(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 191549 PL 191549 B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
OPIS PATENTOWY
(21) Numer zgłoszenia: 342426
191549
(13) B1
(22) Data zgłoszenia: 04.02.1999
(51) Int.Cl.
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
A23F 3/08
(12)
(19)
PL
(11)
8
04.02.1999, PCT/EP99/00775
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
19.08.1999, WO99/40799
PCT Gazette nr 33/99
Sposób wytwarzania czarnej herbaty
(54)
(73) Uprawniony z patentu:
UNILEVER N.V.,Rotterdam,NL
(30) Pierwszeństwo:
13.02.1998,EP,98301064.6
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
04.06.2001 BUP 12/01
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
(72) Twórca(y) wynalazku:
Christopher William
Goodsall,Sharnbrook,GB
Rosalind Clare Hodges,Sharnbrook,GB
Timothy Graham Jones,Sharnbrook,GB
Jonathan David Mawson,Sharnbrook,GB
Peter Joseph Stabler,Sharnbrook,GB
30.06.2006 WUP 06/06
(74) Pełnomocnik:
Hawrylak Jolanta, PATPOL Sp. z o.o.
PL 191549 B1
(57)
1. Sposób wytwarzania czarnej herbaty obejmujący fermentowanie niemacerowanych herbacianych liści, opalanie liści dla zatrzymania fermentacji i suszenie liści dla uzyskania czarnej herbaty
liściastej, znamienny tym, że fermentację inicjuje się przez ogrzewanie niemacerowanych herbacianych liści do temperatury pomiędzy 38°C a 60°C przez okres 0,5 do 10 minut.
2
PL 191 549 B1
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy wytwarzania herbaty, a bardziej dokładnie sposobu wytwarzania czarnej
herbaty przez obróbkę całych liści herbacianych.
Stan techniki
Za wyjątkiem wody, herbata jest najbardziej popularnym ze wszystkich napojów. Światowa konsumpcja herbaty na osobę oceniania jest na 0,1 litra na dzień.
Liściasta herbata może być przygotowywana jako zielona herbata liściasta albo jako czarna
herbata liściasta. Sposób wytwarzania takich herbat jest dobrze znany fachowcom. Ogólnie, dla wytworzenia czarnej herbaty liściastej świeże zielone liście rośliny Camellia sinensis doprowadza się do
więdnięcia (przez poddawanie łagodnemu suszeniu), rozdrabnia, fermentuje (w tym procesie enzymy
występujące w liściach herbacianych wykorzystują tlen atmosferyczny do utleniania różnych substratów dla wytwarzania brązowo zabarwionych produktów) a następnie opala (dla wysuszenia herbacianych liści). Zieloną herbatę liściastą nie poddaje się procesowi fermentacji. Częściową fermentację
można stosować do wytwarzania pośrednich typów herbat znanych jako herbata „oolong”.
Zgodnie z tradycyjną wiedzą herbata musi być macerowana w pewien sposób dla uwolnienia
występujących w liściach enzymów fermentacyjnych i substratów dla tych enzymów. Herbatę można
macerować wieloma sposobami, ale ogólnie są dwa główne zmechanizowane sposoby jej prowadzenia.
Pierwszy, zwany „wytwarzaniem tradycyjnym” obejmuje walcowanie zwiędniętych herbacianych
liści jako część standardowych procedur obejmujących etapy fermentacji i suszenia. Tak zwana „tradycyjna herbata” zazwyczaj charakteryzuje się dużą ilością liści, co pod względem estetycznym odpowiada wielu osobom, ale daje jaśniejszy napój z powodu mniej intensywnej fermentacji.
Drugi sposób jest najbardziej popularnym z wielu nietradycyjnych sposobów, i obejmuje stosowanie urządzenia przypominającego kalander, które tnie, rozrywa i zwija herbaciane liście. Oryginalne
urządzenie zostało wynalezione przez W. McKercher´a w 1930 i jest powszechnie określane jako
urządzenie CTC (cut-tear-curl - ciąć-rozrywać-zwijać). Drobno pocięty produkt jest znany ogólnie jako
„herbata CTC” i charakteryzuje się dużą szybkością parzenia i silną barwą napoju.
Oba urządzenia, tradycyjne i CTC, są często stosowane w połączeniu z urządzeniem Rotorvane,
które sieka zwiędnięte herbaciane liście. Te sposoby, ich historia i rola w procesie wytwarzania herbaty zostały opisane w publikacji „Tea: cultiation to consumption” wydanej przez K.C. Willson i M.N.
Clifford, Chapman & Hall, 1992.
Ogólnie biorąc, preferowanie przez konsumenta herbaty tradycyjnej albo herbaty CTC, wynika
z cech narodowych lub regionalnej kultury. W niektórych krajach oba i wizualny wygląd i tekstura herbacianych liści są ważnymi wskaźnikami jej jakości, i większe kawałki liści są wiązane z lepszą jakością. Na rynkach zachodnich coraz częściej herbatę kupuje się w torebkach z papieru filtracyjnego
i najważniejsza jest barwa zaparzonego produktu.
Uważa się, że niektórzy konsumenci domagają się najlepszych cech herbat z obu światów. Na
przykład, herbacianych liści o estetycznym wyglądzie i teksturze tradycyjnie wytwarzanej herbaty, ale
o właściwościach napoju bardziej fermentowanej herbaty obrabianej sposobem CTC. Zgłaszającym nie są
znane żadne handlowo dostępne urządzenia do wytwarzania herbaty, które mogłyby wytwarzać herbatę
liściastą przypominającą tradycyjną herbatę ale parzącą się tak jak herbata obrabiana sposobem CTC.
