歷史上看，咖啡堆密度(例如填實(shí)的堆密度)一直主要受生豆焙烤速度和程度的控制。例如，較高的堆密度可以通過使咖啡豆焙烤成深色或者通過使咖啡豆進(jìn)行長時(shí)間的焙烤來達(dá)到。相反，低的堆密度可以通過使咖啡豆焙烤成淡的焙烤色或通過使咖啡豆經(jīng)過短暫的焙烤來獲得。
然而，通過控制焙烤來控制堆密度可產(chǎn)生不希望有的或妥協(xié)的結(jié)果。為改善香味的最佳生豆焙烤條件往往與為達(dá)到特定的目標(biāo)堆密度的最佳焙烤條件并不相關(guān)。例如，為獲得高密度的咖啡，目標(biāo)是深的焙烤色，但深的焙烤豆有過度的或燒焦的香味?？梢允褂幂^長的焙烤時(shí)間，但這趨于增加制造成本。
在授予Leppla等人的轉(zhuǎn)讓給The Procter & Gamble Company的于1993年7月13日公布的美國專利US5227188中描述了一種通過非焙烤的手段控制堆密度的方法。所公開的方法包括按嚴(yán)格的重量比混合和壓實(shí)較大和較小直徑的咖啡顆粒。較小的顆粒更密集地裝在較大顆粒之間，這樣增加了堆密度。在該專利方法中的混合和壓實(shí)步驟可在為獲得特定的目標(biāo)堆密度所需的范圍內(nèi)變化。
人們一直需要提供其它的通過非焙烤手段控制堆密度的方法。從而本發(fā)明的一個(gè)目的是通過借助壓實(shí)力改變細(xì)小咖啡顆粒的顆粒形態(tài)來提供這樣一種方法，這樣改進(jìn)它們的顆粒裝填特性。本發(fā)明的另一目的是提供一種粒狀咖啡產(chǎn)品，該產(chǎn)品顯示出獨(dú)特的和改進(jìn)的顆粒裝填特性。
在方法方面，本發(fā)明涉及一種制造具有改進(jìn)的顆粒裝填特性的粒狀咖啡產(chǎn)品的方法。在本方法的第一步驟中，得到粒徑小于約600微米的細(xì)小咖啡顆粒。在第二步驟中，細(xì)小顆粒受到壓實(shí)力的作用。在壓實(shí)過程中，堆密度增加至少約0.05gm/cc，增到約0.40和約0.70gm/cc之間。這些細(xì)小咖啡顆粒在粒狀咖啡產(chǎn)品中更有效地填充。作為一種增加或控制堆密度的手段，這些壓實(shí)的顆粒可以與其它咖啡產(chǎn)品如焙烤和研磨的咖啡混合。
在產(chǎn)品方面，本發(fā)明包括有平均粒徑小于約600微米且壓實(shí)后堆密度在約0.40和約0.70gm/cc之間的細(xì)小咖啡顆粒。該產(chǎn)品的進(jìn)一步的特征是分別表示在

圖1和2中的它的獨(dú)特的等密度和等調(diào)制固體構(gòu)形，隨著其中的壓實(shí)的細(xì)粒百分比的增加調(diào)制固體和堆密度增加。
附圖簡述這里的圖全是三元圖。這樣的圖一般在Pbase Diagrams for Ce-ramists，Pg.9—10(1947)中由F.P.Hall和H.Insley進(jìn)行過描述，該文獻(xiàn)在此作為參考。三個(gè)軸的每一個(gè)表示一種三元顆粒混合物的一個(gè)咖啡顆粒部分(基于顆粒大小)。這些圖中表示的三種顆粒部分是1)留在20目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)上的部分，2)通過20目并留在30目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)上的部分，和3)通過30目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的部分(在此稱為“咖啡細(xì)粒，”)。在圖上，點(diǎn)“A”表示一種含有100％的20目上顆粒的顆?；旌衔?，點(diǎn)“B”表示一種含有100％通過20且并在30目上的顆粒的顆?；旌衔铮忘c(diǎn)“C”表示一種含有100％通過30目的顆粒的顆?；旌衔?。在三元軸內(nèi)的是標(biāo)記出恒定的堆密度區(qū)的等密度恒值線。在圖2和8中，等密度線被等調(diào)制固體線代替。三元顆?；旌衔镉擅總€(gè)圖上的一個(gè)加重的點(diǎn)(·)表示，由所述混合物形成每個(gè)圖。
圖1和2分別是等密度和等調(diào)制固體三元圖。這些圖明確表示出其中的咖啡產(chǎn)品的等密度和等調(diào)制固體構(gòu)形。
圖3是一種常規(guī)的13盎司焙烤且研磨的咖啡的等密度三元圖。
圖4是一種含有由25％未壓實(shí)的細(xì)粒和75％焙烤且研磨的咖啡組成的混合物的咖啡產(chǎn)品的等密度三元圖?；旌衔镏械乃?5％的細(xì)粒的堆密度為0.38gm/cc。
