Herbata rozpuszczalna - Instant tea

Funmatsucha: zielona herbata instant

Herbata rozpuszczalna to proszek, do którego dodaje się wodę w celu odtworzenia jej w filiżance herbaty . Najwcześniejsza forma herbaty instant została opracowana w Wielkiej Brytanii w 1885 roku. Patent przyznano na pastę z skoncentrowanego ekstraktu herbaty, cukru i skondensowanego mleka , która po dodaniu gorącej wody stała się herbatą. Jednak nie dokonano żadnych znaczących zmian, dopóki technologia suszenia rozpyłowego nie pozwoliła na suszenie koncentratów herbacianych w temperaturze, która nie zaszkodziła smakowi produktu.

Skład i struktura

Proszek herbaty instant sam w sobie jest odwodnionym smakiem, aromatem i związkami barwiącymi znajdującymi się w herbacie. Do obrotu można dodać inne składniki, takie jak cukier dla smaku, kwas cytrynowy dla cierpkości i inne smaki, które normalnie nie występują w liściach herbaty, takie jak malina lub cytryna. Fizycznie rzecz biorąc, odtworzona herbata składa się głównie z wody z rozpuszczonymi w niej związkami, aby nadać jej określony smak. Oznacza to, że herbata podlega klasyfikacji płynu Newtona . Równomierne rozprowadzenie związków smakowych i barwiących po dodaniu wody wskazuje, że odtworzona herbata jest jednorodną mieszaniną. Podczas gdy tradycyjna herbata przygotowywana przy użyciu liści herbaty i gorącej wody zawiera nierozpuszczalne związki, które powodują, że jest również zawiesiną , herbata instant jest produkowana z zamiarem rozpuszczenia w wodzie.

Produkcja

Różne odtworzone herbaty instant

Produkcję herbaty instant można podzielić na sześć głównych etapów: wybór surowców, ekstrakcja, usuwanie aromatu, obróbka śmietanki herbacianej, koncentracja i suszenie.

Selekcja liści herbaty odbywa się w najlepszym interesie zarówno producenta, jak i końcowego użytkownika. Ze względu na pewne ograniczenia prawne w krajach produkujących herbatę, najbardziej opłacalne jest dla producentów stosowanie sfermentowanych, niesuszonych czarnych liści, ponieważ nie muszą one przechodzić przez publiczne aukcje, a zatem są tańsze. Jakość nie jest poświęcana, ponieważ przeprowadzono badania, które wykazały, że ten rodzaj liścia ma podobny smak w porównaniu do suszonych, czarnych liści.

Ekstrakcji dokonuje się mając na uwadze dwa cele: uzysk stałych składników herbaty wyekstrahowanych z liści oraz stężenie roztworu ekstraktu. Badania wykazały, że substancje rozpuszczalne w liściach herbaty w ekstraktorze kolumnowym można opisać w układzie trzech składników, z których każdy podlega prawu rozwiązania pierwszego rzędu. Wyjaśnienie, dlaczego rozpuszczalne związki należą do którejkolwiek z tych trzech kategorii, opiera się na ich dostępności. Natychmiastowo rozpuszczalne związki prawdopodobnie znajdują się bezpośrednio na powierzchni liścia, dlatego są one otrzymywane jako pierwsze. Uważa się, że szybko rozpuszczalne składniki pochodzą z wnętrza liści, gdzie rozbite struktury komórkowe spowalniają zarówno szybkość wchodzenia rozpuszczalnika, jak i opuszczania substancji rozpuszczonej. Oczekuje się, że najwolniej rozpuszczalne związki będą miały albo wysoką masę cząsteczkową, której przejście przez matryce komórkowe liści zajęłoby więcej czasu, albo produkty powstałe podczas hydrolizy w trakcie ekstrakcji. Istnieje wiele metod i maszyn, których można użyć do przeprowadzenia ekstrakcji, ale ogólna koncepcja polega na tym, że liście są traktowane rozpuszczalnikiem w celu wyekstrahowania zawartych w nich związków. We wspomnianych badaniach stwierdzono, że maksymalna wydajność części stałych możliwych do wyekstrahowania wynosiła 35%. Z biegiem czasu odkryto inne chemiczne metody zwiększania wydajności ekstrakcji, takie jak zastosowanie nadtlenku wodoru na wyekstrahowanych liściach w celu uzyskania wydajności 42% części stałych. Po etapie ekstrakcji roztwór jest klarowany przez przepuszczenie przez dekanter , wirówkę lub prasę filtracyjną .

Odpędzanie to proces fizycznej separacji, w którym składniki można usunąć ze strumienia cieczy za pomocą strumienia pary. Gaz odpędowy, zwykle para wodna, azot lub dwutlenek węgla, przechodzi przez ciekły roztwór i rozpuszcza w nim związki aromatyczne. Związki zapachowe łatwo ulatniają się do powietrza. Z tego powodu przepuszczanie gazu przez ciecz zapewnia korzystne warunki do opuszczenia cieczy przez związki. Równanie określające szybkość wymiany masy między żywnością a fazą gazową to:

dm/dt = 2(D c /πt c ) 1/2 A gc [c e i (t) - c e (t)] lub = h D A gc [c e i (t) - c e (t) ]

Gdzie h D jest współczynnik przenikania masy i jest podstawiony przez 2 (D c / πt c ) 1/2 .

Zmienna dm/dt to szybkość przenikania masy do fazy gazowej, De to średni współczynnik dyfuzji wolnych cząsteczek aromatu w emulsji, Agc to pole powierzchni granicy faz gaz/żywność, tc to czas, w którym elementy powierzchniowe są eksponowane na powierzchnię, a cei(t) i ce(t) są stężeniami związków zapachowych odpowiednio w interfejsie i emulsji.

