Растворимый чай
Растворимый чай — это порошкообразная смесь, в которую добавляется вода, чтобы растворить ее в чашке чая . Самая ранняя форма растворимого чая была разработана в Великобритании в 1885 году. [ 1 ] : 538 Был выдан патент на пасту из концентрированного экстракта чая, сахара и сгущенного молока , которая при добавлении горячей воды превращалась в чай. Однако никаких заметных разработок не произошло до тех пор, пока технология распылительной сушки не позволила сушить чайные концентраты при температуре, которая не повреждает вкус продукта.
Состав и структура
[ редактировать ]Растворимый чайный порошок сам по себе представляет собой обезвоженные соединения вкуса, аромата и цвета, содержащиеся в чае. При продаже в него могут быть добавлены другие ингредиенты, например, сахар для вкуса, лимонная кислота для терпкости, [ 2 ] и другие ароматы, которые обычно не встречаются в чайных листьях, например, малины или лимона. С физической точки зрения восстановленный чай представляет собой в основном воду с растворенными в ней соединениями, придающими определенный вкус. Это означает, что чай подпадает под классификацию ньютоновской жидкости . Равномерное распределение вкусовых и цветовых соединений при добавлении воды указывает на то, что восстановленный чай представляет собой однородную смесь. В то время как традиционный чай, приготовленный с использованием чайных листьев и горячей воды, содержит нерастворимые соединения, из-за которых он также может превращаться в суспензию , растворимый чай производится с намерением растворения в воде.
Производство
[ редактировать ]
Производство растворимого чая можно разбить на шесть основных этапов: выбор сырья, экстракция, удаление аромата, обработка чайных сливок, концентрирование и сушка.
Выбор чайных листьев осуществляется с учетом интересов как производителя, так и конечного потребителя. Из-за определенных правовых ограничений в странах-производителях чая производителям наиболее экономически выгодно использовать ферментированные, невысушенные черные листья, поскольку им не нужно проходить через публичные аукционы и, следовательно, они дешевле. [ 1 ] : 538 Качество не приносится в жертву, поскольку исследования показали, что этот тип листьев имеет аналогичный вкус по сравнению с сушеными черными листьями. [ 3 ]
Экстракция проводится с двумя целями: выход сухих веществ чая, экстрагированных из листьев, и концентрирование раствора экстракта. [ 1 ] : 539 Исследования показали, что растворимые вещества чайного листа в колонном экстракторе можно описать системой из трех компонентов, каждый из которых подчиняется закону растворения первого порядка. [ 4 ] Объяснение того, почему растворимые соединения попадают в любую из этих трех категорий, основано на том, насколько они доступны. Мгновенно растворимые соединения, скорее всего, находятся прямо на поверхности листа, поэтому их получают первыми. Считается, что быстрорастворимые компоненты находятся внутри листьев, где разрушенные клеточные структуры замедляют как скорость поступления растворителя, так и его выведение. Ожидается, что самые медленно растворимые соединения будут иметь либо высокую молекулярную массу, для перемещения которой потребуется больше времени через клеточный матрикс листьев, либо продукты, образующиеся в ходе гидролиза в ходе экстракции. Существует множество методов и оборудования, которые можно использовать для экстракции, но общая концепция заключается в том, что листья обрабатываются растворителем, чтобы извлечь содержащиеся в них соединения. В вышеупомянутом исследовании было указано, что максимальный выход твердых веществ, которые можно было экстрагировать, составлял 35%. Со временем были открыты другие химические методы увеличения выхода экстракции, например, использование перекись водорода на экстрагированные листья с получением выхода 42% сухих веществ. [ 5 ] После этапа экстракции раствор осветляется путем пропускания через декантатор , центрифугу или фильтр-пресс . [ 1 ] : 544
Отпаривание — это процесс физического разделения, при котором компоненты можно удалять из потока жидкости за счет использования потока пара. [ 6 ] Отпарный газ, обычно пар, азот или диоксид углерода, проходит через жидкий раствор и растворяет содержащиеся в нем ароматические соединения. Ароматические соединения легко улетучиваются в воздух. По этой причине прохождение газа через жидкость обеспечивает благоприятные условия для выхода соединений из жидкости. Уравнение для определения скорости массопереноса между пищей и газовой фазой:
- dm/dt = 2( Dc / πtc ) 1/2 A gc [c е я (t) — c e (t)] или = h D A gc [c e я (т) - с е (т)] [ 7 ]
Где h D — общий коэффициент массопередачи и заменяется на 2(D c /πt c ) 1/2 .