Aktualnie stosowane sposoby wytwarzania herbaty (zarówno tradycyjne jak i CTC) łączą rozrywanie liści ze zmniejszaniem ich wymiaru. W nieobrabianych liściach katechiny i utleniające enzymy
(oksydaza polifenolowa i peroksydaza) są utrzymywane w oddzielnych, połączonych membraną przedziałach. Proces maceracji niszczy to wewnętrzne rozdzielenie i pozwala enzymom i substratom na
zmieszanie się, a w obecności tlenu rozpoczyna się proces fermentacji. Jest to zilustrowane na załączonej fig. 1.
Wytwarzanie herbaty sposobem CTC obejmuje silniejszy proces maceracji niż w sposobie tradycyjnym i skutkuje większym zniszczeniem komórek i daje kawałki liści o mniejszym wymiarze. Tradycyjny sposób wytwarzania prowadzi do otrzymywania większych kawałków liści a w konsekwencji
do mniejszego niszczenia komórek (patrz fig. 1). Dlatego herbaty wytwarzane sposobem tradycyjnym
są poddawane niepełnej fermentacji i mają większą zawartość katechin niż herbaty CTC, które zawierają więcej teaflavin i tearubigin, dając bardziej zabarwione płyny. Różnice w składzie, barwie i smaku/wrażeniach odbieranych w ustach podczas konsumpcji między herbatami tradycyjną a CTC podsumowano na fig. 2.
PL 191 549 B1
3
Celem wynalazku jest oddzielenie rozrywania od zmniejszania wymiaru dla wywołania w dużych
liściach co najmniej zasadniczo takiej samej fermentacji jaka występuje w kawałkach liści obrabianych
sposobem CTC. Dla osiągnięcia tego celu twórcy wynalazku rozwinęli sposób fermentacji herbacianych liści, pozwalający na wytwarzanie herbaty liściastej przypominającej tradycyjnie obrabianą herbatę, ale która parzy się jak herbata obrabiana sposobem CTC, oraz opracowali urządzenie do przetwarzania herbacianych liści zgodnie z wcześniej określonymi właściwościami ich wizualnego wyglądu,
tekstury, szybkości parzenia i oczywiście smaku napoju. Te rozwiązania obejmują stosowanie ciepła
zamiast macerowania dla zainicjowania fermentacji w herbacianych liściach.
Znane jest ogrzewanie liści przed etapem fermentacji, co jest innym procesem niż ogrzewanie
dla zainicjowania fermentacji.
Japoński opis patentowy JP-62 115236 (Terada Mfg) ujawnia sposób wytwarzania herbaty
obejmujący ogrzewanie promieniowaniem IR świeżych liści, dla przyspieszenia ich więdnięcia i fermentacji, fermentowanie ogrzanych liści w jednostce fermentacyjnej, i kolejno etapy palenia, zwijania
i suszenia. Jednak końcowy produkt jest tylko pół-sfermentowany.
Rosyjski opis patentowy SU-1034685A (Roinishvile) ujawnia sposób wytwarzania czarnej lub
zielonej herbaty. Sposób obejmuje poddawanie herbacianych liści początkowej obróbce cieplnej w temperaturze 90-150°C przy użyciu strumienia pary lub promieniowania IR przed pęcznieniem, fermentację
w temperaturze 20-25°C przez 60 do 140 minut, wieloetapowe równoważenie, pęcznienie i suszenie.
Zapobiega to nadmiernej fermentacji.
Angielski opis patentowy GB-661699A (Bake) ujawnia sposób i urządzenie do wstępnego ogrzewania herbacianych liści przed fermentacją w procesie wytwarzania czarnej herbaty. Takie wstępne
ogrzewanie nadaje liściom optymalną temperaturę (50 do 122°C) dokładnie w momencie rozpoczynania fermentacji, co powoduje pełne wykorzystanie aktywności enzymów w momencie rozerwania.
Natomiast sama fermentacja jest inicjowana przez macerację.
Przedmiot wynalazku
W szerokim aspekcie niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania czarnej herbaty, obejmującego poddawanie herbacianych liści szokowi termicznemu w temperaturze i przez czas wystarczający do zainicjowania fermentacji i poddawanie herbaty fermentacji przez czas i w temperaturze,
które są wystarczające do wytworzenia czarnej herbaty.
Korzystnie herbata ma postać czarnej herbaty z całych liści. Liście mogą być zwiędnięte, pocięte na mniejsze lub o zmienionym kształcie w dowolnym etapie między zainicjowaniem a zakończeniem fermentacji.
W szerokim aspekcie, można także stwierdzić że wynalazek dotyczy wytwarzania czarnej herbaty liściastej przypominającej tradycyjnie obrabianą czarną herbatę ale parzącej się jak czarna herbata obrabiana sposobem CTC.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania czarnej herbaty obejmujący fermentowanie niemacerowanych herbacianych liści, opalanie liści dla zatrzymania fermentacji i suszenie liści dla uzyskania czarnej herbaty liściastej, charakteryzujący się tym, że fermentację inicjuje się przez ogrzewanie
niemacerowanych herbacianych liści do temperatury pomiędzy 38°C a 60°C przez okres 0,5 do 10 minut.
Korzystnie herbaciane liście ogrzewa się do temperatury pomiędzy 50°C i 60°C dla zainicjowania fermentacji, a szczególnie korzystnie liście ogrzewa się w tej temperaturze przez 1 do 3 minut.
Korzystnie w sposobie według wynalazku pomiędzy zainicjowaniem a zakończeniem fermentacji herbaciane liście poddaje się więdnięciu.
Także korzystnie w sposobie według wynalazku pomiędzy zainicjowaniem a zakończeniem
fermentacji fizycznie zmienia się rozmiar albo kształt liści.
Korzystnie sfermentowaną liściastą herbatę miesza się z herbatą wytworzoną sposobem CTC
albo granulatem herbaty, w celu uzyskania wcześniej określonych właściwości napoju.