W odniesieniu do strippingu, Agc ma największy wpływ na szybkość przenoszenia masy. Maksymalizacja powierzchni do przenoszenia masy odbywa się przy użyciu możliwie najmniejszych pęcherzyków podczas odpędzania. Przy założeniu kulistej budowy pęcherzyków pole powierzchni wyraża się 4πr 2 , a objętość (4πr 3 )/3. Oznacza to, że przy każdym wzroście promienia objętość zwiększa się o większy współczynnik niż pole powierzchni. Oznacza to również, że przy najmniejszej możliwej objętości będzie największy stosunek powierzchni do objętości, co daje większą powierzchnię reakcji. Preferowane jest stosowanie gazu obojętnego, ponieważ zapobiega on utlenianiu, a tym samym degradacji związków zapachowych.

Czarna herbata zawiera związki o niskiej rozpuszczalności, które mają tendencję do wiązania się ze sobą. Roztwór staje się mętny i zmienia kolor na jasnobrązowy. Zjawisko to znane jest jako kremowanie herbaty. Badania wykazały, że krem ​​jest substancją koloidalną, która zawiera wiele związków, które przyczyniają się do koloru i smaku czarnej herbaty i może zawierać do 30% całkowitej zawartości substancji stałych. Siłą napędową tworzenia kremu jest nierozpuszczalność teaflawiny i polifenoli , które łączą się ze sobą poprzez interakcje grup galoilowych. Teaflawiny mają właściwości kwasowe, które powodują, że mają ładunek ujemny przy pH czarnej herbaty, które wynosi około 4,9. Normalnie prowadziłoby to do odpychania elektrostatycznego między cząsteczkami, stabilizując koloid. Jednak obecność jonów wapnia (Ca 2+ ) może neutralizować te ładunki, promując agregację. Inne naładowane jony metali, takie jak magnez i glin, są również obecne w herbacie w wysokich stężeniach, ale żadne jony nie dzielą się na herbatę tak dobrze jak jony wapnia. Stwierdzono również, że glikozylacja roztworu zwiększa rozpuszczalność polifenoli, jednocześnie osłabiając samoasocjację. Proponowane wyjaśnienie jest takie, że sam rozmiar cukru utrudnia wzajemne oddziaływanie innych cząsteczek. Na rynku amerykańskim konsument oczekuje, że herbata rozpuszczalna będzie klarowna po odtworzeniu, co sprawia, że ​​śmietana jest nie do przyjęcia częścią roztworu. Na skalę przemysłową opatentowano różne metody radzenia sobie z tym problemem, takie jak wykorzystanie tanazy do solubilizacji kremu. Inna opracowana metoda opierała się na identyfikacji dwóch klas w kremie: związków o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak polifenole, które przyczyniają się do smaku, oraz związków o większej masie cząsteczkowej, takich jak polisacharydy , polipeptydy i białka . Proces ten usuwa związki o dużej masie cząsteczkowej poprzez ultrafiltrację, chromatografię absorpcyjną lub filtrację oleju. Związki smakowe pozostają i nie kremują się.

Po procesach ekstrakcji i kremowania herbaty, roztwór herbaty jest nadal zbyt rozcieńczony, aby przejść przez suszarkę. Suszenie w tym momencie wymagałoby zbyt dużego nakładu kapitału, aby uzyskać niewielki zysk, a każdy rodzaj suszenia rozpyłowego lub liofilizacji spowodowałby, że otrzymany proszek miałby zbyt małą gęstość. Odpowiedzią jest najpierw zatężenie roztworu do zawartości zwykle 40% części stałych przed suszeniem, co wiąże się z usunięciem wody poprzez odparowanie. Zagęszczanie herbaty odbywa się zwykle poprzez zmniejszenie ciśnienia. W wysokich temperaturach teaflawiny zawarte w roztworze przekształcają się w tearubiginy, a węglowodany karmelizują. Systemy wymuszonego odparowywania miały gorące punkty, które prowadziły do ​​niepożądanych cech sensorycznych, takich jak duszone i przypalone smaki. Płytowe wymienniki ciepła mogą powodować pożądane parowanie w temperaturze około 45 °C, przy krótkich czasach przebywania, co zmniejsza ryzyko uszkodzeń termicznych. Ta metoda pozwala uzyskać ekstrakt o zawartości 45% substancji stałych. Usuwanie aromatu odbywa się przed koncentracją, ponieważ istnieje ryzyko utraty tych związków podczas parowania.

Suszenie rozpyłowe to ostatni krok w tworzeniu herbaty rozpuszczalnej, bez względu na punkty kontrolne i opakowanie. Jest to preferowana metoda suszenia w przeciwieństwie do liofilizacji, ponieważ jest tańsza bez utraty jakości. Zasada suszenia rozpyłowego jest podobna do zasady usuwania aromatu, gdzie mniejsze cząstki mają większy stosunek powierzchni do powierzchni. Przepychając płynny ekstrakt przez dyszę, roztwór ulega atomizacji lub staje się bardzo drobnymi kropelkami. Kropelki te spotykają się z przeciwprądem gorącego gazu, powodując ich odparowanie i pozostawienie tylko ciał stałych. Kropelki są na ogół suszone do około 3-5%, ponieważ każda niższa wartość zwiększałaby ryzyko poparzenia, a wszystko powyżej mogłoby skrócić okres przydatności do spożycia poprzez zwiększoną aktywność wody.

Bibliografia