圖5是一種含有由25％壓實(shí)的細(xì)粒和75％焙烤且研磨的咖啡組成的混合物的咖啡產(chǎn)品的等密度三元圖。所述25％的細(xì)粒被單獨(dú)壓實(shí)并且有約0.52gm/cc的壓實(shí)后密度。
圖6是一種含有由25％壓實(shí)的細(xì)粒和75％焙烤且研磨咖啡組成的混合物的咖啡產(chǎn)品的等密度三元圖。所述25％的細(xì)粒被單獨(dú)壓實(shí)并且有0.58％gm/cc的壓實(shí)后密度。
圖7是一種含有由25％壓實(shí)的細(xì)粒和75％焙烤且研磨咖啡組成的混合物的咖啡產(chǎn)品的等密度三元圖。所述25％的細(xì)粒被單獨(dú)壓實(shí)并且有0.64％gm/cc的壓實(shí)后密度。
圖8是一種用于形成圖7的等密度三元圖的咖啡產(chǎn)品的等調(diào)制固體三元圖。
圖9是一種由25％細(xì)粒和75％焙烤且研磨咖啡組成的混合物的等密度三元圖。該混合物已被壓實(shí)成密度為0.46gm/cc。
圖10是一種用于形成圖9的但用未壓實(shí)的30目上的顆粒代替相似大小的壓實(shí)的顆粒部分的咖啡產(chǎn)品的等密度三元圖。
圖11是一種用于形成圖9的但用未壓實(shí)的細(xì)粒代替壓實(shí)的細(xì)粒部分的咖啡產(chǎn)品的等密度三元圖。
這里的咖啡產(chǎn)品的制備包括壓實(shí)咖啡細(xì)粒以改變它們的顆粒形態(tài)。改變后的細(xì)粒改進(jìn)了顆粒裝填特性，例如所述顆粒更有效地在它們自身之間以及其它咖啡顆粒之間填充，同時(shí)還保持流動(dòng)性。這些改變后的細(xì)粒優(yōu)選與其它粒狀咖啡產(chǎn)品混合，作為一種增加或控制咖啡混合物的堆密度的手段。本發(fā)明的咖啡產(chǎn)品可以用其等密度和等調(diào)制固體構(gòu)形來表征。這些構(gòu)形在圖1和2中以等密度和等調(diào)制固體三元圖表示。
正如這里所用的，所有的咖啡物料和產(chǎn)品包括固體咖啡提取物，除非另外說明，它們是粒狀的并由焙烤的生咖啡豆獲得。
正如這里所用的，術(shù)語“密度”是指堆密度。這里的密度或堆密度值可以通過常規(guī)手段測量，可以填實(shí)的堆密度值表示。
正如這里所用的，“調(diào)制固體值”是指由19.2克焙烤的咖啡產(chǎn)品用自動(dòng)滴流咖啡制造機(jī)調(diào)制的10杯咖啡得到的調(diào)制固體。
這里所指的所有顆粒篩網(wǎng)是基于U.S.Standard Sieve ScreenSeries。
正如這里所用的，“壓實(shí)的細(xì)?！笔侵钙骄叫∮诩s600微米，堆密度在約0.40和約0.70gm/cc之間的咖啡物料，而且該物料已經(jīng)過壓實(shí)使得顆粒的形態(tài)發(fā)生變化。
正如這里所用的，“等密度”是指在圖1，3—7和9—11中的三元圖上的堆密度等值線，該線標(biāo)示出恒定堆密度值的區(qū)域。
正如這里所用的，“等調(diào)制固體”是指在圖2和8中的三元圖上的調(diào)制固體等值線，該線標(biāo)示出可得到恒定調(diào)制固體值的區(qū)域。
除非另外指明，所有這里的比值和百分比均基于重量。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的咖啡產(chǎn)品的制備。
A.等密度和等調(diào)制固體三元圖這里的咖啡產(chǎn)品的特征以其等密度和等調(diào)制固體分布來表示。這些分布以分別用圖1和2中提出的等密度和等調(diào)制固體三元圖表示。這里的所有等密度和等調(diào)制固體三元圖由后面描述的Standish和Yu氏回歸分析法制成。
等密度三元圖可以通過經(jīng)驗(yàn)測量和標(biāo)示各種多顆粒咖啡混合物的堆密度來制成。這是一種很費(fèi)事的方法。從而，優(yōu)選的標(biāo)示出這些三元圖并預(yù)測顆粒裝填性能的是數(shù)學(xué)方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選的數(shù)學(xué)方法是由N.Standish和A.Yu介紹的統(tǒng)計(jì)方法(回歸分析)，他們的文獻(xiàn)Porosity Calculations of Ternary Mixtures of Particles，49 Pow-der Technology，249—253(1987)在此作為參考。另外，這種方法只需要7個(gè)經(jīng)驗(yàn)測量值來產(chǎn)生三元圖的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