Sposób wytwarzania czarnej herbaty liściastej przypominającej tradycyjnie obrabianą czarną
herbatę ale parzącej się jak czarna herbata obrabiana sposobem CTC, obejmuje etapy poddawania
całych liści herbacianych szokowi termicznemu w temperaturze i przez czas wystarczający do zainicjowania fermentacji, umożliwienie fermentacji herbaty przez czas i w temperaturze wystarczającej do
osiągnięcia pożądanych właściwości napoju, i opalanie liści dla zatrzymania fermentacji.
Urządzenie do wytwarzania czarnej herbaty z całych liści obejmuje środki do powodowania
więdnięcia dla usychania świeżych całych herbacianych liści, urządzenie do ogrzewania liści w temperaturze i przez czas wystarczające do zainicjowania fermentacji, środki do opalania dla zatrzymania
fermentacji i suszenia czarnej herbaty liściastej.
4
PL 191 549 B1
Określenie „herbata” dla celów niniejszego wynalazku oznacza liściasty materiał z rośliny Camellia sinensis var sinensis, lub Camellia sinensis var. assamica. Obejmuje również herbatę rooibos
otrzymywaną z Aspalathus linearis jednak wdaje się, że jest ona słabym źródłem endogennych enzymów fermentacyjnych. „Herbata” oznacza również produkt zmieszania dwóch lub więcej niż dwóch
z takich herbat.
Określenie „czarna herbata” dla celów niniejszego wynalazku oznacza herbatę, którą poddano
pełnej fermentacji lub wystarczającej fermentacji. Tym odróżnia się, w sposób podstawowy od herbat
zielonej czy oolong.
Określenia „herbata z całych liści” lub „całe liście herbaciane” obejmują herbaciane liście zasadniczo nienaruszone, to jest liście niemacerowane przez cięcie itp., rozrywanie, walcowanie albo za
pomocą innych środków. Mogą to być pojedyncze liście, wiązki liści lub tradycyjnie dwa listki i pączek.
Znaczne fragmenty liści które nie były macerowane mogą zachowywać się jak nieobrabiane liście
i dlatego dla celów wynalazku powinny być uznawane również za „całe herbaciane liście”.
Określenie „szok termiczny” dla celów niniejszego wynalazku oznacza kontrolowane stosowanie ciepła przez okres czasu wystarczający dla zainicjowania fermentacji całych herbacianych liści. Na
przykład, stosowanie strumienia wystarczającego do ogrzania zwiędniętych liści do temperatury między 40°C a 60°C i utrzymywanie w tej temperaturze przez 10 sekund do 5 minut. Fachowiec bez trudu
oceni że można zastosować wiele innych sposobów podawania ciepła na liście.
Szczegółowy opis wynalazku
Wytwarzanie herbaty, zwłaszcza wytwarzanie czarnej herbaty, tradycyjnie obejmuje cztery podstawowe etapy: więdnięcie, walcowanie, fermentację i opalanie.
Więdnięcie jest procesem, w którym zebrane liście herbaciane przechowuje się przez okres (korzystnie do 24 godzin), podczas którego zachodzą różne biochemiczne i fizyczne zmiany, często powodujące utratę wilgoci.
Maceracja następuje po etapie więdnięcia, i tradycyjnie poddane zwiędnięciu liście ewentualnie
walcuje się dla ich zbicia i zmiażdżenia, tj. dla zniszczenia struktury tkanki roślinnej. Skutkiem tego jest
wyzwalanie substratów do fermentacji i enzymów fermentacyjnych z komórek i tkanek roślin. Nowoczesne sposoby wytwarzania herbaty zazwyczaj obejmują ten etap, ale komórki i tkanki roślin niszczy się
przez przepuszczanie herbaty, zazwyczaj zwiędniętej, przez maszynę do cięcia.
Następny etap jest pospolicie zwany etapem fermentacji ale jest to mylące. Powszechnie określenie „fermentacja” używa się w kontekście warzenia alkoholu, dla opisania działania egzogennych
enzymów. Jednak w dziedzinie wytwarzania herbaty jest ono stosowane w odniesieniu do procesu
utleniania, któremu ulega herbata gdy pewne endogenne enzymy i substraty łączy się przez mechaniczne zniszczenie komórek przez rozrywanie albo cięcie liści. Herbatę i inny materiał roślinny można
utleniać w reakcji egzogennych enzymów takich jak oksydazy, oksydazy p-dwufenylowe i peroksydazy,
zatem dla podanego celu określenie „fermentacja" opisuje enzymatyczne utlenianie niezależnie od
źródła odpowiedzialnych enzymów.
Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu obróbki herbacianych liści, zwłaszcza całych herbacianych liści. Liście mogą być w postaci pojedynczych liści, wiązek liści, albo tradycyjnie dwóch liści
i pączka. Liście mogą być zwiędnięte w normalny sposób przy użyciu znanych technik. Więdnięcie nie
jest niezbędne, ale może być użytecznym środkiem do zwiększenia aromatu herbaty.
Jednak w przeciwieństwie do sposobu obróbki czarnej herbaty CTC, tutaj herbaciane liście nie
są macerowane przez cięcie, walcowanie lub w inny sposób przed rozpoczęciem fermentacji.
Zgodnie z konwencjonalną wiedzą, całe herbaciane liście, zwiędnięte lub nie, nie ulegają spontanicznej fermentacji. To musi być zweryfikowane. W niniejszym wynalazku stwierdziliśmy że fermentację można zainicjować przez poddawanie zwiędniętych, całych herbacianych liści szokowi termicznemu.
Oczywiście fachowiec wie, że w zebranych liściach poddawanych działaniu wysokich temperatur przez kilka godzin, na przykład gdy występują opóźnienia w transporcie liści z plantacji do fabryki,
może zachodzić niekontrolowana fermentacja dając tak zwane „czerwone liście”. W publikacji Okinda
Owuor i Martina Obanda zatytułowanej: Efects of leaf handling on plain black tea quality from Tea, 18(1),
1997 strony 45-50 jakość obrobionych sposobem CTC czerwonych liści oceniano pod względem ilości
teaflavin, tearubigin, jasności i całkowitej barwy. Czerwone liście można wytworzyć przez pozostawienie zebranych herbacianych liści w polietylenowej torebce na słońcu w Kenii przez cztery godziny.
