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Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren von löslichen Kaffee-Ersatz-Extrakten in Pulverform durch periodische, halb-kontinuierliche bzw. kontinuierliche Wasserextraktion einer Mischung von gerösteten und gemahlenen Getreidekörnern, Zichoriewurzeln und andern Rohstoffen und durch spezielle Nachbehandlung des erhaltenen flüssigen Extraktes und Sprühtrocknung desselben.
Die bisherigen Herstellungsmethoden von Kaffee-Ersatz-Extrakt in Pulverform entsprechen denen zur Erzeugung von Bohnenkaffee-Extrakt, wobei ähnliche technische Einrichtungen, d. h. Extrahieranlagen und Sprühtrockner Verwendung finden. Der Extraktionsvorgang besteht im allgemeinen darin, dass die Rohstoffmischung im Gegenstrom mit Wasser, im Temperaturbereich von 70 bis 1800C extrahiert wird.
In die Zusammensetzung der Kaffee-Ersatz-Mischung auf der Basis von Getreidekörnern gehen beträchtliche Mengen von makromolekularen Kohlenhydraten ein, die in der Form von Stärke, Dextrinen, Maltodextrinen und Pektinsubstanzen vorliegen, wobei deren Menge von der Zusammensetzung des Gemisches und von der Art der Röstung der Rohstoffe abhängt. Der grosse Gehalt an makromolekularen Kohlenhydraten erschwert den Extraktionsprozess sowie das folgende Eindampfen, weil diese Substanzen, infolge ihrer Quellung im Rohstoff und nachher in dem erhaltenen Extrakt, dessen Viskosität erhöhen, wodurch die Durchflussleistung in der Extraktionsanlage und die Ausbeute des ganzen Vorganges vermindert werden.
Bei Anwendung der bekannten Herstellungsverfahren weist der erhaltene flüssige Getreidekaffe-Extrakt einen relativ niedrigen Gehalt an Trockensubstanz, im Bereich von 20 bis 25%, und hohe Viskosität von 15 bis 30 cP, auf.
Die obigen Eigenschaften lassen das Einengen des Extraktes bis zu hohen, d. h. oberhalb 30% liegenden Gehalten an Trockensubstanz nicht zu, weil dies die unverhältnismässig steigende Viskosität des Extraktes während des Eindickens verhindert. Dieser Umstand ist ein Grund dafür, dass bisher Getreide-Kaffee-Extrakt praktisch nicht eingeengt wurde und dem Sprühtrockner ein Extrakt mit relativ niedrigem Trockensubstanzgehalt zugeführt wurde. Dies zwang zur Anwendung von Sprühtrocknern grosser Leistung, die beträchtliche Mengen an Energie verbrauchten. Auch wurde festgestellt, dass das Endprodukt auf Milcheiweiss koagulierend wirkt.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, unter Vermeidung der Nachteile bekannter Verfahren ein Herstellungsverfahren für Getreidekaffee-Extrakt zu schaffen, das eine bedeutende Erniedrigung der Viskosität des Extraktes ermöglicht und dadurch die Extraktion selbst vervollkommnet, den Wirkungsgrad des Gesamtverfahrens erhöht und die Qualität des Endproduktes verbessert.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass ein Abbau der Kohlenhydrate und eine Erniedrigung der Extrakt-Viskosität in der angefeuchteten Rohstoffmischung bzw. in deren wässerigem Extrakt durchgeführt wird.
Das geschieht mit Hilfe einer enzymatischen Reaktion mittels eines zugesetzten Enzympräparates, welches amylolytische bzw. pektolytische Enzyme oder deren Mischung enthält, bei einem PH von 4, 6 bis 5, 2.
Die PH-Einstellung wird durch Zugabe von beliebigen, alkalisierend bzw. puffernd wirkenden anorganischen Substanzen oder von puffernden Verbindungen in der Form der Salze organischer Säuren mit anorganischen Basen, vorteilhaft durch Beimengung von Natriumzitrat, vorgenommen. Die das PH regelnde Substanz wird in die angefeuchtete Rohstoffmischung vor deren Extraktion bzw. direkt in die Extraktionsanlage während des Extraktionsvorganges oder auch zum gewonnenen Extrakt, also nach Beendigung des Extraktionsvorganges, zugesetzt.
