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Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen Extraktes aus Kaffee
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z. B. dadurch her, dass man gerösteten und gemahlenen Kaffee abkocht und die Abkochung hierauf so trocknet, dass ein Trockenprodukt erhalten wird, das dann in geeigneten Behältern konditioniert wird.
Die Schweizer Patentschrift Nr. 201940 betrifft ein Verfahren zum Konservieren der Aromastoffe eines trockenen, löslichen Kaffeextraktes, bei dem einer durch Auslaugung von geröstetem Kaffee mittels Wasser erhaltenen Flüssigkeit mindestens ein löslicher Stoff zugesetzt wird, der den Zweck erfüllt, in Trockenform die in dem wässerigen Kaffeeauszug enthaltenen Aromastoffe zu binden und dauernd festzuhalten und darauf die Mischung durch Zerstäubung in ein trockenes Pulver übergeführt wird.
Das Verfahren gemäss der Erfindung bezieht sich dagegen auf die Herstellung eines pulverförmigen Extraktes aus Kaffee durch Extraktion von geröstetem und gemahlenem Kaffee unter Gewinnung einer wässerigen Extraktlösung und ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass man den erhaltenen, gegebenenfalls konzentrierten wässerigen Extrakt in zwei Fraktionen teilt, von denen die erste durch Zerstau- bung getrocknet und die zweite ausgefroren wird, die ausgefrorene Fraktion des Extraktes der Gefriertrocknung unterwirft und das getrocknete Pulver aus der ersten Fraktion mit dem fein zerteilten Produkt aus der zweiten Fraktion zu einem löslichen Kaffeextraktpulver mit einem spezifischen Gewicht von 0,2 bis 0, 3 g/cm3 vermischt,
wobei gegebenenfalls dem konzentrierten Extrakt ein die flüchtigen Aromastoffe des gerösteten und gemahlenen Kaffees enthaltendes Kondensat zugesetzt wird.
Das Verfahren gemaS der Erfindung unterscheldet sich somit von dem bekannten Verfahren grundegend in mehrfacher Hinsicht, vor allem durch die Teilung des Extraktes in zwei Fraktionen sowie deren verschiedenartige Weiterbehandlung, unter anderem durch Gefriertrocknungsowie durch die unterschiedliche Art der Bindung der Aromastoffe. Das neue Verfahren bietet ausserdem gegenüber dem alten we-
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allein durch Zerstäuben getrockneten Pulver ermöglicht.
Vorzugsweise wird die die zweiteFraktion darstellende Extraktlösung konzentriert, der konzentrierten Lösung wird zwecks Bildung eines festen und homogenen Schaums ein Inertgas zugeführt, der Schaum wird so lange eingefroren, bis ein festes Produkt erhalten wird, das gefrorene Produkt wird in feine Teilchen zerteilt, deren Grösse praktisch der Teilchengrösse eines gemahlenen und gerösteten Pulverkaffees entspricht, das feinteilige Produkt wird der Gefriertrocknung unterworfen, und das getrocknete und feinteilige Produkt wird mit dem aus dem ersten Teil hergestellten Trockenpulver vermischt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Extraktion des gerösteten und gemahlenen Kaffees durch Gegenstromperkolation mit Hilfe einer Batterie aus acht Zellen durchgeführt,
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die in an sich bekannter Weise miteinander verbunden sind und von denen jede mit einer Einrichtung versehen ist, die eine extraktive Dampfdestillation des darin enthaltenen frischen Kaffees ermöglicht.
DerExtraktionszyklus umfasst sechs Zellen und beginnt mit demDurchleiten eines unter Druck stehenden Wasserstromes mit einer Temperatur von etwa 150 bis 1700C durch die Zelle mit der am stärksten exi trahierten Kaffeefüllung. Nach etwa 12 bis 20 min wird der Extrakt durch die nächste Zelle und dann durch die folgenden Zellen bis zur sechsten Zelle mit dem frischen Kaffee geleitet. Diese Kaffeefüllung wird bei einer Temperatur von annähernd 1000C extrahiert. Zwei Zellen dieser Batterie nehmen am Extraktionszyklus nicht teil Die siebente Zelle wird entleert und dann mit frischem Kaffee gefüllt,
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Zelle,tigen Aromabestandteile des Kaffees bestimmt ist, diese Destillation wird mit Hilfe einesDampfstromes durchgeführt, der durch die Kaffeefüllung geleitet wird.