Owvor i in. stwierdzili że występuje znaczne zmniejszenie zarówno sensorycznej oceny jak i wszystkich ocenianych parametrów jakości. W przeciwieństwie do tego, niniejszy wynalazek dotyczy etapu
PL 191 549 B1
5
kontrolowanego ogrzewania, korzystnie obejmującego napowietrzanie dla zainicjowania fermentacji, i wytwarzania ilości teaflavin podobnych do ilości występujących w tradycyjnie wytwarzanej czarnej herbacie.
We wcześniejszej publikacji Owuor i Obanda „Impact of withering temperature on black tea quality”
S. Scie. Food Agric., 70, strony 288-292 (1986), wykazano, że chociaż temperatura liści może nie
dochodzić do wystarczająco wysokiej dla spowodowania powstawania „czerwonych” liści przed maceracją, to taka wysoka temperatura powyżej temperatury otoczenia wywiera wpływ na jakość otrzymywanych czarnych herbat. W konkluzji stwierdzono, że ważne jest aby przy wytwarzaniu czarnej herbaty unikać podwyższania temperatury liści powyżej temperatury otoczenia.
Konwencjonalna wiedza, że przy odpowiedniej manipulacji całymi herbacianymi liśćmi nie będą
one ulegały fermentacji jest poparta w pewnym sensie założeniem że w niezmacerowanych liściach
nie jest dostępna ilość tlenu wystarczająca dla enzymów fermentacyjnych. Jednak niniejszy wynalazek ujawnił, że pozostawiane są organy do oddychania a przez to ułatwia się transport gazów. W rzeczywistości, herbaciane liście na ogół nie są grubsze niż dziewięć komórek.
Określenie „szok termiczny” dla celów niniejszego wynalazku oznacza kontrolowane dostarczanie ciepła. Można to uzyskać wieloma sposobami. W skali laboratoryjnej wystarczające jest umieszczanie zwiędniętych całych liści w gorącej wodzie o temperaturze powyżej około 40°C. Metodą bardziej praktyczną na skalę przemysłową jest natryskiwanie albo stosowanie w inny sposób gorącego
powietrza i/lub pary wodnej na liście, przy objętości i szybkości wystarczających dla ogrzania znanej
masy liści to wcześniej określonej temperatury.
Należy zwrócić uwagę na dobór odpowiedniej temperatury szoku termicznego i czas jego trwania. Z wyników prac doświadczalnych wydaje się że krytyczna temperatura dla rozpoczęcia fermentacji wynosi około 38 do 40°C. Fermentacja jest minimalna przy temperaturze 35°C ale na pewno zachodzi
przy 40°C. W tej temperaturze proces jest jeszcze odwracalny, jeżeli temperaturę obniży się do 35°C to
fermentacja praktycznie ulega zatrzymaniu. Jednak w temperaturze około 55°C proces wydaje się być
nieodwracalny, ponieważ obniżenie temperatury do 35°C nie zatrzymuje fermentacji. Przy temperaturach powyżej około 60°C szybkość fermentacji zaczyna się zmniejszać. Prawdopodobnie, dlatego że
w takich temperaturach enzymy utleniające ulegają denaturacji lub innej deaktywacji. To że temperatura jest odpowiedzialna za taki układ działania było bardzo nieoczekiwane. Wydaje się, że układ ma
pewien „przełącznik”. Z tą wiedzą zgłaszający byli w stanie nie tylko inicjować fermentację całych herbacianych liści ale także używać temperatury do kontrolowania szybkości i stopnia fermentacji.
Flavanole, lub bardziej dokładnie flavan-3-ole mają tendencję do stanowienia do 30% suchej
wagi i są znane jako katechiny. Między nimi dominujący jest epigalokatechin-3-O-galusan (określany
dalej jako „EGCG”) (10-15% suchej wagi), a innymi głównymi składnikami są epikatechina (1-3%),
epigalokatechina (3-5%) oraz epikatechin-3-O-galusan (3-5%). Są one zużywane przez chemiczne
i enzymatyczne utlenianie zachodzące podczas fermentacji.
Katechiny ulegają utleniającym biotransformacjom, przez ich chinony, do związków dimerycznych znanych jako teaflaviny (TFs) i związków o wyższych ciężarach cząsteczkowych znanych jako
tearubiginy (TRs). Związki TFs i TRs są odpowiedzialne za pomarańczową i brązową barwę naparów
czarnej herbaty jak również są uważane za mające znaczny wpływ na cierpkość i moc wytwarzanego
napoju herbacianego. TRs mają większe rozmiary i ciemniejszą barwę niż TFs. Utleniająca polimeryzacja jest połączeniem biochemicznego utleniania, w którym pośredniczą oksydaza polifenolowa i/lub
enzymy peroksydazy występujące w liściach, i chemicznych reakcji reagujących cząstek. TFs-y obejmują samą teaflavinę (TF) i pewien zakres odpowiednich pochodnych. TFs-y są znane jako mające
właściwości antyutleniające a zatem są interesujące dla przemysłu spożywczego i dla ochrony zdrowia.
Szybkość i rozmiar fermentacji można mierzyć przez kontrolowanie zużycia katechin (zarówno
jako rodziny związków jak i wybranych przedstawicieli) i wytwarzania teaflavin (znowu zarówno jako
rodziny jak i wybranych pojedynczych teaflavin).
Przez testowanie różnych układów twórcy wynalazku stwierdzili, że fermentację można zainicjować przez poddawanie herbacianych liści szokowi termicznemu między 38°C a 100°C, ale korzystnie między 50°C a 60°C. Szok termiczny powinien trwać co najmniej 0,5 do 10 minut, a korzystnie 1
do 3 minut. Liście powinny fermentować przez 1 do 24 godzin, a korzystnie przez 2 do 7 godzin.
