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La présente invention concerne des produits à base de café et des procédés de fabrication de ces produits. En particulier, l'invention concerne un extrait de café concentré et un nouveau procédé de fabrication de cet extrait.
On savait jusqu'ici fabriquer des produits commercialement connus sous le nom de "café instantané". Ces produits sont fabriqués sous forme d'une poudre concentrée ou d'une matière granuleuse comprenant les particules solides -solubles dans l'eau, obtenues à partir d'un extrait aqueux. A de légères modi- fications près, le processus général pour fabriquer ces produits appelés "café instantané" consistait à : a) griller ou rôtir des grains de café brut, d'une manière connue, de façon à faire ressortir les caractéristiques d'arôme, de saveur et de colo- ration du café ; b) enlever les particules solides, solubles dans l'eau, des grains ou de la mouture grillés par extraction aqueuse, et c) concentrer l'extrait par un procédé quelconque.
Le concentré solide obtenu par ce processus est utilisé par le con- sommateur pour préparer une boisson à base de café, généralement par adjonction d'eau.chaude à une quantité convenable d'extrait.
On notera que le but de la préparation d'un café instantané est d' éliminer les opérations usuelles intervenant dans la préparation d'un café, c' est-à-dire de préparer directement la boisson en faisant agir sur du café grillé moulu la quantité d'eau chaude qui convient pour la "force" du café que l'on souhaite obtenir. La préparation à partir de "café instantané" est évidemment plus simple et évite la nécessité de disposer de café moulu, ce qui est une sujétion pour de nombreux consommateurs.
Dans la fabrication de "café instantané" décrite plus haut, l'ex- traction de particules solides solubles dans l'eau à partir de café grillé est réalisée à peu près de la façon suivante : a) une solution aqueuse, plus ou moins concentrée, de particules solubles contenues dans le,-café grillé est préparée par un procédé de filtrage, l'opération s'effectuant à des températures variables; b) cette solution aqueuse est ensuite concentrée par évaporation ou congélation en prenant soin de conserver les caractéristiques de saveur et d'arôme à la solution concentrée, dont la concentration peut varier en fonction de la demande de la clientèle; c) l'extrait est finalement déshydraté si l'on désire l'amener à 1' état sec et solide.
Il y a peu de difficultés à obtenir un extrait de café sous forme liquide ou sèche qui soit soluble dans l'eau chaude et qui contienne également les matières colorantes et les composants généraux existant dans du café pré- paré directement à partir de grains de café grillés.
Les problèmes et difficultés réelles apparaissent en fonction de la préservation des caractéristiques de saveur et d'arôme d'un café fait chez soi dans l'extrait de café défini plus haut. Il est évident que si cette saveur et cet arôme n'existent pas dans l'extrait lui-même, ils n'existeraient pas égale- ment dans la boisson préparée par adjonction d'eau chaude.
Il est bien connu que le grain de café ne possède pas, dans son état brut, la saveur, l'arôme ou la couleur du grain de café grillé ou rôti qui est vendu au consommateur. C'est seulement lors de l'opération de grillage qui la saveur, l'arôme et la couleur sont mises en évidence. Pendant ce traitement qui s'effectue à température élevée, il s'effectue apparemment une série de réactions chimiques complexes telles une oxydation, une réduction, une polymérisation et
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une décomposition par pyrolyse et partiellement peut être une distillation des- tructive. A la suite de cette opération de grillage, la structure chimique et les constituants du grain de café ont été modifiés de façon telle que la saveur, 1' arôme et la couleur souhaités sont alors présentes.
Ces substances sont cependant très volatiles et sont fortement sensibles à la chaleur et aux procédés de con- centration. En conséquence, il est nécessiare de contrôler de façon très étroite le processus opératoire lors du grillage du café. Puisque des grains provenant de contrées et d'arbres différents peuvent avoir un comportement très variable lors du grillage, cette opération nécessite la surveillance d'un grilleur de ca- fé qualifié dont le jugement, étayé par l'expérience, permet de déterminer lors- que le grillage optimum d'un lot donné de grains de café est réalisé.
Evidemment, le caractère délicat, défini plus haut, des constituants donnant la saveur et l'arôme permet de penser que, lorsque l'extrait aqueux obtenu à partir des grains de café grillés est soumis aux procédés de concentra- tion et de déshydratation, une proportion élevée de ces constituants sera perdue.
En particulier, on doit éviter des températures élevées pendant les opérations de concentration et ceci nécessite l'emploi d'un équipement de con- centration sous vide poussé, qui est coûteux. Dans certains cas, il s'est avéré nécessaire d'opérer en présence de gaz inertes.
Pour éliminer 'les problèmes soulevés par les techniques faisant in- tervenir des températures élevées et le vide, on a adopté des techniques fai- sant appel au froid pour séparer l'eau, sous forme solide, de la solution dési- rée. Mais ceci nécessite un équipement réfrigérateur compliqué et coûteux.
D'autres essais ont été effectués pour éliminer la perte inconve- nante de saveur et d'arôme. Par exemple, on a ajouté à l'extrait des hydrates de carbone solubles afin de "lier" les constituants désirés. Mais ces substan- ces d'addition se retrouvaient nécessairement dans le breuvage final et pouvaient constituer une adjonction désagréable pour certains marchés et certains usages.
Dans d'autres cas, les grains de café grillés ont été soumis à une première ex- traction pour enlever les constituants contenant la saveur et l'arôme. Cet ex- trait primaire est ensuite ajouté au produit final dans les dernières opérations de fabrication, l'essai concernant cette technique ayant été exécuté de façon à obtenir un extrait ne contenant que le reliquat soluble qui constitue l'élément de base du café.
En fonction des difficultés citées plus haut, qui entraînent des pertes des constituants volatils pendant l'opération de concentration, on a é- galement effectué des essais d'extraction à partir de grains de café moulus.
Dans cette technique, seul l'extrait est, après concentration, chauffé ou gril- lé pour faire ressortir l'arôme, la saveur ou la couleur. Alors que, théorique- ment, une technique de ce genre élimine les pertes en constituants souhaitables mentionnés plus haut, les caractéristiques particulières de l'extrait vert con- viennent à une mise en pratique de cette technique. Cet extrait devient épais et visqueux à la température de grillage et même des procédés comme le chauffage diélectrique à haute fréquence et le rayonnement infra-rouge se sont révélés incapables d'assurer l'échauffement uniforme qui est nécessaire pendant l'opé- ration de grillage pour donner un produit ayant les caractéristiques désirées.
Puisqu'il est presque impossible d'effectuer une agitation, les techniques ha- bituelles de chauffe donnent lieu à des parties brûlées et carbonisées qui dans l'ensemble du mélange sont mêlées à des parties non grillées.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un extrait de café sec concentré, procédé caractérisé par ce qu'on soumet les grains de café vert à un traitement à une température inférieure à la température de grillage, on les met sous forme de poudre, on en extrait les matières solubles dans 1' eau, on concentre et sèche cet extrait aqueux qu'on soumet finalement à la tem- pérature de grillage, procédé permettant de conserver à l'extrait sec toute la saveur et l'arôme du café naturel.
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On conserve l'extrait défini plus haut à l'état fluide à la tempé- rature de grillage, de façon à permettre un contrôle convenable de l'échange de chaleur dans le mélange.
On exécute le grillage de l'extrait sous une pression positive de façon à empêcher l'eau d'origine de s'échapper de l'extrait liquide.
Dans la pratique d'application de fabrication d'un extrait de café grillé on pré-conditionne des grains de café brut à une température convenable inférieure à la température de grillage, on soumet à une extraction par l'eau les grains de café pré-conditionnés, on concentre l'extrait, puis on soumet celui- ci à une température de grillage pour obtenir les constituants donnant les carac- téristiques de saveur et d'arôme à l'extrait de café grillé.
Dans une forme d'application du procédé, le grillage est effectué en présence d'oxygène.
Les grains de café sont pré-conditionnés par chauffage à une tempé- rature inférieure à la température de grillage pendant une période de temps suffi- sante pour coaguler et rendre insplubles les protéines, albumines, gommes, ré- sines, etc... solubles dans l'eau.
En particulier la présence de protéine dans le produit final conduit à un dépôt résiduel insoluble dans la boisson finale. Ceci est évidemment fâcheux pour de nombreux clients. L'invention comporte un stade opératoire permettant de rendre les protéines insolubles dans l'eau en soumettant les particules exemp- tes d'huile à des températures de coagulation et d'insolubilisation supérieures à celles qui sont nécessaire pour "pré-conditionner" les grains de café et pen- dant une plus longue période de temps.
En opérant de cette manière, on rendra également insolubles des sub- stances végétales acres, qui sont aussi inconvenantes, et qui existent dans les grains bruts.
Par suite, les opérations de coagulation et d'insolubilisation agis- sent de façon à éliminer efficacement de l'extrait, les matières insolubles dans l'eau avant qu'il soit traité ultérieurement avec de l'eau pour donner une bois- son. De plus, le procédé selon l'invention élimine en général les matières végé- tales pouvant devenir insolubles à chaud et qui autrement seraient entraînées avec les particules solides solubles dans l'eau que l'on désire retenir ; dans cette description, l'expression "matière végétale pouvant devenir insoluble à chaud" est employée en fonction des protéines, albumines, gommes, résines etc... mentionnées plus haut et de matières végétales âcres.