Der beste Verlauf der enzymatischen Reaktion und der Extraktion selbst wird erfindungsgemäss dann erzielt, wenn während des Extraktionsvorganges die Temperatur der Rohstoffmischung am Eintrittsende der Extraktionseinrichtung und in deren ersten Abschnitt, d. h. an der Stelle, wo der konzentrierte, flüssige Extrakt ein- und ausfliesst, und mit frischem Rohstoff in Berührung kommt 650C nicht übersteigt und vorzugsweise im Bereich von 40 bis 600C liegt, wobei in aufeinanderfolgenden Abschnitten der Extraktionsanlage, d. h. in der Zuflussrichtung des Extraktionsmittels, erfindungsgemäss die Temperatur stufenweise erhöht wird, bis sie im letzten Abschnitt höher als 1000C - am vorteilhaftesten aber im Bereich von 120 bis 1400C-liegt.
Die stufenweise Temperatursteigerung während der Extraktion sichert den vollständigen Abbau der makromolekularen Kohlenhydrate.
Die Menge des zuzusetzenden Enzympräparates hängt von der Aktivität des jeweiligen Präparates ab und soll für die jeweilige Kaffeeersatzmischung experimentell ermittelt werden. Die Menge muss so gross sein, dass in dem der enzymatischen Reaktion unterworfenen Extrakt innerhalb einer Stunde (bei 50 C) die Viskosität mindestens auf die Hälfte bis ein Viertel vermindert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist für den Extraktionsverlauf, für die Extraktausbeute sowie für die Qualität des auf diese Weise dargestellten Produktes sehr vorteilhaft. Die enzymatische Reaktion, zusammen mit der PH-Regelung und der stufenweisen Temperatursteigerung in den einzelnen Zonen der Extraktionsanlage in der Zuflussrichtung des Extraktionsmediums, d. h. Wassers, verursacht einen schnellen und wirksamen Abbau der verschiedenen Kohlenhydrate und führt dadurch zu einer Viskositätserniedrigung, durch welche der Extraktionsvorgang verbessert wird.
Erfindungsgemäss wird somit die Leistung der Extraktionseinrichtungen vergrössert, erhöhte Extraktausbeuten werden erhalten und die Extrakteindickung in den Verdampfern vor dem Sprühtrocknungsvorgang erfolgt schneller und energiesparender. Insbesondere hat sich eine Viskositätsverminderung eines Extraktes mit 23% Trockensubstanzgehalt vom Anfangswert 16 cP bis auf 6 cP und dann die
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Eindickung desselben, z. B. im Vakuumverdampfer, bis zu 50% Trockensubstanzgehalt als möglich erwiesen, was mit den bisher bekannten Methoden nicht erzielbar war.
Der erfindungsgemäss hergestellte Extrakt von hohem Trockensubstanzgehalt lässt sich im Sprühtrockner leicht zerstäuben, und gibt ein Produkt in der Form eines grobkörnigen Pulvers, welches sich durch vorzügliche organoleptische Eigenschaften und sehr rasches Lösungsvermögen in Flüssigkeiten, z. B. in Wasser oder Milch, auszeichnet.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird auch der früher häufig beobachtete Nachteil einer koagulierenden Wirkung des Kaffee-Ersatz-Extraktes auf das Milcheiweiss beseitigt.
Die nachfolgend angeführten Beispiele erläutern die Erfindung.
Bei s piel I : 150 kg einer Getreidekaffeemischung, enthaltend geröstets und gemahlenes Getreidekorn, Zichorie und andere Beimengungen wurden mit einer wässerigen Lösung von 2, 1 kg Natriumzitrat befeuchtet.