Dla wytworzenia produktu w postaci czarnej herbaty liściastej fermentowane całe liście opala się
w normalny sposób przy użyciu znanych technik. Opalanie obejmuje ogrzewanie i suszenie herbaty
dla zniszczenia enzymów fermentacyjnych a przez to zatrzymania fermentacji. Skutkuje zmniejszeniem zawartości wilgoci do poniżej 5%, a również prowadzi do dalszego chemicznego utleniania
6
PL 191 549 B1
i zmian w aromacie herbaty. Ogólnie obejmuje wystawianie herbaty na działanie przepływającego
gorącego, suchego powietrza w suszarce.
Na aromat herbaty mają wpływ zmiany genetyczne, zmiany w sposobie hodowli i zmiany
w sposobie wytwarzania. Ma on znaczny wpływ na ocenę przez konsumenta jakości a nawet smaku
napoju. Wiadomo, że zwiędnięte liście można zastosować do polepszania aromatu herbaty. Zostało to
omówione w publikacji „Tea: cultivation to consumption” przez K.C. Willson´a i M.N. Clifford´a.
Urządzenie do obróbki całych herbacianych liści obejmuje środki do powodowania więdnięcia
całych herbacianych liści herbaty, urządzenie do wywoływania szoku termicznego w liściach do temperatury i przez czas wystarczający do zainicjowania fermentacji, oraz środki do opalania dla zatrzymania fermentacji i suszenia liści.
Urządzenie korzystnie obejmuje środki do zmiany wymiarów lub kształtów liści. Mogą one mieć
postać noży lub walców. Powinny być zaadaptowane tak aby dawały herbatę wyglądającą jak tradycyjnie obrabiana herbata albo faktycznie o dowolnym rozmiarze fragmentów liści albo kształcie. Takie
zmniejszenie wymiaru lub zmiana kształtu powinno być prowadzone w dowolnym etapie pomiędzy
zainicjowaniem a zakończeniem fermentacji.
W jednym wykonaniu niniejszego wynalazku produkt według wynalazku przypomina tradycyjnie
wytwarzaną herbatę, ale parzy się jak herbata wytwarzana sposobem CTC. Jednak nie musi to być
jedyny pożądany efekt, fachowiec doceni że wynalazek dostarcza mu możliwości kontrolowania fermentacji całych herbacianych liści, oraz wymiaru i kształtu opalanego produktu, i że można dopasować całe herbaciane liście do pożądanego wyglądu i właściwości parzenia.
W pewnych przypadkach może być konieczne lub po prostu wygodnie, zmieszanie sfermentowanej lub opalonej herbaty z herbatą wytworzoną sposobem CTC, albo z granulkami herbaty w celu
otrzymania pożądanych właściwości napoju.
Produkt wytwarzany sposobem według wynalazku jest liściastą herbatą, którą fachowcy docenią również dlatego że może, jeżeli jest to pożądane, być zastosowana do wytwarzania różnych produktów na bazie herbaty, w tym torebek z herbatą, proszków herbaty, koncentratów herbaty, gotowych do spożycia napojów herbacianych.
Sposób według wynalazku zostanie poniżej przedstawiony w poniższych przykładach i załączonych rysunkach (fig. 3 do 17).
Przykład 1
Całe liście herbaty Kenyan fermentowano w temperaturze 40°C i określano stężenie katechin
i teaflavin przy użyciu metod HPLC. Wyniki przedstawiono na fig. 3.
Aktywność utleniających enzymów w herbacie była widoczna przez gwałtowny impuls zużycia
tlenu a następnie bardziej łagodny spadek. Dwutlenek węgla jest produktem wytwarzanym w tych
reakcjach a jego wytwarzanie obserwowano jako stopniowo zwiększające się, pik po 3 godzinach,
a następnie łagodne opadanie.
Podczas etapu fermentacji przy wytwarzaniu czarnej herbaty jedna trzecia do połowy katechin
występujących w herbacie ulega utlenieniu do teaflavin. Figura 3 pokazuje że zawartość katechin
w całych herbacianych liściach stopniowo obniża się po trzymaniu ich w temperaturze 40°C przez
cztery godziny podczas gdy stężenie teaflavin zwiększa się do około 1,1 µM/g (mokrej wagi) przed
stopniowym opadaniem, prawdopodobnie dlatego że teaflavina jest dalej metabolizowana. To podważa tradycyjną wiedzę, zgodnie z którą herbata musi być zmacerowana do fermentacji, wytwarzając
znaczne ilości teaflavin.
Po wysuszeniu sfermentowanej herbaty wytworzonej w tym doświadczeniu otrzymano czarną
herbatę o korzystnej „podobnej do herbaty” barwie ale raczej mętną i bez aromatu. Zawartość teaflavin wynosiła około jednej trzeciej występującej w podobnej czarnej herbacie obrabianej sposobem
CTC. Jednak to doświadczenie wyraźnie pokazuje że fermentację całych herbacianych liści można
wykorzystać do wytwarzania czarnej herbaty liściastej.
Przykład 2
Pomiary czasu relaksacji spin-spin (T2) protonowego widma NMR są czułymi wskaźnikami ruchu cząsteczek. W przypadku całych herbacianych liści sygnał protonowy jest zdominowany przez
wodę a ruchliwość wody zależy od struktury komórek w liściu. Wynikiem rozprowadzenia wody w środowisku liścia jest rozkład obserwowanych czasów relaksacji, i wszelkie zmiany struktury komórek
wywołane przez ogrzewanie powinny skutkować zmianami ruchliwości wody, co będzie zobrazowane
przez zmianę obserwowanego rozkładu czasu relaksacji.