如表1所示，由該數(shù)學(xué)方法預(yù)測的堆密度值與測量的堆密度關(guān)聯(lián)得很好。表1中所搜集的是取自圖4—7中的等密度三元圖的數(shù)據(jù)。用于產(chǎn)生表1中的數(shù)據(jù)的四種咖啡產(chǎn)品的每一種含有25％的咖啡細(xì)粒部分和75％的焙烤且研磨的咖啡部分。所述75％的焙烤且研磨的咖啡部分還含有常規(guī)量的研磨細(xì)粒(從而總的細(xì)粒在25％以上)。壓實(shí)的或未壓實(shí)的所述25％咖啡細(xì)粒部分的堆密度對(duì)于每種產(chǎn)品是不同的。在I—V欄中的數(shù)據(jù)是四種咖啡產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)測量值。欄VI有取自等密度三元圖的預(yù)測的堆密度值。欄V值(測量密度)和相應(yīng)的欄VI值(預(yù)測密度)相差在約2％以內(nèi)。
表1由Standish和Yu氏回歸分析法產(chǎn)生的測量堆密度與預(yù)測堆密度的關(guān)聯(lián)
Standish和Yu氏數(shù)學(xué)回歸法在此適用于產(chǎn)生等密度三元圖。等密度三元圖有助于明確表示這里的咖啡產(chǎn)品。這些圖還可被用于預(yù)測各種咖啡顆?；旌衔锏亩衙芏?，每種混合物由其粒徑分布限定。在產(chǎn)生這些圖的數(shù)據(jù)點(diǎn)過程中，粒狀咖啡產(chǎn)品被篩分成三個(gè)顆粒部分，1)在20目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)上的，2)通過20目但在30目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)上的，和3)通過30目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的(咖啡細(xì)粒)。然后通過常規(guī)技術(shù)取得每個(gè)篩分顆粒部分的、這些部分的50/50混合物和所有部分的等份混合物的填實(shí)堆密度測量值。這樣對(duì)于每種咖啡產(chǎn)品取得總共7個(gè)堆密度測量值。然后，限定三元圖上的等密度線的數(shù)據(jù)點(diǎn)(堆密度值)通過Standish和Yu統(tǒng)計(jì)法計(jì)算出。該方法還用于產(chǎn)生圖2和8中的等調(diào)制固體三元圖。
B.咖啡細(xì)粒這里的咖啡產(chǎn)品包含已受到后面描述的壓實(shí)力作用的咖啡細(xì)粒。壓實(shí)前的這些細(xì)?？捎晒暮统Ｒ?guī)的手段如研磨、碾磨、或壓成片狀的焙烤咖啡豆提供。
這里所用的咖啡細(xì)粒的平均粒徑小于約600微米。這些細(xì)粒還可被表征為可以通過30目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)。這里適用的咖啡細(xì)粒包括由焙烤的咖啡豆得到的咖啡片、研磨咖啡、片狀咖啡細(xì)粒、固體咖啡提取物(如可溶咖啡粉末)及其混合物。這里還可以使用細(xì)小的食品顆粒，例如菊苣和其它咖啡添加物或替代物。
C.壓實(shí)在這里的本方法的一個(gè)基本步驟中，咖啡細(xì)粒受到改變細(xì)粒顆粒形態(tài)的壓實(shí)力作用，這樣改進(jìn)它們的顆粒裝填效率。
特別是，選擇的咖啡細(xì)粒受到足以使它們的堆密度增加至少約0.05gm/cc，典型地至少約0.05至約0.2gm/cc的壓實(shí)力。所述增加的程度當(dāng)然取決于壓實(shí)前的咖啡細(xì)粒的堆密度和所希望的壓實(shí)后目標(biāo)密度。壓實(shí)前咖啡細(xì)粒的典型堆密度在約0.30和約0.39gm/cc之間。從而，壓實(shí)后的細(xì)粒的堆密度為約0.40至約0.70gm/cc，優(yōu)選約0.50至約0.70gm/cc，最優(yōu)選約0.60至約0.70gm/cc。
適合的壓實(shí)力類型是增加細(xì)粒的堆密度而基本上不使顆粒內(nèi)的細(xì)胞壁變形。例如咖啡碾磨和成片操作一般會(huì)給咖啡顆粒施加引起細(xì)胞壁變形或破裂的力。這樣的力不希望用于此處。