D'une manière surprenante, le stade opératoire de pré conditionnement permet d'effectuer l'opération de grillage sur des extraits liquides concentrés sans rencontrer les inconvénients annulant l'effet de l'opération et qui survien- nent comme on l'a dit plus haut, avec un extrait préparé à partir de grains bruts non conditionnés. De plus, l'opération de grillage effectuée à ce dernier stade du procédé permet de rétenir les constituants souhaités dans le produit vendu.
L'invention concerne en outre un extrait de café en poudre, fortement concentré et à forte saveur, soluble dans l'eau comportant un extrait aqueux con- centré et grillé de particules solubles dans l'eau provenant de grains de café bruts pré-conditionnés dans lequel les saveurs et arômes ont été mis en évidence pendant le grillage de cet extrait aqueux concentré, extràit conforme à celui obtenu par le procédé ci-dessus ou procédé similaire.
L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possi- bles.
La description se rapporte à des modes de réalisation représentés dans les croquis ci-joints par des schémas d'installation et les appareils à employer
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pour mettre en pratique l'invention.
- la figure 1 est un schéma explicitant le procédé employé pour met- tre en pratique la présente invention; - la figure 2 met en évidence une variante du procédé; - la figure 3 est une coupe d'un échangeur de chaleur qui peut être utilisé en marche continue et dans lequel l'extrait fluide se déplace par gravi- té vers l'orifice de sortie sous forme d'un film passant sur les surfaces échauf- fées du grilloir; - la figure 4 est une coupe longitudinale représentant une autre forme d'appareil qui permet de mettre en application le procédé en marche continue; - la figure 5 est une coupe transversale, suivant la ligne 5-5, de l'appareil représenté sur la figure 4;
- la figure 6 est un schéma d'installation concernant une autre réa- lisation de l'invention, qui fonctionne également de façon continue et dans la- quelle le produit final est obtenu à l'état sec par grillage et séchage simul- tanés.
L'opération de pré-conditionnement de la présente invention consiste en un traitement thermique à température élevée inférieure à la température de grillage. Comme on l'a décrit plus haut, les conditions pratiques de grillage d'un grain de café de la manière habituelle varient avec les caractéristiques des grains particuliers à traiter. Les conditions de grillage, à savoir le temps et la température, varient en fonction de l'origine des grains, des résultats sou- haités concernant la couleur, la saveur et l'arôme et du degré de grillage cor- respondant aux goûts du consommateur.
Les mêmes considérations s'appliquent à l'opération de préconditionne- ment selon l'invention. Le but de cette opération est de coaguler et d'insolubi- liser les matières végétales qu'il est souhaitable, ainsi qu'on l'a dit plus haut, d'éliminer de l'extrait liquide aqueux. De plus, ce stade opératoire per- met d'éliminer les substances âcres ou toutes autres substances indésirables.
La température utilisée pendant l'opération de pré-conditionnement sera aussi élevée que possible, sans nuire cependant aux caractéristiques de sa- veur et d'arôme du café grillé. Dans ce but, une charge de 250 kilos, par exemple, de grains bruts ou verts est introduite dans un grilloir courant. On chauffe de . façon modérée, jusqu'à ce que les grains aient perdu leur humidité et que la tem- pérature de la masse ait atteint 75 à 80 c environ. A ce moment, la chauffe est progressivement accrue jusqu'à ce que la température de la masse atteigne 120 - 125 C, cette opération nécessitant'12 à 14 minutes environ. D'une manière typique, la masse est alors maintenue à cette température pendant 4 à 6 minutes environ.
Puis on continue ensuite à échauffer lentement la masse jusqu'à ce que l'on puisse déceler l'odeur de café grillé. On observera également à ce moment une lé- gère ondulation des grains. Cette opération finale prendra environ 3 à 5 minutes et termine le traitement de pré-conditionnement. La matière est ensuite rapide- ment déchargée du grilloir et rapidement refroidie par ventilation ou trempe.
Il est évidemment possible d'effectuer le traitement de pré-condi- tionnement en augmentant progressivement l'échauffement pendant toute la durée de la période de temps définie plus haut à condition que la chaleur fournie puis- se être réglée de façon précise de façon que la température de grillage ne soit pas dépassée. Il est clair, également, qu'il est souhaitable de pouvoir remuer ou agiter la masse de grains dans le grilloir de façon à obtenir un échauffement uniforme.
Il est à remarquer que les conditions spécifiques qui viennent d' être mentionnées peuvent considérablement varier en fonction des différentes va- riétés de grains de café et des quantités, comme on l'a dit plus haut. En consé-
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quence, ces facteurs doivent plut8t être considérés à titre d'exemples plutôt que comme des valeurs fixes ou critiques..Les caractéristiques importantes de ce procédé résident dans l'augmentation de température relativement lente des grains et dans lé maintien'', de la température en dessous d'une température de grillage.' Le grilleur de café., expérimenté et formé, se rendra parfaitement compte de la fin de l'opération. En général,
la température minima de pré-conditionnement sera supérieure à 65 c A la fin de l'opération de pré-conditionnement et de l'opé- ration de refroidissement mentionnée plus haut, les grains pré-conditionnés sont ensuite moulus ou réduits en poudre ou écrasés de la manière qui convient le mieux pour le processus ultérieur d'extraction aqueuse. L'opération de broyage ou d'écrasement peut être réalisée de la façon courante. La présente invention fait également intervenir une augmentation du pourcentage de particules solides de café dans l'extrait grillé grâce à une opération d'hydrolyse qui est réalisée à ce moment. Avec cette technique, on peut rendre soluble de l'hémi-cellulose et d'autres composés existant dans les grains de café vert, mais insolubles dans l'eau chaude.
Entre autres techniques, ceci peut être réalisé en soumettant les grains pré-conditionnés et broyés à des températures et des pressions élevées pendant l'opération ultérieure d'extraction aqueuse.
On notera que l'opération d'extraction réalisée à partir des grains pré-conditionnés peut être réalisée d'une manière courante, Le produit de l'ex- traction peut, si nécessaire, être'filtré et peut également être concentré jus- qu'à une teneur de 50 à 75% en particules solides. On remarquera également que cet extrait peut être fabriqué dans des pays de culture du café et transporté à l'état fortement concentré vers les zones de vente aux consommateurs avant 1' opération ultérieure de grillage. Ce processus permet de réaliser des économies importantes sur les frais de manutention et de transport par rapport au transport habituel des grains de café vers les zones de vente avant les opérations d'ex- traction ou de concentration.
On peut penser que les différents traitements'thermiques décrits plus haut peuvent détruire les catalyseurs organiques d'oxydation se trouvant dans les grains verts, principalement sous forme de complexes chlorophyllés. Si on le désire, ces catalyseurs peuvent être additionnés en proportion correcte à l'extrait avant l'opération de grillage.
Le grillage de l'extrait de café est généralement effectué à une tem- pérature d'environ 140 c et sous une pression positive correspondant à cette tem- pérature de grillage. A nouveau, les températures réelles employées seront fonc- tion des caractéristiques particulières dépendant de la nature du grain de café originel.rCette opération de grillage peut être réalisée dans un appareil tel que celui qui sera décrit par la suite et de préférence, l'extrait sera soumis dans celui-ci à une agitation convenable.
L'opération de grillage peut être exécut'ée sous une pression exercée, au moins partiellement, par un gaz inerte comme par exemple du gaz carbonique ou de l'azote. De la chaleur sera en général fournie à la surface de l'enceinte sous pression. On peut réaliser dans cette même enceinte une concentration préliminai- re de l'extrait avant d'élever la température à celle de grillage.
Dans une autre réalisation de l'invention, l'opération de grillage est réalisée en présence d'un gaz contenant de l'oxygène, comme de l'air, de l'oxygène, de l'ozone ou des mélanges de celui-ci. On peut également faire appel à d'autres oxydants qui libèrent de l'oxygène dans les condition de grillage, comme par exemple une solution étendue de peroxyde d'hydrogène. De préférence, l'agent oxydant sera l'un de ceux qui viennent d'être cités puisque des dérivés chimiques tolérables subsistent dans l'extrait de café final en tant que résidus de la réaction oxygénée. Lorsque cette oxygénation de l'opération de grillage est utilisée, il est possible de faire appel à des températures bien plus faible.
En fait on peut employer des températures aussi basses que l'ambiante. Il n'est pas certain que l'oxydant agisse par lui-même ou bien d'une manière catalytique
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pour diminuer la température nécessaire pour que les réactions chimiques s'ef- fectuent pendant le grillage. D'une façon générale, au-dessus d'une température de 80 c une pression positive est encore souhaitable lorsque l'agent oxydant est présent, mais à température plus basse la pression peut être encore inférieure à la pression atmosphérique. Dans cette opération, les températures s'étalent en général entre 100 et 150 c Cependant on pourra envisager des températures sortant de ce domainde lorsque les impératifs de goût des consommateurs l'im- posent.
On remarquera cependant que dans la réalisation avec gaz inerte et tempé- rature élevée ou bien la réalisation avec agent oxydant et basse température, la température réelle est évidemment une température de grillage, cette expres- sion étant parfaitement comprise par les spécialistes en la matière.