Der Geschmack und das Aroma des Endproduktes hängt zum grossen Teil von der Art des am Ende der Extraktionsoperation gewonnenen Aufgusses ab, und verschiedene Faktoren, die bei dieser Operation mitspielten, können die Eigenschaften des Aufgusses verändern. Beispielsweise können die Temperatur,
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lung der Kaffeebohnen usw. einen merklichen Einfluss ausüben.
Der Extrakt aus der mit dem frischen Kaffee gefüllten Zelle wird auf einer Waage gewogen und so lange gestreckt, bis er ein bestimmtes Gewicht hat. Er enthält dann gewöhnlich 10 bis 20 Gew.-%
Feststoffe des Kaffees in wässeriger Lösung.
Erfindungsgemäss ist es zweckmässig, den erhaltenen Extrakt in zwei ungleiche Fraktionen oder Tei- le zu teilen, von denen die erste 70 bis 95% und die zweite 5 bis 30% der Gesamtmenge des zu teilen- den Extraktes enthält. Vorzugsweise wird die Extraktlösung vor der Teilung in geeigneter Weise konzen- triert, d. h. durch Verdampfen oder Ausfrieren, bis ein Produkt erhalten wird, das 25 bis 60 Gew.-%
Feststoffe des Kaffees enthält Wird die Konzentration durch Verdampfung durchgeführt, so unterwirft man den Extrakt vorzugsweise zuerst einer extraktiven Destillation, um mindestens einen Teil der dar- in enthaltenen flüchtigen Aromabestandteile zu gewinnen.
Mindestens ein Teil der durch Destillation der frischen Kaffeefüllung und des in verdünnter Lösung vorliegenden Extraktes gewonnenen kondensierten Aromastoffe kann dem konzentrierten Extrakt zugegeben werden.
Die Teilung der Extraktmenge in zwei Fraktionen kann auch vor der Konzentration vorgenommen werden, wobei die Fraktionen getrennt voneinander bis auf einen Feststoffgehalt konzentriert werden, der den durch die anschliessende Trocknung bestimmten Bedingungen genügt. Weiterhin kann das bei der extraktiven Destillation im Laufe des Verfahrens gewonnene Aromastoffkondensat in grösserer Menge oder ganz nur einer Fraktion zugesetzt werden, insbesondere der zweiten.
Die erste Fraktion, d. h. die Fraktion, die 70 bis 95% der Extraktmenge darstellt, wird durch Zerstäubung getrocknet, wobei die üblichen Verfahren und Vorrichtungen angewendet werden. Die zweite Fraktion der wässerigen Extraktlösung, die 5 bis 30% der zu teilenden Menge darstellt, hat vorzugsweise einen Feststoffgehalt von 35 bis 60%. Vor der eigentlichen Trocknung wird der Extrakt mehreren Verfahrensschritten unterzogen, wodurch das Endprodukt ein annehmbares spezifisches Gewicht und eine annehmbare Farbe erhält. Nach einer bevorzugten Ausführungsform leitet man zuerst eine gewisseMenge Inertgas, wie Kohlendioxyd oder Stickstoff, in den konzentrierten Extrakt ein, um einen Schaum mit einem spezifischen Gewicht von 0, 4 bis 0, 8 g/cms herzustellen.
Die Dichte des Schaumes soll sorgfältig eingestellt werden, weil sie weitgehend das spezifische Gewicht des trockenen pulverförmigen Endproduktes bestimmt, das aus diesem Teil des Extraktes hergestellt wird. Dieses Ergebnis kann erreicht werden, indem man den konzentrierten Extrakt mit Hilfe eines geeigneten Wärmeaustauschers auf OOC oder weniger abkühlt, worauf das Gas in den abgekühlten Extrakt eingeblasen wird. Man erhält einen stabilen und homogenen Schaum, indem man das Produkt z. B. durch einen mechanischen Mischer leitet.