PL 191 549 B1
7
Czasy relaksacji protonu zapisywano na spektrometrze Resonance Instruments MARAN (TM)
pracującym przy 20Hz. Czasy relaksacji zapisywano przy użyciu sekwencji pulsacyjnej Carr-PurcellMeiboom-Gill (CPMG) z odstępem między impulsami 200 ms z opóźnieniem cyklu 1 s. Zanik powłok
CPMG był ustalony na funkcję rozkładu przy użyciu programu R.I. DXP. We wszystkich doświadczeniach stosowano świeże nienaruszone liście a w czterech doświadczeniach były obrabiane. Badano
skutki ogrzewania liścia w temperaturze 42°C, ogrzewania liścia w temperaturze do 60°C, i ciągłego
ogrzewania w wyższej temperaturze.
Czas relaksacji świeżego herbacianego liścia zapisywano w funkcji temperatury między 25°C
a 42°C. Następnie liście trzymano w temperaturze 42°C przez 30 minut, przed ochłodzeniem do 25°C
i ponownie zapisywano czas relaksacji po ponownym ogrzaniu liścia do temperatury 60°C. Czas relaksacji drugiego liścia zapisywano jako funkcję temperatury między 25°C a 60°C. Następnie liść
trzymano w temperaturze 60°C przez 30 minut przed ochłodzeniem do 25°C i ponownie zapisywano
czas relaksacji po ponownym ogrzaniu liścia do temperatury 60°C. Wyniki przedstawiono na fig. 4.
W obu przypadkach nie zaobserwowano znacznych zmian rozkładu czasu relaksacji w temperaturze poniżej 45°C. W rozkładzie czasu relaksacji zaobserwowano dwa piki, pik główny skoncentrowany
około 50 ms wywoływany przez wodę zawartą w liściu, pochodzenie mniejszego piku przy około 2 ms jest
niejasne, ale możliwe że jest spowodowany pewną ruchliwością materiału o małej wadze cząsteczkowej. W temperaturze powyżej 45°C zaobserwowano znaczne przesunięcie czasu relaksacji, i stwierdzono że jest nieodwracalne przy chłodzeniu. Pozycja głównego piku wody była przesunięta w kierunku krótszych czasów relaksacji i skoncentrowana około 10 ms. To obniżenie czasu relaksacji jest
zgodne z tworzeniem bardziej stężonego roztworu, co może być powodowane przez (1) utratę wody
przez liść, (2) zniszczenie struktury komórkowej pozwalające na większe oddziaływanie wody komórkowej z materiałem ściany komórkowej, albo (3) zniszczenie struktury komórkowej pozwalające na
rozpuszczanie w wodzie dodatkowych materiałów.
Jeżeli zaobserwowane przesunięcie relaksacji było spowodowane jedynie usuwaniem wody, to
należałoby oczekiwać że ciągłe ogrzewanie w podwyższonej temperaturze będzie skutkowało dalszą
utratą wody i dalszą zmianą czasu relaksacji. Dla zaobserwowania skutku ciągłego ogrzewania, świeży liść ogrzewano w temperaturze od 25°C do 75°C i trzymano w temperaturze 75°C przez 30 minut,
po czym zapisywano czas relaksacji. Zmianę czasu relaksacji ponownie zaobserwowano dla temperatury
około 45°C, ale nie zaobserwowano dalszych znacznych zmian przy ciągłym ogrzewaniu. Zatem można
wnioskować że zaobserwowane zmiany relaksacji wody są spowodowane strukturalną zmianą w liściu.
Wyniki pokazały że pomiar czasu relaksacji NMR może być czułym miernikiem zniszczenia
struktury komórkowej świeżego herbacianego liścia. Bardziej dokładnie stwierdzono że ogrzewanie
liści do temperatury 42°C nie powoduje znacznego zniszczenia struktury komórek liścia a ogrzewanie
herbacianego liścia powyżej 50°C powoduje nieodwracalne zniszczenie.
Przykład 3
Zwiędnięte całe herbaciane liście trzymano w temperaturze 35°C przez 24 godziny a następnie
podniesiono temperaturę do 40°C i trzymano przez dalsze 7 godzin. Jak poprzednio określano względne stężenie katechin i teaflavin. Wyniki przedstawiono na fig. 5.
Przy trzymaniu liści w temperaturze 35°C stężenie katechin i tealavin pozostaje zasadniczo stałe. Takie warunki zazwyczaj występują w etapie więdnięcia liści przy wytwarzaniu czarnej herbaty, gdy
zachodzą różne biochemiczne i fizyczne zmiany uważane za występujące przy utracie wody. Nieoczekiwanie zwiększenie temperatury tylko o 5°C wyzwala znaczny spadek stężeń katechin i znaczne
zwiększenie stężeń teaflavin. Sugeruje to, że herbata nagle zaczyna fermentować. Te wyniki zaprowadziły twórców wynalazku do badania skutków wywoływanych małymi zmianami temperatury.
Przykład 4
Całe herbaciane liście poddano 5 minutowemu szokowi termicznemu i pozostawiono na 8 godzin. Określono całkowitą zawartość katechin i te wyniki przedstawiono na fig. 6.
Określenie „szok termiczny” ma określać ciągłe stosowanie ciepła, wystarczające do podniesienia temperatury porcji herbacianych liści do wcześniej określonej temperatury.