Le cas échéant, l'extrait est un peu concentré avant l'opération de grillage et il est souhaitable d'opérer de façon que l'extrait concentré ait une viscosité comparable à de la mélasse, du miel ou du sirop de blé à tempéra- ture ambiante. La teneur en particules solides de tels concentrés peut être com- prise entre 45 et 75% et peut aller jusqu'à 90%. De préférence cette concentra- tion sera environ de 80%.
Pour comprendre clairement l'invention, il est alors nécessaire de se référer maintenant aux croquis ci-joints.
La figure 1 des croquis représente un schéma d'installation. Le repère 1 désigne le réservoir de stockage dans lequel l'extrait fluide peut être préchauffé, si on le désire, le repère 2, une pompe de dosage et 3, 4 et 5 des échangeurs de chaleur qui peuvent être du type de celui qui est représenté en détail sur la figure 3. Une soupape de refoùlement 6 du type courant est disposéé de façon à assurer l'évacuation de l'extrait hors de l'appareil et, en même temps, à maintenir dans celui-ci la pression désirée. Un réservoir 7 reçoit l'extrait terminé de grillage. Le repère 8 désigne un récipient dans lequel l'oxydant à l'état gazeux est emmagasiné sous pression. Des appareils 9 et 9a sont utilisés pour assurer la quantité de gaz pénétrant dans le système et le manomètre 10 indique la pression existant dans celui-ci.
La canalisation d'alimentation en oxydant est pourvue d'un détendeur et indicateur 10a et on à prévu des thermo- mètres 11, 11a et llb pour faciliter un contr8le correct de la température. On peut disposer en 12 et 12a des serpentins et des tuyaux de diamètre convenable, avec des by-pass convenables, pour retenir l'extrait pendant une période appro- priée. Comme indiqué par les lignes en pointillé, ces éléments sont facultatifs dans l'appareil. Les repères a, b, c, d, e, f et g désignent des soupapes dont la fonction sera définie dans la suite. Des soupapes de contrôle h et h' évitent l'écoulement en retour de l'extrait vers les dispositifs de mesure 9 et 9a.
Le récipient 8, le détendeur et indicateur 10a et la soupape 9 avec,la canalisation y aboutissant peuvent être éliminés du système ou bien peuvent être utilisés de façon à constiture une source et une commande d'alimentation en gaz inerte si la technique d'oxydation décrite plus haut n'est pas employée.
On comprendra que ce schéma d'installation définit le procédé de grillage de l'extrait concentré de grains pré-conditionnés. L'opération nouvelle, de pré-conditionnement sera réalisée dans un grilloir de type courant et cette opération, ainsi que l'opération de concentration, ne seront pas décrites de façon particulière.
L'extrait concentré de café brut qui est acheminé dans le réservoir de stockage 1 peut, si on le désire, être préchauffé de façon à adapter la vis- cosité aux caractéristiques de fonctionnement de la pompe 2. La quantité d'ex- trait fournie au reste du système peut être contr8lée par le réglage nécessaire de la pompe 2.
Si, par exemple, le degré de grillage souhaité du produit final est 'obtenu à une température d'environ 13000, pour un temps de maintien total d'une minute, et en supposant que les caractéristiques de saveur désirées sont obtenues
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en atteignant cette température de grillage en deux étapes, la température de l'échangeur 3 sera réglée de façon que le thermomètre 11 placé sur la canalisa- tion de sortie de l'échangeur donne une lecture comprise entre 100 et 125 C. La longueur du serpentin 12 peut dans ce cas être choisie de façon que l'extrait .mette trente secondes pour passer de l'échangeur 3 à l'échangeur 4.
Une manoeuvre convenable des soupapes a et b allongera ou raccourcira¯, ce, temps de parcours, @
L'extrait pénétrant alors dans, l'échangeur 4 sera porté dans celui-ci à la température de 150 C. Un thermomètre lla indique la température du liquide sortant de l'échangeur de chaleur.
Un réglage approprié des soupapes d et c déterminera le temps de parcours de l'extrait entre les échangeurs de chaleur 4 et 5 qui peut également être réglé à environ 30 secondes. Cette technique permettra de maintenir la matière dans le système pendant un temps total d'une minute se décomposant en 30 secondes à une température de 125 C et en 30 secondes à 150 C avant qu'elle par- vienne à l'échangeur 5.
Dans l'échangeur de chaleur 5, l'extrait grillé est refroidi, sous la pression existant dans le système à la température désirée, indiquée par le thermomètre llb. L'extrait grillé est ensuite évacué par une soupape d'extrac- tion c vers le réservoir 7 à la pression atmosphérique. Dans l'opération décrite ci-dessus, la pression régnant dans l'ensemble du système sera, comme le mano- mètre l'indique, comprise entre 12,6 et 14 kg/cm2.
Il est également évident que, avant le démarrage de l'opération, le système peut être porté aux températures convenables par une circulation ap- propriée de liquides assurant l'échange calorifique et/ou par circulation d'eau chaude et d'autres fluides convenables dans le système de façon à faciliter 1' échauffement de l'appareil.
Le réglage du détendeur 10a et de la soupape g permet au gaz inerte d'être introduit en quantité suffisante pour obtenir la pression désirée. Si un agent oxydant, comme de l'air ou de l'oxygène, est présent dans le réservoir 8, la quantité appropriée à introduire dans le système est contôlée de façon similaire.
Si l'on désire employer de l'ozone comme agent oxydant, on peut'dis- poser un ozoniseur de type courant (non figuré) dans la canalisation reliant le détendeur 10a et la surface 9. Il faut également noter que 'l'agent oxydant peut être introduit en plus d'un endroit dans le système, ainsi par exemple dans l' échangeur de chaleur 3 aussi bien que dans l'échangeur 4. Dans cette réalisation, l'oxygène réagira à deux températures différentes, à savoir dans l'exemple consi- dêré à 125 et 150 C pendant 30 secondesdans chaque cas. Ceci peut être réalisé par un réglage convenable du détendeur 10a à une pression supérieure à celle existant dans le système et par un réglage approprié des soupapes e et f.
La quantité d'oxydant admis dans les parties respectives du système sera mesurée par les dispositifs 9 et 9a. En opérant conformément à ce schéma, et en employant de l'air comprimé la quantité introduite dans le système est environ comprise entre 0,3 à 1,5 sur 1 en volume.
Gomme on peut-le voir à partir de la description précédente, il est possible de jouer sur un certain nombre de variables dans le processus opéra, toire indiqué et cette variabilité opératoire permet de fabriquer un produit ayant les caractéristiques de saveur désirées et conforme aux caractéristiques des différentes variétés de café qui peuvent être utilisées comme matières originelles. Par exemple, le temps total de grillage peut descendre jusqu'à 10 secondes et la température peut s'élever jusqu'à 170 0. Les valeurs spécifiques indiquées dans la description précédente sont données uniquement à titre d'exem- ple parmi l'innombrable série de conditions dans lesquelles le procédé peut 'être appliqué.
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On remarquera en outre que l'une des caractéristiques du système décrit plus haut est que l'ensemble de l'appareillage et des tuyauteries, fonc- tionnant sous pression, sont maintenus à l'état plein, c'est-à-dire que l'extrait concentré liquide occupe tout l'espace utilisable compris entre l'orifice d'é- vacuation de la pompe 2 et l'extrémité de sortie de la soupape de refoulement 5.
La figure 2 illustre une autre façon de procéder. Dans qette réali- sation, l'opération de préchauffage à 130 C a été supprimée. En conséquence, on éohauffe l'extrait à la température de grillage, par exemple 150 C, très rapide- ment et en une seule opération. Dans cette réalisation, l'extrait concentré de grains de café pré-conditionnés provenant du réservoir de stockage la traverse une pompe 2a pour aller au grilloir 4a, sous une certaine pression et dans d' autres conditions similaires à celles correspondant à la figure 1.
L'extrait de fluide, s'écoulant vers le bas, par gravité, le long des surfaces chauffées du grilloir 4a, est réparti dans l'appareil de contrôle de niveau 12a qui règle à son tour le débit de l'extrait grillé vers l'échangeur de refroidissement 5a par étranglement de l'extrémité de sortie de la pompe centrifuge 15a cette der- nière maintenant la pression correcte dans le refroidisseur. Le temps de main- tien à la température de grillage peut être réglé selon ce qui a été décrit par rapport à la figure 1 et on peut régler le serpentin N pour obtenir la période de temps voulue.
On peut aussi utiliser un réservoir 8a par l'admission du gaz oxydant ou du gaz inerte, chacun d'eux passant par le dispositif de mesure 19a, commandé par les soupapes f et g, avant d'entrer dans le système.
L'appareil de grillage 4a comporte une surface intérieure du cylindre 20 qui est chauffée et sur laqulle passe l'extrait fluide. Cette caractéristique est mise en évidence de façon plus détaillée sur la figure 3.
La figure 3 représente une vue en coupe d'un appareil de grillage 4a. Le récipient tubulaire 20,¯disposé verticalement, est pourvu d'un arbre axi- al 21. monté dans des paliers 22, 22a., soutenus eux-mêmes par des supports 23, 23a. Son extrémité supérieure est munie d'une-plaque chauffante 24 placée hori- zontalement et pourvue d'un orifice d'admission 25 relié à une tuyauterie 26 par laquelle l'extrait de café pénètre dans le récipient 20. Une soupape de décharge 25a contr8le la pression dans.l'appareil et permet l'évacuation de 1' excès de gaz dégagé pendant l'opération. L" extrémité inférieure du récipient est 'pourvue d'un fond conique 27 relié axialement à un tuyau d'évacuation 28.