Der so hergestellte Schaum wird dann fortlaufend, aber gründlich durchgefroren, wodurch der Extrakt in den festen Zustand übergeführt wird. Zu diesem Zweck wird der Schaum in Form einer gleichmässigen Schicht mit einer Dicke von 10 bis 40 mm auf einem Metallband ausgebreitet Die Bedingungen, unter denen der Schaum gefriert, sowie seine Dichte bestimmen weitgehend die Farbe des Endproduktes. Die Wahl der Faktoren, die diese Bedingungen modifizieren, d. 11. die Lineargeschwindigkeit des Bandes, die Gefriertemperatur, die Dicke des Schaumes usw., sind von besonderer Bedeutung. Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Schaumschicht auf einem Band ausgebreitet, dessen nutzbare Bahn in zwei Teile geteilt ist, die z. B. mittels einer Kühlflüssigkeit auf verschiedene Temperaturen abgekühlt werden.
Der erste Teil wird mit einersalzsohle gekühlt, deren Temperatur zwischen
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- 12 und -290C liegt, während die Kühlflüssigkeit für den zweiten Teil auf eine Temperatur zwischen - 40 und -700C gebracht wird. Im allgemeinen soll die Gefrierdauer für einen Schaum von normaler
Dichte nicht unter 7 min liegen, damit ein Endprodukt mit einer befriedigenden Farbe erhalten wird.
Der Extrakt wird am Ende des Förderbandes in Form eines starren zusammenhängenden Bandes ge- wonnen, das dann in eine Maschine zum Zerteilen oder Zerbröckeln geleitet wird, wodurch die Platte so zerkleinert wird, dass sie gemahlen werden kann. Danach werden die Stücke zu einem Pulver ge- mahlen, dessen Teilchengrösse vorzugsweise zwischen 0,25 und 2, 0 mm liegt.
Das aus den Teilchen des gefrorenen Extraktes gebildete Pulver wird in Form einer etwa 25 mm dicken Schicht auf den Platten einer üblichen Gefriertrocknungsvorrichtung ausgebreitet, in deren Kam- ) mer die Platten eingeführt werden. Die Sublimation der in dem gefrorenen Produkt enthaltenen Eiskri- stalle wird während ungefähr 7 h in einem Hochvakuum von 150 bis 175 J. vorgenommen. Nach dem
Entleeren der Platten wird das erhaltene trockene Pulver in an sich bekannter Weise in dichten Behäl- tern konditioniert.
Nach einer andern Ausführungsform kann das gefrorene Produkt in Platten oder Stücke zerteilt wer- i den, die dann einer Gefriertrocknung unterworfen werden ; nach dem Trocknen kann das Produkt zer- kleinert und gemahlen werden. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass beim Mahlen gewisse Men- gen von sehr kleinen Teilchen gebildet werden, die nicht konditioniert werden können und deshalb nicht unmittelbar verwendbar sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann das spezifische Gewicht des Endproduktes nach der endgültigen Trocknung eingestellt werden. Hiebei stellt man einen verhältnismässig dichten
Schaum, z. B. mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 0, 6 g/cm3, her. Nach dem Gefrieren wird das Produkt zerkleinert, zu sehr feinen Teilchen von 0,2 bis 0, 5 mm gemahlen und der Gefriertrock- nung unterworfen. Nach dem Trocknen wird das feine Pulver bei einer niedrigen Temperatur mit Hilfe geeigneter Mittel zusammengeballt. Auf diese Weise erhält man ein trockenes Pulver, das ausserge- wöhnlich gleichmässig und sehr stark gefärbt ist.