Herbaciane liście poddawano szokowi termicznemu w zakresie od 25°C do 70°C przez okres 5
minut przez zanurzanie ich w odpowiednio gorącej wodzie. W każdym przypadku, dla wystąpienia fermentacji, liście pozostawiano przez noc w temperaturze 20°C w polietylenowej torbie. Mierzono stężenie wszystkich katechin po 18 godzinach po zastosowaniu szoku termicznego. Twórcy wynalazku
stwierdzili że całkowite stężenie katechin w herbacianych liściach poddanych szokowi termicznemu
w temperaturach między 25°C a 45°C wynosiło około 500 µ/g (liczone na suchą wagę) po 18 godzinach,
8
PL 191 549 B1
ale stężenie zmniejszało się do około 125 µM/g (suchej wagi) w temperaturze szoku termicznego 50°C,
i do około 60 µM/g (suchej wagi) w temperaturze szoku termicznego 55°C. Tak znaczne spadki wskazują że wystąpiła fermentacja. Stwierdzono, że stosowanie wyższych temperatur szoku termicznego
prowadzi do zwiększenia mniej głębokiego wpływu na stężenie katechin. Prawdopodobnie dlatego, że
gdy została wywołana fermentacja w tych temperaturach to część utleniających enzymów była zdenaturowana lub inaczej zdeaktywowana.
Potwierdza to wcześniej podaną interpretację danych NMR przedstawionych na fig. 4, gdzie
nagła zmiana występuje gdy całe liście poddaje się szokowi termicznemu między około 45°C a 55°C.
Przykład 5
Całe herbaciane liście poddawano szokowi termicznemu w różnych temperaturach przez 5 minut i pozostawiano na 18 godzin. Określano stężenie pewnych katechin a wyniki przedstawiono na fig. 7.
Zawartość epigalokatechiny (EGC), katechiny (C+), epikatechiny (EC), galusanu epikatechiny
(ECG) i galusanu epigalokatechiny (EGCG) mierzono po 18 godzinach. Chociaż nie jest katechiną,
ale mierzono też stężenie kofeiny jako wskaźnik czy występuje ługowanie. Jak widać z fig. 4 gdy szok
termiczny ma temperaturę większą niż 45°C to występuje znaczne obniżenie stężenia wszystkich
badanych katechin, a zwłaszcza katechin gallusowych, EGCG i ECG. Stężenie kofeiny zmieniało się
nieznacznie z temperaturą szoku termicznego, co wskazuje że jakiekolwiek efekty ługowania są minimalne. Przy temperaturach szoku termicznego powyżej 50°C, a zwłaszcza powyżej 60°C występuje
fermentacja, ale zniszczenie enzymów zmniejsza konsumpcję katechin. Następne utlenianie katechin
było podobne do obserwowanego w procesie fermentacji czarnej herbaty obrobionej sposobem CTC,
zatem całe herbaciane liście mogą, w odpowiednich warunkach, zachowywać się jak herbaciane liście
po obróbce CTC.
Przykład 6
Figura 8 przedstawia całkowitą zawartość katechin w próbce całych herbacianych liści poddanych szokom termicznym o różnym czasie trwania w temperaturze 50°C i 60°C i pozostawionych do
fermentacji przez 18 godzin.
Szok termiczny w temperaturze 50°C trwający między 1 a 3 minuty był wystarczający dla spowodowania znacznego zmniejszenia stężenia katechin. Nieoczekiwanie, szok termiczny w temperaturze 60°C trwający tylko 30 sekund był wystarczający do spowodowania prawie całkowitej fermentacji.
Odpowiedzialność i nieodwracalność natury skutków szoku termicznego sugeruje postać „włącznika”
działania tego procesu.
Przykład 7
Figura 9 pokazuje stężenie pewnych katechin w całych herbacianych liściach pozostawionych
na 18 godzin po działaniu szoku termicznego o temperaturze 50°C o różnym czasie trwania. Wyniki pokazują konsekwentny spadek stężenia różnych katechin gdy liście poddano szokowi w czasie 1 do 3 minut.
Ponownie, stężenie kofeiny nie zmienia się znacznie co sugeruje że nie zachodzi znaczne ługowanie.
Przykład 8
Figura 10 przedstawia stężenie pewnych katechin w całych herbacianych liściach pozostawionych na 18 godzin po działaniu szoku termicznego w temperaturze 60°C o różnym czasie trwania. Mniej
niż 1 minuta była wymagana aby spowodować prawie pełną fermentację utleniającą każdej z katechin.
Przykład 9
Figura 11 przedstawia jak stężenie katechin i teaflavin w całych liściach czarnej herbaty Kenyan,
zmienia się gdy są one poddawane 5 minutowemu szokowi termicznemu o temperaturze 55°C i pozostawione na zmieniający się okres czasu. Stężenie katechin zmniejsza się z czasem, ale tylko kilka
godzin wymaganych jest dla znacznej wydajności. Zmniejszenie stężeń teaflavin było prawdopodobnie spowodowane ich stopniowym dalszym utlenianiem do postaci tearubigin i/lub związania z innymi
składnikami liścia lub innymi substancjami.
P r z y k ł a d 10
Figura 12 przedstawia zwiększenie stężenia teaflaviny po poddaniu liści 5 minutowemu szokowi
termicznemu o temperaturze 55°C i pozostawieniu do fermentacji na zmieniający się okres czasu.
Zanotowano znaczne zwiększenie stężeń wszystkich teaflavin. To zjawisko jest podobne do obserwowanego podczas fermentacji czarnej herbaty obrabianej sposobem CTC.
P r z y k ł a d 11
Figura 12 przedstawia zużycie wszystkich katechin po poddawaniu liści 5 minutowemu szokowi
termicznemu o temperaturze 55°C i pozostawieniu do fermentacji na pewne okresy czasu. Stężenie
wszystkich katechin zmniejsza się w ciągu pierwszych 2 godzin, czasem wcześniej. Także ten wykres
PL 191 549 B1
9
był podobny do obserwowanego przy fermentacji czarnej herbaty obrabianej sposobem CTC. Jak
w innych doświadczeniach, stężenie kofeiny nie zmieniło się znacznie co wskazuje, że nie zachodzi
ługowanie.