可以使用任何可施加如上述所需要的力以增加堆密度并改變顆粒形態(tài)的壓實(shí)裝置。適用的裝置包括一般用于劇烈混合的那些。這些裝置提供顆粒與顆粒高度相互作用形式的高剪切混合。適用的裝置的例子包括雙和單葉輪混合器，例如由Teledyne制造的ReadcoMixer。這些混合器裝有至少一個(gè)在靜止的殼體內(nèi)帶有葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)軸?？稍陟o止殼體內(nèi)使用代替轉(zhuǎn)動(dòng)軸/葉片的雙轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋如雙螺旋擠壓器。
壓實(shí)時(shí)間一般在約30秒至約3分鐘的范圍，更典型地是從約30秒至約1分鐘?？梢允褂幂^長時(shí)間但通常是不必要的。應(yīng)當(dāng)控制壓實(shí)時(shí)間使得在壓實(shí)過程中咖啡內(nèi)不產(chǎn)生過量的熱。壓實(shí)熱可引起臭味產(chǎn)生。它還可能熔化顆粒內(nèi)的咖啡油，這可以導(dǎo)致附著到壓實(shí)裝置上的粘性附聚物并干擾其中的過程。壓實(shí)熱可以通過控制壓實(shí)時(shí)間和通過保持冷的壓實(shí)環(huán)境(例如低于周圍溫度)來減至最少。冷的壓實(shí)溫度可以通過使該裝置裝上低溫介質(zhì)或環(huán)境夾套。一般地，使用從約10℃至約20℃的溫度。
咖啡細(xì)?？梢詥为?dú)壓實(shí)或與其它咖啡顆粒一起壓實(shí)。壓實(shí)操作可以包含單個(gè)壓實(shí)步驟或一系列壓實(shí)步驟。在最初的壓實(shí)步驟中，咖啡細(xì)粒優(yōu)選單獨(dú)壓實(shí)，與其它咖啡顆粒分開。在最初的壓實(shí)后，分開的細(xì)?？膳c焙烤且研磨的咖啡混合以達(dá)到所希望的目標(biāo)密度，或者該混合物優(yōu)選可被進(jìn)一步壓實(shí)以達(dá)到目標(biāo)密度。后續(xù)的壓實(shí)操作(如最初的壓實(shí)后)的壓實(shí)時(shí)間典型地在0秒和約1分鐘之間，更典型地在約20和約30秒之間。重要的是使這些后續(xù)的壓實(shí)時(shí)間減至最少以減小或避免焙烤的咖啡在壓實(shí)過程中發(fā)生香味損失。有待后續(xù)壓實(shí)的顆粒混合物典型地包括較大的咖啡顆粒(如30目篩上的)，這種顆粒比咖啡細(xì)粒更容易產(chǎn)生壓實(shí)誘導(dǎo)的香味損失。壓實(shí)熱可以破壞或驅(qū)走咖啡揮發(fā)物，這些揮發(fā)物存在于該混合物內(nèi)的較大顆粒中。由于咖啡細(xì)粒典型地只有很少或沒有香味，所以壓實(shí)它們不會(huì)引起或者只引起很少香味損失。后續(xù)的壓實(shí)時(shí)間可以通過利用已被壓實(shí)到最大密度如0.50至0.70gm/cc的咖啡細(xì)粒減至最少或消除。同樣，后續(xù)的壓實(shí)時(shí)間可以通過利用咖啡產(chǎn)品中更多的壓實(shí)后細(xì)粒來減至最少或消除。
含有壓實(shí)后的細(xì)粒和焙烤且研磨的咖啡的混合物的后續(xù)壓實(shí)可進(jìn)一步改進(jìn)顆粒裝填效率。在這樣的混合物中的顆粒特別是壓實(shí)的細(xì)粒的形態(tài)可被進(jìn)一步改變以使咖啡顆粒更有效地裝填在一起。除了改變顆粒形態(tài)外，后續(xù)的壓實(shí)操作還可以使壓實(shí)后的細(xì)?；旌锨叶ㄎ辉谄渌嚎厩已心サ目Х阮w粒之間。這樣可以得到較高的堆密度并且較少量的壓實(shí)細(xì)粒用于達(dá)到目標(biāo)密度。
使咖啡細(xì)粒的壓實(shí)密度最大化的優(yōu)點(diǎn)可以通過比較圖4—7中的等密度三元圖來了解到。這些圖由含有25％咖啡細(xì)粒部分和75％常規(guī)焙烤且研磨的咖啡部分的焙烤且研磨的咖啡產(chǎn)品得到。所述75％的部分還含有常規(guī)量的研磨咖啡細(xì)粒(約20％)。用于制成圖4的圖形的咖啡產(chǎn)品25％的咖啡細(xì)粒部分是未壓實(shí)的，且有0.38gm/cc的堆密度。在其它咖啡產(chǎn)品中，細(xì)粒已單獨(dú)壓實(shí)成分別為0.52gm/cc(圖5)、0.58gm/cc(圖6)和0.64gm/cc(圖7)的堆密度，然后與75％的焙烤且研磨部分混合。從這四種圖還可看到，隨著25％的咖啡細(xì)粒部分被壓實(shí)并且壓實(shí)后的密度增加，等密度線的數(shù)量也增加。結(jié)果是，可看到為達(dá)到任何目標(biāo)密度所需的壓實(shí)后細(xì)粒部分隨著壓實(shí)咖啡細(xì)粒的密度增加而降低。