Nach einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens kann der konzentrierte Extrakt, der gegebenen- falls mindestens mit einem Teil der durch extraktive Destillation des frischen Kaffees und der verdünn- ten Lösung erhaltenen Aromastoffe angereichert ist, der Gefriertrocknung unterworfen werden, ohne dass er vorher verschäumt wird. In diesem Fall wird der konzentrierte Extrakt z. B. auf Platten verteilt und gefroren, dann auf den Platten in Form eines Pulvers, das durch Vermahlen des gefrorenen Produktes er- halten wird, oder inForm von Platten, die nach dem Trocknen pulverisiert werden, der Gefriertrocknung unterworfen.
Das stark aromastoffhaltige Pulver aus der zweiten Fraktion wird mit dem feinen Pulver aus dem
Zerstäubungstrockner, das ein spezifisches Gewicht von 0,2 bis 0, 3 g/cm3 hat, vermischt. IstdieDich- te des durch Gefriertrocknung erhaltenen Pulvers etwas zu hoch, so kann man die Dichte des Endpro- duktes dadurch verändern, dass man das spezifische Gewicht des durch Pulvern getrockneten Pulvers durch
Einleiten eines neutralen Gases, wie Kohlendioxyd, während der Trocknung verringert.
Weiterhin kann nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung das Gemisch der beiden Pulver bei relativ niedri- gerTemperatur zusammengeballt werden, dadurch kann einProdukt mit gleichmässigerStruktur erhalten werden, und die Neigung der beiden Pulver, sich zu trennen, wird ausgeschaltet
Das aus den vorgenannten Teilen als Produkt gewonnene Pulvergemisch kann vor dem Konditionie- ren mit Aromastoffen beladen werden. Man geht dabei so vor, dass man ein Kondensat aus Aromabe- standteilen des Kaffees dem Trockenpulver zumischt, um die flüchtigen Aromastoffe, die sich insbe- sondere beim Öffnen der Verpackung entwickeln, anzureichern.
Vorzugsweise setzt man das Kondensat in Mengen von 0,1 bis 0, 50/0 des Pulvergewichts zu, im allgemeinen im Gemisch mit der gleichen oder einer etwas geringeren Menge eines öligen Trägers, insbesondere KaffeeöL
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten nicht nur auf
Kaffeextrakte beziehen, sondern dass das Verfahren auch erfolgreich zur Herstellung von andern Pflan- zenextrakten, wie von Zichorie, Tee usw., angewendet werden kann.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, die jedoch nicht auf die hier angegebenen Bedingungen beschränkt ist.
Beispiel l : Der Extrakt wird mit einer Batterie von Perkolatoren, bestehend aus acht Zellen mit einem Durchmesser von 35 cm und einer Länge von 122 cm, hergestellt. Jede Zelle ist mit ungefähr 40 kg gemahlenem Kaffee gefüllt, der etwas gröber gemahlen ist als handelsüblicher Kaffee zur Berei- tung eines Perkolatoraufgusses. Die Frischkaffeefüllung in der ersten Zelle wird mit 40 1 heissem Wasser getränkt, dann der extraktiven Dampfdestillation unterzogen, bis 2,2 kg eines Kondensates aus den
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flüchtigen Aromastoffen des Kaffees erhalten werden. Der Extraktionszyklus umfasst die sechs folgenden Zellen, wobei mit der Zelle mit der am stärksten extrahierten Füllung begonnen wird. Aus der sechsten Zelle mit der Frischkaffeefüllung erhält man 165 kg Extrakt.
Das Extraktionswassertrittbei einer Temperatur von ungefähr 1700C in die erste Zelle ein, und der durch die sechste Zelle hindurchgeleitete Extrakt hat eine Temperatur von etwa 950C.
Die erhaltene wässerige Lösung des Extraktes wird einer extraktiven Gegenstromdestillation, z. B. in einer Rektifikationskolonne, unterworfen, wobei etwa 3% Dampf verwendet werden. Die gewonnenen flüchtigen Aromastoffe werden bei 50C kondensiert und gekühlt. Der Extrakt wird dann mit Hilfe einer geeigneten Verdampfungsvorrichtung, vorzugsweise mittels einer Vorrichtung mit Doppelwirkung und aufsteigendem Film, bis auf einen Feststoffgehalt von etwa 50% konzentriert. Dann wird mindestens ein Teil der flüchtigen kondensierten, durch Destillation der verdünnten Extraktlösung erhaltenen Aromastoffe, dem konzentrierten Extrakt zugegeben ; man erhält auf diese Weise 32, 6 kg Extrakt, der 55% Kaffeefeststoffe enthält. Diese Füllung wird in zwei Fraktionen von 26,2 bzw. 6, 4 kg geteilt.