Un rotor comportant une série de lames 2 est monté sur l'arbre 21 à proximité de l'orifice d'admission 25 et, en marche, tourne à une vitesse suffisamment éle- vée pour engendrer la force centrifuge nécessaire pour pousser l'extrait contre les parois chauffées du récipient. Ces lames s'étendent sur toute la longueur du récipient tubulaire 20 et leurs arêtes périphériques sont placées aussi près que possible de la surface intérieure du récipient et agissent de façon à consti- tuer une surface de répartition de l'extrait de café. La chaleur est fournie au récipient 20 par l'intermédiaire d'une enveloppe chauffante 30 écartée du réci- pient et disposée de façon à recevoir par l'orifice 30 un fluide convenable as- surant l'échange calorifique et qui sort par l'orifice 30b.
Pendant sa traversée de l'appareil, l'extrait est sous forme d'un film se déplaçant vers le bas sur la surface intérieure du récipient 20. En conséquence, une partie de l'espace compris à l'intérieur de l'appareil sera occupé uniquement par de la vapeur et des gaz dégagés pendant l'opération de grillage et soumis à la pression corres- pondant à la température de grillage.
Les figures 4 et 5 représentent un appareil dans lequel on peut ré- aliser de façon commerciale et continue une opération de grillage ou de caramé- lisation. Ce genre d'appareil se compose d'un cylindre 34, pourvu d'une envelop- pe 34a et comportant un arbre noaxial 35 qui le traverse et qui est monté dans des paliers 35a et 35b. L'arbre 35 comporte une partie intérieure 36 de diamètre supérieur à l'intérieur du cylindre 34, cette partie 36 étant pourvue de racleurs
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37'attachés avec celle-ci de façon appropriée, par exemple par des boulons 38.
Le cylindre est pourvu de moyens appropriés,,comme la tuyauterie 34b, pour permettre l'alimentation en chaleur de l'enveloppe 34a, la tuyauterie 34b est reliée à cette enveloppe ; tuyauterie d'admission A5 pour l'extrait à traiter est équi- pée d'une soupape 45 et permet l'alimentation convenable de la matière qui passe dans l'espace annulaire 46 existant entre le cylindre 34 pourvu de son enveloppe et la partie d'arbre 36 et de son rêcleur 37 lorsque la matière est poussée de façon continue à travers l'orifice A5 et passe par l'orifice de sortie B5 pourvu de la soupape 47.
Avec l'appareil des figures 4 et 5, l'extrait de café fluide, concen- tré et pré-conditionné, est introduit ou pompe sous pression, de façon continue, par une pompe appropriée (non représentée) dans l'espace annulaire, en passant pas la tuyauterie d'admission A5 et en sortant par la tuyauterie d'évacuation B5. La pression désirée (7 à 17 kg/cm2 ou plus) est maintenue dans l'espace an- nulaire par l'action de la pompe d'alimentation et la durée de l'opération est contr8lée par la soupape d'échappement 05 lorsque le débit de la pompe et la pression dans l'espace annulaire sont maintenus constants. Cette façon de pro- céder n'avait jamàis été appliquée pour l'opération de grillage ou de caramé- lisation d'un extrait de café sous pression.
Le produit final écacué par le cla- pet C3 est ensuite refroidi sous pression jusqu'à environ 20 - 30 c dans un échangeur de chaleur de type courant si la concentration du produit final ne donne pas lieu à un fluide dont la viscosité ne lui permette pas d'être traité dans un échangeur de chaleur de type courant.
Une unité de conception identique à celle de l'opération de grillage peut être utilisée pour refroidir sous pression le produit grillé, à haute vis- cosité. Cet appareil sera branché en série avec l'appareil précédent et la seule différence de fonctionnement est que le miliéu refroidissant par exemple de 1 eau, circule dans l'enveloppe assurant l'échange de chaleur. Le produit refroidi peut alors être évacué à la pression atmosphérique par une soupape 95 des unités de refroidissement.
Si l'on désire obtenir le produit à l'état solide, l'extrait grillé peut être acheminé sous pression dans un ou des récipients de refroidissement appropriés. Un récipient de refroidissement de ce genre est maintenu sous une pression positive convenable grâce, par exemple, à l'introduction d'un gaz iner- te .
Cependant il est évident que, dans l'opération de grillage de 1 extrait, si l'on opère sous une pression positive à des températures d'environ 80 c (en présent d'un agent oxydant ou d'un gaz inerte), on évitera la déshydra- tatîon de l'extrait. Cette propriété permet de conserver l'extrait aqueux à 1' état liquide pendant cette opération.
La figure 6 représente un appareil de séchage par atomisation confor- me à l'invention. L'extrait de grains de café pré-conditionné est, si nécessaire, pré-chauffé, afin de réduire sa viscosité puis il est stocké dans un réservoir d'alimentation A6. Une pompe B6, de préférence une pompe à engrenages avec dis- positif de recirculation, achemine la matière dans l'appareil suivant un débit mesuré par le débit-mètre 57. L'extrait passe ensuite dans l'échangeur de chaleur C6 où il est échauffé à une température voisine de son point d'ébullition. L' extrait est ensuite pulvérisé par la buse M6, sous forme d'un brouillard, au sommet de la chambre de séchage E6 Il entre en contact avec l'air tourbillonnait qui pénètre tangentiellement dans la chambre au point Z6.
L'air, qui peut le cas échéant être filtré, est envoyé dans la chambre de séchage E6 par un ventilateur aspirant G6 et est préchauffé par l'échangeur ou le réchauffeur d'air D6. Il est ensuite évacué avec l'eau évaporée, hors de l'appareil par le même ventila- teur aspirant G6. Dans le cas présent, la chaleur contenue dans l'air fait éva- porer l'eau des gouttelettes divisées d'extrait et élève la température des par- ticules solides séchées jusqu'au point de grillage désiré. Ces particules solides
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tombent par gravité dans la chambre de séchage E6. Pendant ce déplacement vers le bas, l'air froid pénétrant dans la chambre E6 par des fentes réglables L6 re- froidit les particules qui sont ensuite rassemblées dans la partie inférieure conique de la chambre E6.
Les particules les plus fines qui peuvent tre entrai- nées par le courant d'air sortant du système par le ventilateur G6 peuvent être rassemblées à la base du carter de cyclone H6.
L'extrait de café grillé, séché et refroidi, est ensuite évacué de la chambre E6 et du carter de cyclone H6 par les transporte-urs à vis 16 et 16', ' par l'intermédiaire des clapets tournants F6 et F'6 qui agissent également comme cellules d'air.
La figure 6 et la description ci-dessus ont pour but de schématiser les principes du séchage par atomisation. De nombreux systèmes de séchage par atomisation basés sur le même principe, mais comportant de nombreuses modifications, permettent de produire commercialement des aliments à l'état pulvérulent comme par exemple du lait, des jus de fruits, du café, du malt. En général, certaines caractéristiques comme la couleur, la saveur, l'arôme, la solubilité, etc... doivent être préservées en éliminant l'eau à la température la plus basse possi- ble, par exemple entre 45 et 65 c Pour le séchage par atomisation d'extrait de café, certains modes opératoires font intervenir des gaz de combistion chauds et inertes à la place d'air chaud, tandis que d'autres font intervenir un mélange des deux.
Ces différents systèmes peuvent être adaptés au nouveau procédé de sé- chage et grillage en un seul stade mais il est évident qu'au lieu de faire appel dans le processus opératoire aux températures les plus faibles possibles, ltopé= ration s'effecuera entre 135 et 175 C environ dans la zone de séchage, à la par- tie supérieure de la chambre de séchage E6.
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, l'extrait de grains de café concentré et pré-conditionné, qui a une teneur en particules solides comprise par exemple entre 60 et 75 %, est acheminé dans le réservoir A6 à une température d'environ 75 c La pompe à engrenage B6 est alors mise-en marche de façon à fournir une quantité mesurée de matière à la buse B6 par 1' intermédiaire de l'échangeur 06 où la température s'élève jusqu'à 80 c environ.
'.Une pression d'environ 5 à 10,5 kg/cm2 est maintenue au manomètre 56'.par régla- ge du dispositif de reciruclation (non représenté) de la pompe B6. La pression au manomètre 56 dépend en partie de la viscosité de l'extrait, des caractéris- tiques de'la buse M6 et du dimensionnement de particules désiré dans le brouillard produit. Si l'on fait appel à une atomisation par centrifugation au lieu de pul- vérisation, la pression indiquée par le manomètre 56 devra-seulement suffire pour acheminer l'extrait jusqu'au rotor du dispositif d'atomisation par centri- fugation. Dans un tel cas, la pompe B6 peut être une pompe dentrifugeuse au lieu d'une pompe à engrenages.
La quantité d'air désirée, fonction de la quantité de matière à sé- cher et de sa concentration, sera entraînée dans la chambre E6 par le ventila- teur G6 et par l'intermédiaire de l'orfice d'admission Z6, après avoir été é- chauffé dans l'échangeur D6. La température d'entrée de l'air sera déterminée par le réglage de l'échangeur D6 et le régime.d'écoulement de façon à fournir une chaleur suffisante pour évaporer l'eau existant dans l'extrait afin de mainte- nir la température de grillage entre 135 et 175 C ou au-dessus dans la partie supérieure de la chambre E6 A titre d'exemple, pour un-sécheur par atomisation opérant à un régime de 35 cm3 d'extrait par minute, la quantité d'air pénétrant en Z6 est d'environ 2500 cm3 par minute,
sa température d'environ 245 c et la température de l'air dans la chambre de séchage E6 est d'environ 150 C. Dans ces conditions, on obtient un extrait de café moyennement grillé.