下表2包含由圖4—8中的等密度三元圖中取得的數(shù)據(jù)。表2還提供含有25％咖啡細(xì)粒部分的一種咖啡產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，其中細(xì)粒是最初壓實(shí)成密度為0.64gm/cc的固體咖啡提取物。
表2焙烤且研磨的咖啡產(chǎn)品
由表2，欄III還可看到，為達(dá)到如0.46gm/cc的目標(biāo)密度所需的壓實(shí)細(xì)粒部分隨著細(xì)粒的壓實(shí)密度增加而減少。由欄V可看出，咖啡產(chǎn)品的后續(xù)壓實(shí)特別適用于降低為達(dá)到目標(biāo)密度所需的壓實(shí)細(xì)粒的量。例如，為了用密度為0.64gm，/cc的壓實(shí)細(xì)粒達(dá)到0.46gm/cc目標(biāo)密度，咖啡產(chǎn)品必須含有44—52％的壓實(shí)細(xì)粒。通過后續(xù)壓實(shí)咖啡產(chǎn)品約1分鐘，為達(dá)到0.46gm/cc的目標(biāo)密度所需的壓實(shí)細(xì)粒減少到15—18％。當(dāng)壓實(shí)細(xì)粒含有固體咖啡提取物時(shí)后續(xù)的壓實(shí)更有用。例如，為用壓成0.66gm/cc的咖啡提取物達(dá)到0.46gm/cc目標(biāo)密度，咖啡產(chǎn)品必須含有49％至63％的壓實(shí)提取物。通過后續(xù)壓實(shí)由壓實(shí)細(xì)粒制得的咖啡產(chǎn)品約1分鐘，為達(dá)到0.46gm/cc目標(biāo)密度所需的壓實(shí)提取物的量減少到10—16％。
這里的咖啡產(chǎn)品優(yōu)選含有最小量的為達(dá)到目標(biāo)密度所需的壓實(shí)細(xì)粒。盡可能地減少壓實(shí)細(xì)粒能改進(jìn)產(chǎn)品外觀和流動(dòng)性，例如它看起來和流動(dòng)更象常規(guī)焙烤且研磨的咖啡。使該量最小還可隨后增加產(chǎn)品中未壓實(shí)的或在30目上的較大的咖啡顆粒的量。
D.咖啡產(chǎn)品本發(fā)明的咖啡產(chǎn)品含有這里所述的壓實(shí)細(xì)粒，并且表現(xiàn)出分別在圖1和2中提出的等密度和等調(diào)制固體分布。
咖啡產(chǎn)品優(yōu)選進(jìn)一步包括其它咖啡顆粒類型如焙烤且研磨的咖啡、片狀咖啡、片狀咖啡細(xì)粒、聚結(jié)的咖啡、固體咖啡提取物、及其混合物。所述其它種咖啡顆?？墒菈簩?shí)的或未壓實(shí)的。壓實(shí)的細(xì)粒和可任意選擇的其它咖啡顆粒類型可以通過公知的或常規(guī)的手段混合到一起以達(dá)到所希望的目標(biāo)密度。很少或不需要另外的壓實(shí)操作。
本發(fā)明的一個(gè)重要方面是粒狀咖啡產(chǎn)品的堆密度可以通過該咖啡產(chǎn)品中使用這些壓實(shí)的細(xì)粒來控制或增加。目標(biāo)堆密度可以通過調(diào)節(jié)加到咖啡產(chǎn)品中的壓實(shí)的或未壓實(shí)的細(xì)粒的量和密度來控制。這樣，通過以這種方式控制細(xì)粒的量和密度，可以達(dá)到目標(biāo)堆密度而不是完全靠生豆焙烤來控制堆密度。
優(yōu)選的壓實(shí)的細(xì)粒和焙烤且研磨的咖啡，更優(yōu)選的未壓實(shí)的焙烤且研磨的咖啡和壓實(shí)的細(xì)粒，含有從約1％至約99％、更優(yōu)選從約15％至約60％和最優(yōu)選從約20％至約40％的壓實(shí)細(xì)粒，和從約1％至約99％、更優(yōu)選從約40％至約85％、最優(yōu)選從約60％至約80％的焙烤和研磨的咖啡。含有未壓實(shí)的焙烤且研磨的咖啡的混合物用常規(guī)的氣相層析技術(shù)測量時(shí)顯示出更強(qiáng)烈的罐的上部空間香味。
這里的壓實(shí)細(xì)粒還可以用于USP5227188中描述的壓實(shí)方法中。該專利方法涉及與在此所述的相同或相似的壓實(shí)裝置。在使用該專利方法時(shí)，壓實(shí)的細(xì)粒以臨界重量比與焙烤且研磨的咖啡混合，然后按該專利方法增密。