Die erste Fraktion (26,2 kg) wird durch Zerstäuben in einer geeigneten Vorrichtung getrocknet ; man erhält 14, 5 kg lösliches Kaffeepulver.
Die zweite Fraktion (6, 4 kg) wird mit den 2,2 kg des durch extraktive Destillation der Frischkaffefüllung vor der Extraktion gewonnenen Kondensats aus flüchtigen Aromastoffen und 90 g Kaffeeöl vermischt. Diese Fraktion des konzentrierten und mit flüchtigen Aromabestandteilen des Kaffees angereicherten Extraktes wird mit Hilfe eines geeigneten Wärmeaustauschers auf OOC abgekühlt, worauf sie mit einem Inertgas vermischt wird. Dem gekühlten Produkt werden 115 ml Kohlendioxyd je kg Extrakt unter einem Druck von 10, 5 kg/cm2 beigemischt ; danach wird das Gas, z. B. mit Hilfe eines mechani-
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12 mm Dicke auf einem endlosen Metallband ausgebreitet, bei dem der erste Teil der nutzbaren Bahn mit einer wässerigen Äthylenglykollösung auf eine Temperatur von - 290C abgekühlt wird.
Man muss langsam kühlen, um ein Produkt mit befriedigender Farbe zu erhalten. Nach der ersten Kühlstufe wird das Produkt auf dem zweiten Teil der nutzbaren Bahn des Förderbandes tiefgekühlt, d. h. der Schaum wird 15 min auf einer Temperatur von -450C gehalten. Am Ende der Bahn des Förderbandes liegt das gefrorene Produkt in Form eines zusammenhängenden Bandes aus festem Material vor, das zerteilt und dann zu einem Pulver mit einer Teilchengrösse von 0, 25 bis 2 mm gemahlen wird.
Das gefrorene und gepulverte Produkt wird auf die Platten einer üblichen Gefriertrocknungsvorrichtung gelegt. Die Dicke der Schicht beträgt ungefähr 25 mm, und die Platten bleiben ungefähr 7 bis 10 h in der Kammer der Vorrichtung.
Man erhält ein trockenes Pulver, dessen Farbe und spezifisches Gewicht denen eines löslichen Kaffeepulvers, das durch Zerstäuben getrocknet wurde, entsprechen. Das aus der zweiten Fraktion hergestellte Pulver wird mit dem durch Zerstäuben getrockneten Pulver zu einem löslichen Pulverkaffeextrakt mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0,25 g/cm3 vermischt.
Die Mischung kann durch Zugabe von 0, 5 Gew.-% einer Emulsion aus einem Teil des Kondensates der flüchtigenAromastoffe des Kaffees und zwei Teilen eines Trägers aus Kaffeeöl aromatisiert werden. Auf diese Weise erhält man ein Produkt mit einem sehr ausgeglichenen Geschmack und Aroma, das in einem dichten Behälter unter einer Inertgasatmosphäre konditioniert wird.
Beispiel 2 : Es wird ein Extrakt wie nach Beispiel 1 hergestellt, mit der Abweichung, dass eine aus acht Zellen bestehende Perkolatorbatterie mit einem Durchmesser von 138 cm und einer Höhe von 190 cm verwendet wird. Das Gewicht der Kaffeefüllung beträgt ungefähr 500 kg und die aus der Zelle mit frischem Kaffee gewonnene Extraktmenge etwa 1450 kg.