Dazu wurden 0, 2 kg eines flüssigen Enzympräparates, enthaltend amylolytische und pektolytische Enzyme zugesetzt. Nach dem Durchmischen wurde das Ganze, zwecks Einleitung der enzymatischen Reaktion, 60 min bei etwa 350C stehen gelassen, und dann in einen der Extrakteure einer Extraktionsbatterie übergeführt. Dort wurde der ganze Ansatz mit Wasser im Durchfluss extrahiert, anfangs bei 45 bis 65 C, dann stufenweise in jedem Abschnitt der Batterie-in Richtung des Wasserflusses-ansteigend bis auf 118 C. Die bei der Befeuchtung eingeleitete enzymatische Reaktion verlief nach dem Einbringen der Mischung in den Extraktor weiter unter ständigem Zufluss des Extraktionsmittels sowie beim optimalen PH-Wert von 4, 6.
Das aus der Extraktionsbatterie entnommene Produkt (370 kg) enthielt 23% Trockensubstanz und hatte eine bei 200C bestimmte Viskosität von 7 cP.
Zum Vergleich wurde ein mit demselben Trockensubstanzgehalt, aber auf bekannte Weise erzeugter Extrakt, d. h. ohne Anwendung der PH-Regelung und des enzymatischen Vorganges untersucht, wobei eine Viskosität von 16 cP gefunden wurde.
Der erfindungsgemäss gewonnene Extrakt wurde dann sprühgetrocknet, wobei ein trockenes, lockeres Pulver in einer Ausbeute von 85 kg erhalten wurde.
Beispiel II : Es wurde von 370 kg eines wässerigen Extraktes von Getreidekaffee mit 23% Trockensubstanzgehalt ausgegangen. Viskosität 15 cP bei 20 C, bzw. 7, 7 cP bei 500C.
Dieser Extrakt wurde auf 400c erwärmt und dazu eine konzentrierte wässerige Lösung von 2, 5 kg Natriumzitrat gegeben. Nach Durchrühren des Extraktes und Einstellung seines PH-Wertes auf etwa 4, 8 wurde ihm noch 0, 2 kg Enzympräparat zugesetzt. Danach wurde das Ganze für 5 h stehen gelassen. Dann wurde der Extrakt in einem Dünnschicht-Vakuumverdampfer eingedickt und es wurden Proben von verschiedenen Eindickungsstufen genommen. Die Viskosität des Extraktes wurde geprüft und er wurde mit einem auf analoge Weise unter Laborbedingungen eingedickten Extrakt verglichen, welcher auf bekanntem Wege-ohne PH-Regelung und ohne enzymatische Reaktion-hergestellt worden war.
Die Untersuchungsergebnisse sind in der unten aufgeführten Vergleichstabelle zusammengefasst, in der das auf bekannte Weise erzeugte Produkt als Extrakt I und das erfindungsgemäss hergestellte als Extrakt 11 bezeichnet wurde.
Vergleichs tabelle
EMI2.1
<tb>
<tb> Trockensubstanzgehalt <SEP> Viskosität <SEP> in <SEP> cP <SEP> bei <SEP> d. <SEP> Temp. <SEP> 500C
<tb> Extrakt <SEP> I <SEP> Extrakt <SEP> II
<tb> 40 <SEP> 160 <SEP> 18
<tb> 50 <SEP> 551 <SEP> 34, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Der auf bekannter Weise erzeugte Extrakt I wies nach Eindickung auf 40 bis 50% Trockensubstanzgehalt eine so grosse Viskosität auf, dass dadurch der Eindickungsvorgang sehr erschwert wurde und die Zerstäubungstrocknung mit den beim Trocknen von Kaffee-Extrakten üblich benutzten Druckdüsen ganz unmöglich war.
Dieser Extrakt besass bei 20 die Konsistenz einer dicken Paste.
Demgegenüber liesst sich der erfindungsgemäss hergestellte Extrakt 11 sehr leicht bis zu 40 bis 50% Trockensubstanzgehalt eindicken und zeichnete sich durch eine flüssige Konsistenz, sogar bei 10 C, aus. Auch konnte er ohne Schwierigkeiten sprühgetrocknet werden, wobei 84, 5 kg Trockenextrakt pulveriger Form erhalten wurden. Dieses Pulver hatte ausgezeichnete organoleptische Eigenschaften, die erforderliche Korngrösseverteilung und schnelle Lösbarkeit in Wasser und in Milch.