這里的咖啡產(chǎn)品中的壓實(shí)細(xì)粒顯示出改進(jìn)的顆粒裝填特性。即，壓實(shí)的細(xì)粒更有效地填充在它們自身之間以及其它種類的顆粒之間，而同時(shí)保持顆粒流動(dòng)性。我們相信這里所述的壓實(shí)影響顆粒形態(tài)，這可能是通過使尖的顆粒突起物變圓來影響的。這種圓細(xì)顆粒更有效地配合在一起。當(dāng)較大的咖啡顆粒受到壓實(shí)力時(shí)，它們顯示出相似的形態(tài)改變即變圓。然而，不象細(xì)粒的形態(tài)改變，較大顆粒的改變出人意料地幾乎不影響堆密度。重要的是注意到正是這種變化了的顆粒形態(tài)而不僅僅是細(xì)小咖啡顆粒的壓實(shí)提供了改進(jìn)的顆粒裝填特性。引進(jìn)壓實(shí)的細(xì)粒之間的空間的壓實(shí)細(xì)粒的輕度混合將不降低它們的顆粒裝填特性，即顆粒仍是顯示出相同的改進(jìn)顆粒裝填特性。
這里的咖啡產(chǎn)品的另一個(gè)出人意料的方面是它的堆密度和壓實(shí)的咖啡細(xì)粒部分之間的關(guān)系。公知的是隨著焙烤且研磨的咖啡中的咖啡細(xì)粒部分增加，咖啡的堆密度會(huì)降低。公知的是研磨的咖啡細(xì)粒是輕的粉末，它只降低堆密度。相反，隨著壓實(shí)的咖啡細(xì)粒部分在這里的咖啡產(chǎn)品中的增加，堆密度實(shí)際上會(huì)增加。
這里的咖啡產(chǎn)品的另一個(gè)出人意料的方面是它的堆密度、壓實(shí)細(xì)粒部分以及調(diào)制產(chǎn)量之間的關(guān)系。公知的是隨著咖啡細(xì)粒部分增加和堆密度的降低調(diào)制產(chǎn)量增加?？Х燃?xì)粒典型地提供增加的調(diào)制固體(以及調(diào)制產(chǎn)量)，同時(shí)還起降低堆密度的作用。然而，本發(fā)明的壓實(shí)的細(xì)粒提供增加的調(diào)制固體，同時(shí)還增加堆密度。這樣，可以制得有意外的高堆密度和調(diào)制產(chǎn)量的焙烤且研磨的咖啡產(chǎn)品。
為了明確限定這里的咖啡產(chǎn)品，圖1中的等密度三元圖定義的特性是堆密度和咖啡產(chǎn)品中的咖啡細(xì)粒部分之間的關(guān)系。隨著咖啡細(xì)粒部分的增加，堆密度也增加。在圖1中，堆密度從等密度線D1到Dx是增加的，其中X是等密度線數(shù)?？Х犬a(chǎn)品中的咖啡細(xì)粒部分從等密度線D1到Dx也是增加的。在表征這里的咖啡產(chǎn)品時(shí)這些等密度線的精確的數(shù)和位置并不是關(guān)鍵的。
這里的咖啡產(chǎn)品的等密度構(gòu)形明顯不同于常規(guī)的焙烤且研磨的咖啡的等密度構(gòu)形。圖3表示可商購的13盎司焙烤且研磨的咖啡的等密度構(gòu)形。相反，圖7表示本發(fā)明的含有約25％壓實(shí)的細(xì)粒(壓實(shí)的密度為0.64gm/cc)和約75％未壓實(shí)的焙烤且研磨的咖啡的咖啡產(chǎn)品的等密度構(gòu)形。由圖7的三元圖可看出這里的咖啡產(chǎn)品的堆密度將隨著壓實(shí)的細(xì)粒部分的增加而增加。相反，圖3的圖(常規(guī)的13盎司咖啡的)上的堆密度值不一定隨著咖啡細(xì)粒部分的增加而增加。
為了明確限定這里的咖啡產(chǎn)品，圖2中的調(diào)制固體三元圖所定義的特性是調(diào)制固體和咖啡細(xì)粒部分之間的關(guān)系。隨著壓實(shí)的細(xì)粒部分增加，可得到的調(diào)制固體和堆密度也增加。在圖2中，可得到的調(diào)制固體從等調(diào)制固體線B1至Bx是增加的，其中X是等調(diào)制固體線數(shù)目。這些等調(diào)制固體線的準(zhǔn)確的數(shù)目和位置在表征這里的咖啡產(chǎn)品時(shí)并不是關(guān)鍵的。不象常規(guī)的焙烤且研磨的咖啡產(chǎn)品，這里的咖啡產(chǎn)品隨著堆密度和咖啡細(xì)粒部分的增加，其中可得到的調(diào)制固體增加。
本發(fā)明的咖啡產(chǎn)品的制備由下列實(shí)施例來闡明。
實(shí)施例1第一批焙烤過的咖啡豆在一個(gè)Gump研磨機(jī)中研磨使約55％的咖啡可通過20目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)(典型地被稱為常規(guī)研磨)。研磨后的咖啡堆密度為約0.38gm/cc。第二批焙烤過的咖啡豆在一個(gè)Gump研磨機(jī)中細(xì)磨，使得約98％的咖啡可通過30目美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)(典型地稱為細(xì)磨)。細(xì)磨咖啡的堆密度為約0.35gm/cc。