P r z y k ł a d 12
Figura 12 przedstawia porównanie stężenia teaflavin w różnych fermentowanych herbatach:
herbaty Kenyan hodowanej w kontrolowanych warunkach niedaleko Bredforf, GB, proszku herbaty
Assam i standardowej herbaty Cejlońskiej. Pierwszą próbkę herbaty Kenyan, w postaci całych liści,
poddawano 5 minutowemu szokowi termicznemu o temperaturze 55°C i pozostawiano do fermentacji
przez 7 godzin. Proszek herbaty Assam był herbatą obrabianą sposobem CTC. Wybrano ją jako reprezentującą pożądaną jakość smaku, aromatu i barwy. Drugą próbkę herbaty Kenyan, w postaci
całych liści, poddawano 5 minutowemu szokowi termicznemu o temperaturze 55°C i pozostawiano do
fermentacji przez 26 godzin. Standardowa herbata Cejlońska była herbatą obrabianą tradycyjnie. Dla
każdej próbki mierzono stężenie teaflaviny (TF), teaflavin-3´-monogalusanu (TF3´MG), digalusanu
teaflaviny (TFDG) i teafavin-3-monogalusanu (TF3G). Jak widać na fig. 14 względne stężenia różnych
teaflavin były podobne a różnice, przynajmniej w części, mogą wynikać z naturalnych różnic między
odmianami herbaty. Faktyczne stężenie teaflavin w pierwszej próbce całych liści herbaty Kenyan było
znacznie bliższe stężeniu w proszku herbaty Assam obrabianej sposobem CTC niż dla tradycyjnej
herbaty Cejlońskiej. Dowodzi to że można wytworzyć sfermentowane całe herbaciane liście które zachowują się bardziej jak herbata obrabiana sposobem CTC niż jak tradycyjna herbata. Porównanie
wyników pierwszej i drugiej próbki herbaty Kenyan pokazuje że należy unikać stosowania dłuższego
czasu fermentacji. Może to być powodem tracenia teafavin w dalszych reakcjach utleniania albo ich
związania z innymi cząsteczkami.
P r z y k ł a d 13
Figura 15 pokazuje porównanie stężeń resztkowych katechin zmierzonych w takich samych
próbkach jak przedstawione na fig. 14. Resztkowe katechiny to te, które nie uległy utlenieniu do teaflavin
lub innych związków. Obie próbki z całych liści herbaty Kenyan zawierały mniej resztkowych katechin
niż standardowa tradycyjna herbata Cejlońska. Jest to zgodne z większą produkcją teaflavin przedstawioną na fig. 14.
P r z y k ł a d 14
Figura 16 przedstawia dwa schematy procesów, jeden dla procesu A i drugi dla procesu B.
W procesie A zwiędnięte herbaciane liście, korzystnie całe herbaciane liście, wprowadza się do
blanszera dla spowodowania zewnętrznego rozerwania i zapoczątkowania fermentacji (w tym kontekście blanszer jest dowolnym urządzeniem zdolnym do przeprowadzenia żądanej obróbki termicznej).
Fermentującą herbatę przepuszcza się przez urządzenie Rotorvane lub podobne, dla zmniejszenia
wymiaru herbacianych liści przed ich wprowadzeniem do konwencjonalnego fermentera. Liście opala się
dla zatrzymania fermentacji, po czym są gotowe do przechowywania, pakowania lub dalszej obróbki.
W procesie B zwiędnięte herbaciane liście, korzystnie całe herbaciane liście, wprowadza się do
blanszera dla spowodowania wewnętrznego rozerwania i dla zainicjowania fermentacji. Herbatę fermentuje się w konwencjonalnym urządzeniu do fermentacji a następnie przepuszcza przez nastawny
rębak dla zmniejszenia wymiaru, a następnie przez nastawne walce dla zmiany kształtu. Liście opala się
dla zatrzymania fermentacji, a następnie są gotowe do przechowywania, pakowania lub dalszej obróbki.
Stosowanie zwiędniętych herbacianych liści jest korzystne dla maksymalizacji aromatu. Ale można stosować również niezwiędnięte liście. Procesy A i B są jedynie korzystnymi wykonaniami wynalazku. Fachowiec potrafi dokonać właściwego wyboru urządzeń do blanszowania, cięcia, walcowania,
fermentowania i opalania, a kolejność w jakiej będą używane może zmieniać się, i zależy od pożądanych właściwości końcowego produktu.
P r z y k ł a d 15
Świeże herbaciane liście poddawano szokom termicznym o różnych temperaturach i czasach
trwania. W każdym przypadku mierzono zakres fermentacji, a wyniki użyto do stworzenia profilu skuteczności szoku termicznego przedstawionego na fig. 17. Taki profil może być wykorzystany do planowania parametrów sposobu dla uzyskania pożądanych właściwości czarnej herbaty.
Należy stwierdzić, że profil skuteczności szoku termicznego może być zależny od miejsca pochodzenia herbaty, zakresu zwiędnięcia i od innych czynników.
10
PL 191 549 B1
Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób wytwarzania czarnej herbaty obejmujący fermentowanie niemacerowanych herbacianych liści, opalanie liści dla zatrzymania fermentacji i suszenie liści dla uzyskania czarnej herbaty
liściastej, znamienny tym, że fermentację inicjuje się przez ogrzewanie niemacerowanych herbacianych liści do temperatury pomiędzy 38°C a 60°C przez okres 0,5 do 10 minut.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że herbaciane liście ogrzewa się do temperatury
pomiędzy 50°C i 60°C dla zainicjowania fermentacji.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że liście ogrzewa się w tej temperaturze przez 1
do 3 minut.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że pomiędzy zainicjowaniem a zakończeniem fermentacji herbaciane liście poddaje się więdnięciu.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że pomiędzy zainicjowaniem a zakończeniem fermentacji fizycznie zmienia się rozmiar albo kształt liści.
Rysunki
PL 191 549 B1
11
12
PL 191 549 B1
PL 191 549 B1
13
14
PL 191 549 B1
PL 191 549 B1
15
16
PL 191 549 B1
PL 191 549 B1
17
18
PL 191 549 B1
Departament Wydawnictw UP RP
Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.