Lors du grillage d'un extrait de café contenant 65 à 75% de particules solides, il est préférable de maintenir dans la zone de séchage de la chambre E6 une température d'air comprise entre 135 et 157 c Cette façon de procéder donnera un produit final qui n'est ni trop granuleux ni trop pulvérulent par
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comparaison avec le "café instantané" existant actuellement sur le'marché et qui à été grillé au degré désiré. De plus, ces conditions présentent l'avantage de réduire la quantité d'air nécessaire pour refroidir les particules solides tombant hors de la zone de grillage-séchage.
Si l'on fait intervenir une température de grillage plus élevée, par exemple jusqu'à 175 C, les particules solides peuvent se prêter à une coales- cence" dans le courant d'air qui produit alors des particules solides globulaires.
La granulométrie peut être contrôlée en faisant varier le pourcentage de parti- cules solides dans l'extrait fluide pénétrant dans le sécheur et aussi en faisant varier le sens d'écoulement de l'air de refroidissement pénétrant par les fentes
L6. Pour certains marchés, ce nouveau produit à l'état plus ou moins finement granulé peut présenter un attrait particulier du fait de son poids spécifique relativement élevé, en particulier lorsque les particules sont triées uniformé- ment et correctement. Le poids spécifique peut par exemple s'échelonner de 0,6 à
0,8 grammes par centimètre cube.
On notera que, lorsqu'on utilise de l'air comme milieu gazeux d'é- chauffement, l'opération s'effectuera alors selon le type oxydant défini précé- demment. Cependant, si les avantages en résultant sont souhaitables, on préfère utiliser comme fluide chauffant des gaz de combustion chauds à la place de l'air et l'oxygène nécessaire est fourni au système de manière indépendante. Par exemple, l'agent oxydant peut être fourni, à partir du réservoir N6, en un point quelconque de la canalisation reliant la pompe B6 à la buse N6. La quantité sera mesurée 'par le'débitmètre 58 et réglée par la manoeuvre des soupapes 52 et 54 pla- cées d'un coté ou de l'autre du manomètre 50. La réalisation représentée sur la figure est telle que l'agent oxydant est introduit dans la canalisation d'extrac- tion allant de l'échangeur C6 au débitmètre 57.
D'une autre manière, l'agent oxydant peut être admis, par l'intermédiaire de la canalisation Y6 contrôlée par les soupapes 60 et 61, dans la canalisation de gaz de combustion K6. Il est également possible, par une manoeuvre appropriée des aoupapes 51, 51a, et 60, de faire pénétrer l'agent oxydant aux deux points définis plus haut.
L'action de l'oxygène présent dans l'atmosphère de séchage est favorisée par l'état pulvérisé des particules solides en suspension dans le gaz- pendant l'opération de grillage. On notera que la surface de ces particules est très grande par rapport à celle d'un extrait traité sous forme de film.
Une autre variante opératoire permettra de réaliser une économie sur la chaleur nécessaire pour évaporer l'eau. Dans cette réalisation, l'extrait liquide est surchauffé dans un échangeur Cl à une valeur telle que l'eau soit -éliminée de l'extrait par vaporisation dans une buse N6. Par conséquent, l'air pénétrant en Z6 a seulement besoin de fournir la chaleur d'évaporation corres- pondante et la chaleur nécessaire pour élever la température des particules soli- des déshydratées à la température de grillage et/ou de fusion.
L'exemple suivant fournit une illustration du procédé lorsqu'on opè- re en présence de gaz inerte et qu'on maintient l'extrait de café à l'état flui- de pendant l'opération de grillage.
Une certaine quantité de grains de café brut a été pré-conditionnée dans un dispositif de grillage de type courant. Les grains ont été remués tan- dis que la température montait lentement jusqu'à ce que soient décelées les ca- ractéristiques délicates de saveur et d'arôme du café grillé. La température était environ de 135 à 155 C. A ce moment les grains commençaient juste à gril- ler et à s'onduler légèrement. Les grains de café traités furent ensuite rapi- dement évacués du grilloir et refroidis.
Après refroidissement, les grains furent réduits en poudre et su- birent une extraction par l'eau en faisant appel à des techniques conventionnel+ les. Puis l'extrait fut concentré par élimination de 1!eau jusqu'à 'ce que la teneur en particules solides soit comprise entre 60 et 90 %. La viscosité et la
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densité du concentré froid étaient grossièrement comparables à celles du sirop de blé ou du miel à température ambiante. Cet extrait concentré fut ensuite in- troduit dans une marmite sous pression pourvue d'un agitateur mécanique et d,'une enveloppe de façon qu'une température pouvant atteindre 185 c et plus puisse être atteinte sur les parois intérieures de la marmite.
L'agitateur était monté de telle façon qu'il comporte des dispositifs de raclage qui épousent de façon étroite les parois de la marmite. Au moyen d'un gaz inerte, la pression fut por- tée entre 10,5 et 17,5 kg/cm2 L'agitateur fut mis en marche et de la chaleur fournie à l'enveloppe. Lors du grillage de l'extrait, le film grillé caramélisé se forma localement au contact des parois chaudes de la marmite, les surfaces de raclage de l'agitateur enlevant constamment ce film et le renvoyant dans la masse de l'extrait. Du fait de la pression positive, la masse fut absorbée par 1' eau libérée du film par suite du grillage et la matière de la marmite resta fluide.
La viscosité de cette matière est évidemment fortement réduite à cette température de grillage et le film grillé partiellement enlevé fut constamment remplacé par un nouveau film par intervention de l'agitateur et des racleurs.
Ce mode opératoire a permis d'obtenir un extrait de café fluide traité de façon uniforme et grillé au degré désiré. Une soupape de prise d'échantillon placée à la base de la marmite indiquait le moment où ce degré de grillage était at- teint. La manoeuvre d'une soupape de décharge également montée sur les marmites permet de faire varier la pression et fournit aussi un moyen de déceler '¯les odeurs aromatiques de café grillé s'échappant dans le gaz inerte.
La technique décrite en dernier convient non seulement pour contra- ler le procédé, mais elle est bien adaptée aux déterminations initiales néces- saires pour situer les conditions optima à observer avec une quantité donnée de grains de caractéristiques particulières.
L'opération de grillage décrite nécessitera en moyenne de 3 à 15 minutes. Lorsque le degré de grillage souhaité a été obtenu, l'échauffement est arrêté et le produit est rapidement acheminé sous pression dans une enceinte de refroidissment où il est à nouveau refroidi sous pression. Ceci permet d'em- pêcher la perte des composants volatils donnant la saveur et l'ar8me.
Le produit obtenu est à l'état fluide épais ou semi-solide et peut être conservé indéfiniment dans des récipients étanches, fréquemment sans qu'il soit nécessaire de les réfrigérer.
Les opérations décrites plus haut et l'équipement typique employé à cet effet sont bien connus pour concentrer et manipuler des extraits liqui- des visqueux comme du.sirop de blé et des extraits similaires. La différence entre ces opérations standardisées et le procédé selon l'invention faisant appel à un gaz inerte, réside dans le fait que les premiers sont exécutés à la pres- sion atmosphérique ou à pressions réduites pour empêcher la caramélisation, la décoloration et le grillage du produit, ce qui est par .contre le véritable ob- jectif de l'invention. Cette différence provient aussi du stade opératoire de pré-conditionnement, mentionné plus haut, qui ne doit pas faire griller les grains avant extraction, comme on le faisait suivant les procédés précédents.
Ce n'est que par la combinaison des deux opérations que l'on peut fabriquer le produit supérieur selon l'invention.
L'emploi de l'extrait apparaît évident à partir de la description précédente. Pour en faire une boisson, il suffit d'ajouter une certaine quantité d'eau à une partie de l'extrait, en fonction de la "force" de café désirée par le consommateur. La "tasse de café" ainsi obtenue correspond de très près aux boissons obtenues par les méthodes habituelles comme avec un percolateur ou l'équivalent.
Il apparaît, par conséquent, que les buts de la présente invention ont été pleinement et efficacement atteints.
Il va de soi, cependant, que les réalisations spécifiques définies
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plus haut n'ont été décrites et représentées que dans le but d'illustrer les principes de l'invention et sont soumises à variations sans sortir du champ de cette invention.
REVENDICATIONS.
1.'.Procédé de fabrication d'un extrait de café grillé à partir de grains de café brut, dans lequel procédé on soumet les grains bruts à une tempé- rature de pré-conditionnement inférieure à une température de grillage et pen- dant une période de temps telle que les grains sont portés en un état où le gril- lage devrait commencer mais n'est'pas commencé et où la matière végétale inso- lubilisable à la chaleur et contenue dans ces grains a été rendue insoluble, on met les grains ainsi pré-conditionnés sous forme de poudre, on prépare un ex- trait aqueux des matières solubles dans l'eau contenues dans la poudre de grains de café bruts pré-conditionnés, on concentre cet extrait et on le soumet à une température de grillage et, pendant cette opération de grillage,
on développe dans ledit extrait de grains de café bruts les principes aromatiques qui prodùi- sent les aromes et la saveur caractéristiques du café grillé, qui sont présents, de manière inhérente, sous forme non développée dans ledit extrait.