細(xì)磨咖啡在一種布雷本登粉料試驗(yàn)儀中受到壓實(shí)力，所述試驗(yàn)儀有一種曲拐式攪拌裝置。該粉料試驗(yàn)儀是一種分析裝置，典型地用于面團(tuán)展開以測量輸入功和葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。壓實(shí)后細(xì)粒堆密度為0.64gm/cc。壓實(shí)后細(xì)粒和未壓實(shí)的咖啡(來自第一批)以細(xì)粒與未壓實(shí)咖啡為1∶3的比率混合到一起。不進(jìn)行進(jìn)一步壓縮，該混合物堆密度為約0.44gm/cc。用Standish和Yu氏回歸分析法由該混合物制得等密度和等調(diào)制固體三元圖。為得到該法所需的七個(gè)經(jīng)驗(yàn)測量值，通過常規(guī)方法以填實(shí)的堆密度測得堆密度值。調(diào)制固體由10杯咖啡測得，所述咖啡是由19.2gm咖啡混合物用自動(dòng)滴流咖啡制造機(jī)調(diào)制而成的。
所得到的等密度和等調(diào)制固體三元圖分別示于圖7和8中。
實(shí)施例2按實(shí)施例1制備目標(biāo)密度為約0.44gm/cc的咖啡產(chǎn)品。然后該產(chǎn)品受到壓實(shí)力(也如實(shí)施例1所述)約1分鐘。所得到的壓實(shí)的咖啡產(chǎn)品堆密度為約0.49gm/cc。
實(shí)施例3如實(shí)施例2制備咖啡產(chǎn)品，不同的是壓實(shí)的細(xì)粒是壓實(shí)的固體咖啡提取物而不是研磨的咖啡細(xì)粒。所得到的壓實(shí)的咖啡產(chǎn)品堆密度為約0.56gm/cc。
實(shí)施例4進(jìn)行下述操作以表明顆?；旌衔镏械膲簩?shí)的咖啡細(xì)粒控制堆密度。相反，下述操作還表明受到壓實(shí)力的其它咖啡顆粒(30目上顆粒)出人意料地幾乎不影響堆密度。
(a)借助常規(guī)手段將兩個(gè)咖啡顆粒部分，即25％咖啡細(xì)粒和75％焙烤且研磨的咖啡(55％通過20目美國標(biāo)準(zhǔn)篩)混合到一起。不進(jìn)行壓實(shí)，該混合物堆密度為約0.39gm/cc。然后該混合物被壓實(shí)成堆密度為0.46gm/cc。壓實(shí)裝置和過程參數(shù)與實(shí)施例1中所述的相同。由該壓實(shí)后產(chǎn)品制得等密度三元圖。該圖示于圖9中。其中等密度構(gòu)形表明隨著咖啡細(xì)粒部分增加堆密度值增加。
(b)用未壓實(shí)的30目上的咖啡顆粒代替壓實(shí)混合物中的30目美國標(biāo)準(zhǔn)篩上的顆粒部分，制得第二個(gè)等密度三元圖。該圖示于圖10中，等密度構(gòu)形在一定程序上保持圖9中的不變，也就是說隨著咖啡細(xì)粒部分的增加堆密度值仍增加。
(c)用未壓實(shí)的細(xì)粒代替咖啡細(xì)粒，制得第三個(gè)等密度三元圖。該圖示于圖11中。由于未使用壓實(shí)的細(xì)粒，等密度構(gòu)形大大地改變了。堆密度值不再隨著咖啡細(xì)粒部分的增加而增加。等密度構(gòu)形即使它仍含有壓實(shí)的30目上顆粒，相對(duì)(a)中的改變也是如此。從而，壓實(shí)的30目上顆粒的存在幾乎不影響堆密度。相反，正是壓實(shí)的通過30目的顆粒(咖啡細(xì)粒)的存在控制堆密度。
權(quán)利要求
1.具有改進(jìn)的顆粒裝填特征的粒狀咖啡產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括有壓實(shí)的堆密度為0.40至0.70gm/cc，優(yōu)選0.50至0.70gm/cc，且平均粒徑小于約600微米的細(xì)小咖啡顆粒，其中咖啡產(chǎn)品的等密度構(gòu)形如圖1中的等密度三元圖所示，圖上所表示的任何三元顆?；旌衔锏亩衙芏戎惦S著所述咖啡產(chǎn)品中的細(xì)小咖啡顆粒部分的增加而增加，和其中咖啡產(chǎn)品的等調(diào)制固體構(gòu)形如圖2中等調(diào)制固體三元圖所示，圖上所表示的任何三元顆粒混合物的調(diào)制固體值隨著所述咖啡產(chǎn)品中的細(xì)小咖啡顆粒部分的增加而增加。