Переменная dm/dt — скорость массопереноса в газовую фазу, De — средний коэффициент диффузии свободных молекул аромата в эмульсии, Agc — площадь поверхности раздела газ/пищевой продукт, tc — время, в течение которого поверхностные элементы подвергаются воздействию на поверхность, а cei(t) и ce(t) — концентрации ароматических соединений на границе раздела и в эмульсии соответственно.
Что касается десорбции, то наибольшее влияние на скорость массообмена оказывает Agc. Максимизация площади поверхности для массопереноса достигается за счет использования при удалении пузырьков минимального размера. Предполагая сферическую структуру пузырьков, площадь поверхности равна 4πr. 2 , а объем равен (4πr 3 )/3. Это означает, что при любом увеличении радиуса объем увеличивается в больший раз, чем площадь поверхности. Это также означает, что при минимально возможном объеме соотношение площади поверхности к объему будет наибольшим, что дает большую площадь поверхности для реакций. Использование инертного газа является предпочтительным, поскольку он предотвращает окисление и, следовательно, ухудшение ароматических соединений. [ 1 ] : 544
Черный чай содержит соединения с низкой растворимостью, которые имеют тенденцию связываться друг с другом. Раствор мутнеет и меняет цвет на бледно-коричневый. Это явление известно как сливки чая. Исследования показали, что сливки представляют собой коллоидное вещество, содержащее многие соединения, которые определяют цвет и вкус черного чая, и могут содержать до 30% общего количества сухих веществ. [ 8 ] Движущей силой образования крема является нерастворимость теафлавина и полифенолов , которые связываются друг с другом посредством взаимодействия галлоильных групп. [ 9 ] Теафлавины обладают кислотными свойствами, которые заставляют их иметь отрицательный заряд при pH черного чая, который составляет примерно 4,9. [ 8 ] Обычно это приводит к электростатическому отталкиванию между молекулами, стабилизируя коллоид. Однако присутствие ионов кальция (Ca 2+ ) может нейтрализовать эти обвинения, способствуя агрегации. Ионы других заряженных металлов, таких как магний и алюминий, также присутствуют в чае в высоких концентрациях, но ни один из ионов не распределяется в чай так хорошо, как ионы кальция. Также обнаружено, что гликозилирование раствора увеличивает растворимость полифенолов, ослабляя при этом самоассоциацию. [ 8 ] Предлагаемое объяснение заключается в том, что из-за большого размера сахара другим молекулам трудно взаимодействовать друг с другом. На американском рынке потребитель ожидает, что растворимый чай будет прозрачным после разведения, что делает сливки неприемлемой частью решения. В промышленности для решения этой проблемы было запатентовано множество методов, таких как использование танназы для растворения сливок. [ 10 ] Другой разработанный метод был основан на идентификации двух классов сливок: соединений с низкой молекулярной массой, таких как полифенолы, которые придают вкус, и соединений с более высокой молекулярной массой, таких как полисахариды , полипептиды и белки . [ 11 ] Этот процесс удаляет высокомолекулярные соединения посредством ультрафильтрации, абсорбционной хроматографии или фильтрации масла. Вкусовые соединения остаются и не образуют крема.