Die erhaltene Extraktlösung wird durch Gefrieren in zwei Stufen, z. B. mit Hilfe eines Gulf-Kristal- lisators, konzentriert. Nach der ersten Stufe liegt der Extrakt in Form eines pumpfähigen Schlammes vor, der zentrifugiert wird. Man erhält einen konzentrierten Extrakt mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 28%, der sich nach der zweiten Stufe auf ungefähr 36% erhöht. Der konzentrierte Extrakt wird in zwei Fraktionen von 78 bzw. 22% der Gesamtmenge geteilt Die erste Fraktion (78%) wird durch Pulverisieren in einer üblichen Vorrichtung getrocknet.
Die zweite Fraktion (220/o) wird mit dem Kondensat der durch extraktive Destillation der frischen Kaffeefüllung vor der Extraktion gewonnenen Aromabestandteile, das mit einer geringen M enge Kaffee- öl vermischt ist, vermengt. Der konzentrierte, mit Aromastoffen angereicherte Extrakt wird in Form eines Schaumes mit einem spezifischen Gewicht von 0, 6 bis 0,8 g/cm3 gebracht und dann wie nach Beispiel 1 eingefroren. Das gefrorene Produkt wird dann zerteilt und zu Teilchen mit einer Grösse von
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0,1 bis 0, 5 mm gemahlen. Nach dem Gefriertrocknen wird das Pulver bei niedriger Temperatur mittels einer geeigneten Vorrichtung zusammengeballt. Das zusammengeballte Pulver wird mit dem durch Zer- stäuben getrockneten Pulver zu einem Produkt mit einem spezifischen Gewicht von 0,23 bis 0,25 g/cm vermischt.
Dieses Produkt kann wie nach Beispiel 1 mit Aromastoffen beladen werden, worauf es in einem dichten Behälter unter einer Inertgasatmosphäre konditioniert wird.
Beispiel 3 : Ein in wässeriger Lösung vorliegender Extrakt wird wie nach Beispiel 1 hergestellt, wobei aber die Frischkaffeefüllung ohne vorherige Benetzung einer extraktiven Dampfdestillation unter- zogen wird. Man erhält 1, 36 kg Kondensat, das wie nach Beispiel 1 der zweiten Fraktion des konzen- trierten Extrakts beigemischt wird. Diese Fraktion wird auf Platten ausgebreitet, die in eine Gefrier- kammer oder einen Gefriertunnel gebracht werden. Die Platten mit dem gefrorenen, d. h. im festen
Zustand befindlichen, Extrakt werden in die Kammer einer üblichen Gefriertrocknungsvorrichtung ein- geführt, in der alles Wasser, das in dem gefrorenen Produkt enthalten ist, durch Sublimation entfernt wird.
Nach dem Trocknen wird der plattenförmige Extrakt von den Platten abgenommen, zerkleinert und zu einem Pulver mit einer Teilchengrösse von 0, 25 bis 2 mm gemahlen ; dièses Pulver wird dann mit dem trockenen Pulver aus der ersten Fraktion vermischt.
Das durch Vermischen dieser beiden Pulver erhaltene Produkt kann wie nach Beispiel 1 aromatisiert und dann in einem dichten Behälter unter einer Inertgasatmosphäre konditioniert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen Extraktes aus Kaffee durch Extraktion von geröstetem und gemahlenem Kaffee unter Gewinnung einer wässerigen Extraktlösung, dadurch gekennzeichnet, dass man den erhaltenen, gegebenenfalls konzentrierten wässerigen Extrakt in zwei Fraktionen teilt, von denen die erste durch Zerstäubung getrocknet und die zweite ausgefroren wird, die ausgefrorene Fraktion des Extraktes der Gefriertrocknung unterwirft und das getrocknete Pulver aus der ersten Fraktion mit dem fein zerteilten Produkt aus der zweiten Fraktion zu einem löslichen Kaffeextraktpulver mit einem spezifischen Gewicht von 0, 2 bis 0, 3 g/cmS vennischt, wobei gegebenenfalls dem konzentrierten Extrakt ein die flüchtigen Aromastoffe des gerösteten und gemahlenen Kaffees enthaltendes Kondensat zugesetzt wird.