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The present invention relates to coffee products and methods of making such products. In particular, the invention relates to a concentrated coffee extract and to a new process for the manufacture of this extract.
It has hitherto been known to make products commercially known as "instant coffee". These products are manufactured in the form of a concentrated powder or of a granular material comprising the solid particles -soluble in water, obtained from an aqueous extract. With minor modifications, the general process for making these so-called "instant coffee" products consisted of: a) roasting or roasting raw coffee beans, in a known manner, so as to bring out the flavor characteristics. , flavor and color of the coffee; b) removing solid, water soluble particles from roasted grains or grinds by aqueous extraction, and c) concentrating the extract by any method.
The solid concentrate obtained by this process is used by the consumer to prepare a coffee beverage, usually by adding hot water to a suitable amount of extract.
It will be noted that the aim of the preparation of instant coffee is to eliminate the usual operations involved in the preparation of a coffee, that is to say to prepare the drink directly by making it act on the ground roasted coffee. amount of hot water suitable for the "strength" of the coffee you want to obtain. The preparation from "instant coffee" is obviously simpler and avoids the need for ground coffee, which is a constraint for many consumers.
In the manufacture of "instant coffee" described above, the extraction of solid particles soluble in water from roasted coffee is carried out in approximately the following way: a) an aqueous solution, more or less concentrated , soluble particles contained in the roasted coffee is prepared by a filtering process, the operation being carried out at variable temperatures; b) this aqueous solution is then concentrated by evaporation or freezing, taking care to preserve the flavor and aroma characteristics of the concentrated solution, the concentration of which may vary according to customer demand; c) the extract is finally dehydrated if it is desired to bring it to a dry and solid state.
There is little difficulty in obtaining a coffee extract in liquid or dry form which is soluble in hot water and which also contains the coloring matters and general components existing in coffee prepared directly from coffee beans. grilled.
The actual problems and difficulties arise in relation to the preservation of the flavor and aroma characteristics of a home-made coffee in the coffee extract defined above. Obviously, if this flavor and aroma did not exist in the extract itself, it would not also exist in the drink prepared by adding hot water.
It is well known that the coffee bean does not possess, in its raw state, the flavor, aroma or color of the roasted or roasted coffee bean which is sold to the consumer. It is only during the toasting operation that the flavor, aroma and color are brought out. During this treatment, which takes place at elevated temperature, a series of complex chemical reactions apparently take place such as oxidation, reduction, polymerization and
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decomposition by pyrolysis and partially can be destructive distillation. As a result of this roasting operation, the chemical structure and constituents of the coffee bean have been altered such that the desired flavor, aroma and color are then present.
These substances, however, are very volatile and are highly sensitive to heat and to concentration processes. Accordingly, it is necessary to control the operating process very closely when roasting coffee. Since grains from different countries and trees can have a very variable behavior during roasting, this operation requires the supervision of a qualified coffee broiler whose judgment, supported by experience, can determine when that optimum roasting of a given batch of coffee beans is achieved.
Obviously, the delicacy, defined above, of the constituents giving the flavor and aroma suggests that, when the aqueous extract obtained from roasted coffee beans is subjected to the processes of concentration and dehydration, a high proportion of these constituents will be lost.
In particular, high temperatures should be avoided during concentration operations and this necessitates the use of high vacuum concentration equipment, which is expensive. In some cases, it has been found necessary to operate in the presence of inert gases.
To overcome the problems raised by techniques involving high temperatures and vacuum, cold techniques have been adopted to separate water, in solid form, from the desired solution. But this requires complicated and expensive refrigerator equipment.
Further attempts have been made to eliminate the inconvenient loss of flavor and aroma. For example, soluble carbohydrates have been added to the extract in order to "bind" the desired components. But these additives were necessarily found in the final beverage and could constitute an unpleasant addition for certain markets and certain uses.
In other cases, the roasted coffee beans have been subjected to a first extraction to remove components containing flavor and aroma. This primary extract is then added to the final product in the last manufacturing operations, the test relating to this technique having been carried out so as to obtain an extract containing only the soluble residue which constitutes the basic element of coffee.
In view of the difficulties mentioned above, which lead to losses of the volatile constituents during the concentration operation, tests of extraction from ground coffee beans have also been carried out.
In this technique, only the extract is, after concentration, heated or roasted to bring out the aroma, flavor or color. While theoretically such a technique eliminates the losses of desirable components mentioned above, the particular characteristics of the green extract are suitable for practice of this technique. This extract becomes thick and viscous at the roasting temperature and even processes such as high frequency dielectric heating and infrared radiation have been found to be unable to provide the uniform heating which is necessary during the roasting operation. to give a product having the desired characteristics.
Since stirring is almost impossible, conventional heating techniques result in burnt and charred parts which throughout the mixture are mixed with unroasted parts.
The subject of the invention is a process for the manufacture of a concentrated dry coffee extract, characterized in that the green coffee beans are subjected to a treatment at a temperature below the roasting temperature, they are put in the form powder, the water-soluble materials are extracted therefrom, this aqueous extract is concentrated and dried, which is finally subjected to the roasting temperature, a process which makes it possible to retain all the flavor and aroma in the dry extract. natural coffee.
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The extract defined above is kept in the fluid state at roasting temperature, so as to allow suitable control of the heat exchange in the mixture.
The extract is roasted under positive pressure so as to prevent the original water from escaping from the liquid extract.
In the application practice of making a roasted coffee extract, raw coffee beans are preconditioned to a suitable temperature below the roasting temperature, the pre-cooked coffee beans are subjected to water extraction. When packaged, the extract is concentrated and then subjected to a roasting temperature to obtain the constituents which give the flavor and aroma characteristics to the roasted coffee extract.
In one form of application of the process, the roasting is performed in the presence of oxygen.
The coffee beans are preconditioned by heating at a temperature below the roasting temperature for a period of time sufficient to coagulate and render the proteins, albumins, gums, resins, etc., soluble. in water.
In particular, the presence of protein in the final product leads to an insoluble residual deposit in the final drink. This is obviously unfortunate for many customers. The invention comprises a step of making the proteins insoluble in water by subjecting the oil-free particles to coagulation and insolubilization temperatures higher than those necessary to "precondition" the grains. of coffee and for a longer period of time.
In doing so, acrid plant substances, which are also unseemly, and which exist in the raw grains, will also be rendered insoluble.
Therefore, the coagulation and insolubilization operations operate to effectively remove water insoluble matter from the extract before it is further treated with water to give a drink. In addition, the process according to the invention generally removes plant materials which may become insoluble on heat and which would otherwise be entrained with the water-soluble solid particles which it is desired to retain; in this description, the expression “plant material which can become insoluble in hot conditions” is used as a function of the proteins, albumins, gums, resins etc. mentioned above and acrid plant materials.
Surprisingly, the operational preconditioning stage makes it possible to carry out the roasting operation on concentrated liquid extracts without encountering the drawbacks canceling out the effect of the operation and which arise, as has been said above. top, with an extract prepared from unpackaged raw grains. In addition, the roasting operation carried out at this last stage of the process makes it possible to retain the desired constituents in the product sold.
The invention further relates to a highly concentrated, strong flavor, water soluble powdered coffee extract comprising a concentrated and roasted aqueous extract of water soluble particles from pre-packaged raw coffee beans. wherein the flavors and aromas have been evidenced during the roasting of this concentrated aqueous extract, extràit as obtained by the above process or similar process.
The invention also extends to the characteristics resulting from the following description and the appended drawings as well as to their possible combinations.
The description relates to embodiments represented in the accompanying sketches by installation diagrams and the devices to be employed.
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to practice the invention.
FIG. 1 is a diagram explaining the method used to put the present invention into practice; - Figure 2 shows a variant of the method; - Figure 3 is a sectional view of a heat exchanger which can be used in continuous operation and in which the fluid extract moves by gravity towards the outlet orifice in the form of a film passing over the heated surfaces. - fairies of the grill; FIG. 4 is a longitudinal section showing another form of apparatus which makes it possible to implement the method in continuous operation; - Figure 5 is a cross section, taken on line 5-5, of the apparatus shown in Figure 4;
FIG. 6 is a plant diagram relating to another embodiment of the invention, which also operates continuously and in which the final product is obtained in the dry state by simultaneous roasting and drying.
The preconditioning operation of the present invention consists of a heat treatment at high temperature below the roasting temperature. As described above, the practical conditions for roasting a coffee bean in the usual manner vary with the characteristics of the particular beans to be processed. The toasting conditions, namely time and temperature, vary depending on the origin of the beans, the desired results in color, flavor and aroma and the degree of toasting corresponding to the consumer's taste. .
The same considerations apply to the preconditioning operation according to the invention. The object of this operation is to coagulate and insolubilize the plant material which it is desirable, as mentioned above, to remove from the aqueous liquid extract. In addition, this operating stage makes it possible to remove acrid substances or any other undesirable substances.