2.按照權(quán)利要求1的咖啡產(chǎn)品，其中細(xì)小咖啡顆粒選自由片狀咖啡、片狀咖啡細(xì)粒、固體咖啡提取物、研磨咖啡及其混合物組成的組，并且未壓實(shí)的咖啡顆粒選自由研磨咖啡、片狀咖啡、片狀咖啡細(xì)粒、咖啡提取物及其混合物組成的組，優(yōu)選的未壓實(shí)的咖啡顆粒是焙烤且研磨的咖啡。
3.按照權(quán)利要求2的咖啡產(chǎn)品，其中所述咖啡產(chǎn)品包含20％至40％(wt)的細(xì)小咖啡顆粒和60％至80％(wt)的未壓實(shí)的焙烤且研磨的咖啡。
4.一種制備具有改進(jìn)的顆粒裝填特性的粒狀咖啡產(chǎn)品的方法，該方法包括(a)獲得平均粒徑小于600微米的細(xì)小咖啡顆粒；和(b)壓實(shí)該細(xì)小咖啡顆粒成堆密度為0.40至0.70gm/cc，優(yōu)選為0.50至0.70gm/cc。其中咖啡產(chǎn)品的等密度構(gòu)形如圖1中的等密度三元圖所示，圖上所示的任何三元顆?；旌衔锏亩衙芏戎惦S著所述咖啡產(chǎn)品中的細(xì)小咖啡顆粒部分的增加而增加，和其中咖啡產(chǎn)品的等調(diào)制固體構(gòu)形如圖2的等調(diào)制固體三元圖所示，該圖上所示的任何三元顆粒混合物的調(diào)制固體值隨著所述咖啡產(chǎn)品中的細(xì)小咖啡顆粒部分的增加而增加。
5.權(quán)利要求4的方法，其中細(xì)小咖啡顆粒選自由片狀咖啡、片狀咖啡細(xì)粒、研磨咖啡、固體咖啡提取物及其混合物組成的組。
6.權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括使壓實(shí)的細(xì)小咖啡顆粒與未壓實(shí)的咖啡顆?；旌系牟襟E，所述未壓實(shí)的咖啡顆粒選自由研磨咖啡、片狀咖啡、片狀咖啡細(xì)粒、固體咖啡提取物及其混合物組成的組，優(yōu)選的未壓實(shí)的咖啡顆粒為焙烤且研磨的咖啡。
7.權(quán)利要求6的方法，其中咖啡產(chǎn)品包含20％至40％壓實(shí)的細(xì)小咖啡顆粒，和60％至80％的焙烤且研磨的咖啡。
8.一種制備具有改進(jìn)的顆粒裝填特性的粒狀咖啡產(chǎn)品的方法，該方法包括a)得到平均粒徑小于600微米的細(xì)小咖啡顆粒；和b)壓實(shí)該細(xì)小咖啡顆粒成堆密度為0.40至0.70gm/cc；c)使壓實(shí)的細(xì)小咖啡顆粒與焙烤且研磨的咖啡混合，其中所述混合物含有1至99％壓實(shí)的細(xì)小咖啡顆粒和1至99％的焙烤且研磨的咖啡；d)壓實(shí)該混合物成堆密度為0.40至0.70gm/cc，優(yōu)選堆密度為0.50至0.70gm/cc。其中咖啡產(chǎn)品的等密度構(gòu)形如圖1中的等密度三元圖所示，該圖上所示的任何三元顆?；旌衔锏亩衙芏戎惦S著所述咖啡產(chǎn)品中的細(xì)小咖啡顆粒部分的增加而增加，和其中咖啡產(chǎn)品的等調(diào)制固體構(gòu)形如圖2中的等調(diào)制固體三元圖所示，該圖上所示的任何三元顆?；旌衔锏恼{(diào)制固體值隨著所述咖啡產(chǎn)品中的細(xì)小咖啡顆粒部分的增加而增加。
9.權(quán)利要求8的方法，其中混合物含有20％至40％的壓實(shí)的細(xì)小咖啡顆粒和60％至80％的焙烤且研磨的咖啡。
10.權(quán)利要求8的方法，其中壓實(shí)的細(xì)小咖啡顆粒選自由研磨的咖啡細(xì)粒、片狀咖啡和片狀咖啡細(xì)粒組成的組。
全文摘要
具有改進(jìn)的顆粒裝填特性的粒狀咖啡產(chǎn)品的制備。粒徑小于約600微米的細(xì)小咖啡顆粒被壓實(shí)成堆密度為約0.40至約0.70gm/cc。所得到的咖啡產(chǎn)品的等密度和等調(diào)制固體構(gòu)形分別如圖1和2所示，該圖上所示的任何三元顆粒混合物的堆密度和調(diào)制固體值隨著其中咖啡細(xì)粒部分增加而增加。該方法還可用于控制或增加粒狀咖啡產(chǎn)品的堆密度，從而消除或減少了依賴焙烤手段控制堆密度的必要性。壓實(shí)操作改變了顆粒形態(tài)而不破壞咖啡的細(xì)胞壁。
文檔編號(hào)A23F5/08GK1129392SQ94193109
公開日1996年8月21日 申請(qǐng)日期1994年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月16日
發(fā)明者V·Y-L·旺, L·E·斯莫爾, R·J·薩克恩海姆 申請(qǐng)人:普羅克特和甘保爾公司