После процессов экстракции и кремирования чая раствор чая все еще слишком разбавлен, чтобы пройти через сушилку. Сушка на этом этапе потребовала бы слишком больших капиталовложений при незначительной выгоде, а любой тип распылительной или сублимационной сушки привел бы к тому, что полученный порошок имел бы слишком низкую плотность. Ответ заключается в том, чтобы сначала сконцентрировать раствор до содержания твердых веществ, которое обычно составляет 40%, перед сушкой, что включает удаление воды путем испарения. [ 1 ] : 547 Концентрация чая обычно осуществляется за счет снижения давления. При высоких температурах теафлавины в растворе превращаются в теарубигины , а углеводы карамелизуются. В системах принудительного испарения были горячие точки, которые приводили к нежелательным сенсорным характеристикам, таким как тушеный и подгоревший вкус. Пластинчатые теплообменники могут обеспечить желаемое испарение при температуре около 45 °C с коротким временем пребывания, что снижает риск термического повреждения. Этот метод позволяет получить экстракт с содержанием твердых веществ 45%. Удаление ароматов производится перед концентрированием, поскольку эти соединения рискуют потеряться во время испарения.
Распылительная сушка — завершающий этап создания растворимого чая, не учитывая контрольные точки и упаковку. Это предпочтительный метод сушки по сравнению с сушкой вымораживанием, поскольку он дешевле без ущерба для качества. Принцип распылительной сушки аналогичен принципу удаления ароматических веществ, при котором более мелкие частицы имеют большее соотношение поверхности к площади. Пропуская жидкий экстракт через сопло, раствор распыляется или превращается в очень мелкие капли. Эти капли встречаются с противотоком горячего газа, заставляя их испаряться, оставляя после себя только твердые частицы. Капли обычно высушиваются примерно до 3-5%, так как любое меньшее значение увеличивает риск возгорания, а все, что выше, может сократить срок хранения из-за повышенной активности воды. [ 1 ] : 550
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г Уилсон, К.К. (1992). Чай: от выращивания до потребления . Лондон: Чепмен и Холл.
- ^ «EthicalFoods.com | Что нужно знать о лимонной кислоте» . этические продукты.com . Проверено 16 декабря 2016 г.
- ^ Миллин, диджей (1981). «Ферментация чая в водной суспензии». Журнал науки о продовольствии и сельском хозяйстве . 32 (9): 905–919. Бибкод : 1981JSFA...32..905M . дои : 10.1002/jsfa.2740320909 .
- ^ Лонг, В.Д. (1979). «Водная экстракция листа черного чая III. Опыты с перемешиваемой колонкой». Международный журнал пищевой науки и технологий . 14 : 449–462. дои : 10.1111/j.1365-2621.1979.tb00889.x .
- ^ Пинтауро, Северная Дакота (1977). «Производство чая и растворимого чая». Обзор пищевых технологий . 38 .
- ^ «Осушка ТЭГ: как работает отдувочный газ при регенерации обедненной ТЭГ?» . Кэмпбелл: Совет месяца . Проверено 16 декабря 2016 г.
- ^ Райнексиус, Гэри (2006). Химия и технология ароматизаторов . Тейлор и Фрэнсис. стр. 39–41 . ISBN 9781566769334 .
- ^ Jump up to: а б с Йобстль, Элизабет (2005). «Сливки в черном чае». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 53 (20): 7997–8002. дои : 10.1021/jf0506479 . ПМИД 16190662 .
- ^ Лян, Ю.Р. (2002). «Сравнительное исследование сливок в настоях черного чая и зеленого чая Camellia sinensis». Международный журнал пищевой науки и технологий . 37 : 627–634. дои : 10.1046/j.1365-2621.2002.00589.x .
- ^ BP 1,380,135 (1975) Unilever Limited, чай, растворимый в холодной воде
- ^ Wickremasinghe, RL, BP 1,432,078 (1976) Улучшение или связанное с производством концентратов и порошков холодорастворимого чая.