The temperature used during the preconditioning operation will be as high as possible without, however, adversely affecting the flavor and aroma characteristics of the roasted coffee. For this purpose, a load of 250 kilos, for example, of raw or green grains is introduced into a common broiler. We heat up. in a moderate way, until the grains have lost their moisture and the temperature of the mass has reached about 75 to 80 ° C. At this point, the heating is gradually increased until the temperature of the mass reaches 120 - 125 ° C., this operation requiring approximately 12 to 14 minutes. Typically, the mass is then maintained at this temperature for about 4 to 6 minutes.
Then we continue to slowly heat the mass until we can detect the smell of roasted coffee. A slight waviness of the grains will also be observed at this time. This final operation will take about 3 to 5 minutes and completes the preconditioning treatment. The material is then quickly discharged from the broiler and quickly cooled by ventilation or quenching.
It is obviously possible to carry out the preconditioning treatment by gradually increasing the heating throughout the duration of the period of time defined above provided that the heat supplied can be precisely regulated so that the toasting temperature is not exceeded. It is also clear that it is desirable to be able to stir or agitate the mass of grains in the broiler so as to obtain uniform heating.
It should be noted that the specific conditions just mentioned can vary considerably depending on the different varieties of coffee beans and the amounts, as mentioned above. As a result
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Therefore, these factors should rather be considered as examples rather than as fixed or critical values. The important characteristics of this process are the relatively slow rise in temperature of the grains and the maintenance of the temperature. below a toasting temperature. ' The experienced and trained coffee roaster will be perfectly aware of the end of the operation. In general,
the minimum pre-conditioning temperature will be greater than 65 ° C. At the end of the pre-conditioning operation and the cooling operation mentioned above, the pre-conditioned grains are then ground or reduced to powder or crushed in the manner most suitable for the subsequent aqueous extraction process. The crushing or crushing operation can be carried out in the usual way. The present invention also involves an increase in the percentage of solid particles of coffee in the toasted extract by virtue of a hydrolysis operation which is carried out at this time. With this technique, hemi-cellulose and other compounds existing in green coffee beans can be made soluble, but insoluble in hot water.
Among other techniques, this can be achieved by subjecting the preconditioned and ground grains to elevated temperatures and pressures during the subsequent aqueous extraction operation.
It will be appreciated that the extraction operation carried out from the preconditioned grains can be carried out in a conventional manner. The product of the extraction can, if necessary, be filtered and can also be concentrated to the extent of. 'at a content of 50 to 75% solid particles. It will also be appreciated that this extract can be made in coffee growing countries and transported in a highly concentrated state to areas of sale to consumers prior to the subsequent roasting operation. This process allows significant savings in handling and transport costs compared to the usual transport of coffee beans to sales areas before extraction or concentration operations.
It may be thought that the various heat treatments described above can destroy the organic oxidation catalysts found in the green grains, mainly in the form of chlorophyll complexes. If desired, these catalysts can be added in the correct proportion to the extract before the roasting operation.
The roasting of the coffee extract is generally carried out at a temperature of about 140 ° C. and under a positive pressure corresponding to this roasting temperature. Again, the actual temperatures employed will depend on the particular characteristics depending on the nature of the original coffee bean. This roasting operation can be carried out in an apparatus such as that which will be described below and preferably the extract. will be subjected therein to suitable agitation.
The roasting operation can be performed under a pressure exerted, at least partially, by an inert gas such as, for example, carbon dioxide or nitrogen. Heat will generally be supplied to the surface of the pressure vessel. A preliminary concentration of the extract can be carried out in this same chamber before raising the temperature to that of roasting.
In another embodiment of the invention, the roasting operation is carried out in the presence of a gas containing oxygen, such as air, oxygen, ozone or mixtures thereof. . Other oxidants can also be used which liberate oxygen under scorching conditions, such as, for example, an extended solution of hydrogen peroxide. Preferably, the oxidizing agent will be one of those which have just been mentioned since tolerable chemical derivatives remain in the final coffee extract as residues of the oxygenated reaction. When this oxygenation of the roasting operation is used, much lower temperatures can be used.
In fact, temperatures as low as room temperature can be used. It is not certain that the oxidant acts by itself or in a catalytic manner
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to lower the temperature necessary for chemical reactions to take place during roasting. Generally, above a temperature of 80 ° C., a positive pressure is still desirable when the oxidizing agent is present, but at a lower temperature the pressure can still be lower than atmospheric pressure. In this operation, the temperatures generally range between 100 and 150 ° C. However, it is possible to envisage temperatures outside this domain when the requirements of consumer taste so dictate.
It will be noted, however, that in the embodiment with inert gas and high temperature or else the embodiment with an oxidizing agent and low temperature, the actual temperature is obviously a roasting temperature, this expression being perfectly understood by those skilled in the art.
Where appropriate, the extract is a little concentrated before the roasting operation and it is desirable to operate so that the concentrated extract has a viscosity comparable to molasses, honey or wheat syrup at room temperature. ambient temperature. The solid particle content of such concentrates can range from 45 to 75% and can range up to 90%. Preferably this concentration will be about 80%.
To clearly understand the invention, it is then necessary to refer now to the attached sketches.
Figure 1 of the sketches shows an installation diagram. Item 1 designates the storage tank in which the fluid extract can be preheated, if desired, item 2, a metering pump and 3, 4 and 5 heat exchangers which may be of the type that is shown in detail in Fig. 3. A discharge valve 6 of the usual type is arranged so as to ensure the discharge of the extract from the apparatus and, at the same time, to maintain therein the desired pressure. A reservoir 7 receives the finished roasting extract. Reference 8 denotes a container in which the oxidant in the gaseous state is stored under pressure. Apparatus 9 and 9a are used to ascertain the quantity of gas entering the system and the pressure gauge 10 indicates the pressure existing therein.
The oxidant supply line is provided with a pressure reducer and indicator 10a and thermometers 11, 11a and 11b are provided to facilitate proper temperature control. Coils and pipes of suitable diameter can be placed at 12 and 12a, with suitable by-passes, to retain the extract for a suitable period. As indicated by the dotted lines, these items are optional in the device. The references a, b, c, d, e, f and g designate valves whose function will be defined below. Control valves h and h 'prevent the return flow of the extract to the measuring devices 9 and 9a.
The vessel 8, the pressure reducer and indicator 10a and the valve 9 with the line leading thereto may be eliminated from the system or may be used to provide a source and control of supply of inert gas if the oxidation technique described above is not used.
It will be understood that this installation diagram defines the process for roasting the concentrated extract of pre-packaged grains. The new operation, of preconditioning, will be carried out in a standard type broiler and this operation, as well as the concentration operation, will not be described in particular.
The concentrated raw coffee extract which is conveyed to the storage tank 1 can, if desired, be preheated so as to adapt the viscosity to the operating characteristics of the pump 2. The quantity of extract supplied the rest of the system can be controlled by the necessary setting of pump 2.
If, for example, the desired degree of toasting of the final product is obtained at a temperature of about 13,000, for a total holding time of one minute, and assuming that the desired flavor characteristics are obtained
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by reaching this toasting temperature in two stages, the temperature of exchanger 3 will be adjusted so that the thermometer 11 placed on the outlet pipe of the exchanger gives a reading between 100 and 125 C. The length of the coil 12 can in this case be chosen so that the extract takes thirty seconds to pass from the exchanger 3 to the exchanger 4.
Proper operation of valves a and b will lengthen or shorten this travel time, @
The extract then entering, the exchanger 4 will be brought therein to a temperature of 150 C. A thermometer lla indicates the temperature of the liquid leaving the heat exchanger.
Proper adjustment of valves d and c will determine the travel time of the extract between heat exchangers 4 and 5 which can also be set to about 30 seconds. This technique will keep the material in the system for a total time of one minute, decomposing in 30 seconds at a temperature of 125 C and in 30 seconds at 150 C before it reaches exchanger 5.
In the heat exchanger 5, the roasted extract is cooled, under the pressure existing in the system at the desired temperature, indicated by the thermometer 11b. The roasted extract is then discharged through an extraction valve c to the reservoir 7 at atmospheric pressure. In the operation described above, the pressure prevailing in the whole system will be, as the pressure gauge indicates, between 12.6 and 14 kg / cm2.
It is also evident that, before the start of the operation, the system can be brought to the suitable temperatures by an appropriate circulation of liquids ensuring the heat exchange and / or by circulation of hot water and other suitable fluids. in the system so as to facilitate the heating of the apparatus.
The adjustment of the pressure reducer 10a and the valve g allows the inert gas to be introduced in sufficient quantity to obtain the desired pressure. If an oxidizing agent, such as air or oxygen, is present in tank 8, the appropriate amount to be introduced into the system is similarly controlled.
If it is desired to use ozone as an oxidizing agent, a common type ozonator (not shown) can be placed in the pipe connecting the regulator 10a and the surface 9. It should also be noted that the agent oxidant can be introduced in more than one place in the system, thus for example in the heat exchanger 3 as well as in the exchanger 4. In this embodiment, the oxygen will react at two different temperatures, namely in the heat exchanger. Example considered at 125 and 150 C for 30 seconds in each case. This can be achieved by proper adjustment of the pressure reducer 10a to a pressure higher than that existing in the system and by proper adjustment of the valves e and f.
The quantity of oxidant admitted into the respective parts of the system will be measured by devices 9 and 9a. By operating according to this scheme, and by using compressed air, the quantity introduced into the system is approximately between 0.3 to 1.5 in 1 by volume.
As can be seen from the preceding description, it is possible to play on a certain number of variables in the operating process, to the range indicated and this operating variability makes it possible to manufacture a product having the desired flavor characteristics and conforming to the characteristics. different varieties of coffee that can be used as raw materials. For example, the total toasting time can go down to 10 seconds and the temperature can go up to 170 0. The specific values given in the previous description are given only by way of example among the innumerable. series of conditions under which the method can be applied.
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It will also be noted that one of the characteristics of the system described above is that all of the apparatus and piping, operating under pressure, are kept in the full state, that is to say that the concentrated liquid extract occupies all the usable space between the outlet of the pump 2 and the outlet end of the discharge valve 5.
Figure 2 illustrates another way of doing this. In this embodiment, the preheating operation to 130 C has been omitted. Accordingly, the extract is heated to roasting temperature, for example 150 ° C., very quickly and in one operation. In this embodiment, the concentrated extract of prepackaged coffee beans coming from the storage tank passes through a pump 2a to go to the broiler 4a, under a certain pressure and under other conditions similar to those corresponding to FIG. 1.
The fluid extract, flowing downward, by gravity, along the heated surfaces of the broiler 4a, is distributed in the level control apparatus 12a which in turn regulates the flow of the toasted extract to the grill. The cooling exchanger 5a by throttling the outlet end of the centrifugal pump 15a, the latter maintaining the correct pressure in the cooler. The holding time at the toasting temperature can be adjusted according to what has been described with respect to FIG. 1 and the coil N can be adjusted to obtain the desired period of time.
It is also possible to use a reservoir 8a by admitting the oxidizing gas or the inert gas, each of them passing through the measuring device 19a, controlled by the valves f and g, before entering the system.
The roasting apparatus 4a has an interior surface of the cylinder 20 which is heated and the fluid extract passes over it. This characteristic is demonstrated in more detail in Figure 3.
Figure 3 shows a sectional view of a toasting apparatus 4a. The tubular container 20, ¯ arranged vertically, is provided with an axial shaft 21. mounted in bearings 22, 22a., Themselves supported by supports 23, 23a. Its upper end is provided with a heating plate 24 placed horizontally and provided with an inlet 25 connected to a pipe 26 through which the coffee extract enters the container 20. A relief valve 25a controls. the pressure in.the apparatus and allows the evacuation of 1 excess gas released during the operation. The lower end of the container is provided with a conical bottom 27 axially connected to a discharge pipe 28.
A rotor comprising a series of blades 2 is mounted on the shaft 21 near the inlet port 25 and, in operation, rotates at a speed sufficiently high to generate the centrifugal force necessary to push the extract against. the heated walls of the container. These blades extend the full length of the tubular container 20 and their peripheral ridges are placed as close as possible to the interior surface of the container and act to provide a distribution surface for the coffee extract. The heat is supplied to the vessel 20 by means of a heating jacket 30 spaced from the vessel and arranged so as to receive through the orifice 30 a suitable fluid ensuring the heat exchange and which exits through the orifice. 30b.
As it passes through the apparatus, the extract is in the form of a film moving downward on the interior surface of the container 20. As a result, part of the space included within the apparatus will be. occupied only by steam and gases given off during the grilling operation and subjected to the pressure corresponding to the grilling temperature.
Figures 4 and 5 show an apparatus in which a roasting or caramelization operation can be carried out commercially and continuously. This type of apparatus consists of a cylinder 34, provided with a casing 34a and comprising a noaxial shaft 35 which passes through it and which is mounted in bearings 35a and 35b. The shaft 35 has an inner part 36 of greater diameter inside the cylinder 34, this part 36 being provided with scrapers
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37 'attached therewith in a suitable manner, for example by bolts 38.
The cylinder is provided with suitable means ,, such as the pipe 34b, to allow the supply of heat to the casing 34a, the pipe 34b is connected to this casing; inlet pipe A5 for the extract to be treated is fitted with a valve 45 and allows the proper supply of the material which passes into the annular space 46 existing between the cylinder 34 provided with its casing and the part d 'shaft 36 and its reflector 37 when the material is pushed continuously through the port A5 and passes through the outlet port B5 provided with the valve 47.
With the apparatus of FIGS. 4 and 5, the fluid, concentrated and preconditioned coffee extract is introduced or pumped under pressure, continuously, by a suitable pump (not shown) into the annular space, passing through intake pipe A5 and exiting through discharge pipe B5. The desired pressure (7 to 17 kg / cm2 or more) is maintained in the annular space by the action of the feed pump and the duration of the operation is controlled by the exhaust valve 05 when the pump flow rate and pressure in the annulus are kept constant. This way of proceeding had never been applied to the operation of roasting or caramelizing a pressurized coffee extract.
The final product evacuated by the C3 valve is then cooled under pressure to about 20 - 30 c in a heat exchanger of standard type if the concentration of the final product does not give rise to a fluid whose viscosity does not allow it. not to be processed in a standard heat exchanger.
A unit identical in design to that of the roasting operation can be used to cool the roasted, high viscosity product under pressure. This device will be connected in series with the previous device and the only difference in operation is that the medium cooling, for example 1 water, circulates in the envelope ensuring the heat exchange. The cooled product can then be evacuated at atmospheric pressure through a valve 95 of the cooling units.
If it is desired to obtain the product in a solid state, the roasted extract can be conveyed under pressure into a suitable cooling vessel (s). Such a cooling vessel is maintained under a suitable positive pressure by, for example, the introduction of an inert gas.
However, it is evident that, in the operation of roasting the extract, if one operates under positive pressure at temperatures of about 80 ° C. (in the presence of an oxidizing agent or an inert gas), one will prevent dehydration of the extract. This property makes it possible to keep the aqueous extract in the liquid state during this operation.
Figure 6 shows a spray drying apparatus according to the invention. The preconditioned coffee bean extract is, if necessary, preheated, in order to reduce its viscosity, and then it is stored in a feed tank A6. A pump B6, preferably a gear pump with a recirculation device, conveys the material into the apparatus at a rate measured by the flow meter 57. The extract then passes into the heat exchanger C6 where it is obtained. heated to a temperature close to its boiling point. The extract is then sprayed through the nozzle M6, in the form of a mist, at the top of the drying chamber E6. It comes into contact with the swirled air which penetrates tangentially into the chamber at point Z6.
The air, which can be filtered if necessary, is sent to the drying chamber E6 by a suction fan G6 and is preheated by the exchanger or the air heater D6. It is then evacuated with the evaporated water, out of the device by the same G6 suction fan. In this case, the heat in the air causes the water to evaporate from the divided droplets of extract and raise the temperature of the dried solid particles to the desired roasting point. These solid particles
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fall by gravity into the drying chamber E6. During this downward movement, cold air entering chamber E6 through adjustable slots L6 cools the particles which are then collected in the conical lower part of chamber E6.
The finest particles which can be entrained by the air flow leaving the system by the fan G6 can be collected at the base of the cyclone casing H6.
The roasted coffee extract, dried and cooled, is then discharged from the chamber E6 and from the cyclone casing H6 by the screw conveyors 16 and 16 ',' via the rotary valves F6 and F'6 which also act as air cells.
The purpose of FIG. 6 and the above description is to schematize the principles of spray drying. Numerous spray-drying systems based on the same principle, but comprising numerous modifications, make it possible to commercially produce food in the powdered state such as, for example, milk, fruit juices, coffee, malt. In general, certain characteristics such as color, flavor, aroma, solubility, etc ... must be preserved by removing water at the lowest possible temperature, for example between 45 and 65 ° C. spray drying coffee extract, some procedures use hot inert combustion gases in place of hot air, while others involve a mixture of the two.
These different systems can be adapted to the new single-stage drying and roasting process, but it is obvious that instead of using the lowest possible temperatures in the operating process, the toperation will be between 135 and 175 C approx. In the drying zone at the top of the drying chamber E6.
In an advantageous embodiment of the invention, the concentrated and preconditioned coffee bean extract, which has a solid particle content of for example between 60 and 75%, is fed into the tank A6 at a temperature of About 75 ° C The gear pump B6 is then started so as to supply a measured quantity of material to the nozzle B6 via the exchanger 06 where the temperature rises to about 80 ° C.
A pressure of about 5 to 10.5 kg / cm 2 is maintained at the pressure gauge 56 'by adjusting the recirculation device (not shown) of the pump B6. The pressure at the pressure gauge 56 depends in part on the viscosity of the extract, the characteristics of the nozzle M6 and the particle size desired in the mist produced. If centrifugal atomization is used instead of spraying, the pressure indicated by pressure gauge 56 should only be sufficient to convey the extract to the rotor of the centrifuge atomizer. In such a case, the pump B6 may be a dentrifuge pump instead of a gear pump.
The desired quantity of air, depending on the quantity of material to be dried and its concentration, will be entrained in chamber E6 by fan G6 and via the inlet port Z6, after having been heated in exchanger D6. The air inlet temperature will be determined by the adjustment of the exchanger D6 and the flow regime so as to provide sufficient heat to evaporate the water existing in the extract in order to maintain the temperature. of roasting between 135 and 175 C or above in the upper part of chamber E6 By way of example, for a spray dryer operating at a rate of 35 cm3 of extract per minute, the quantity of air entering in Z6 is about 2500 cm3 per minute,
its temperature of about 245 ° C. and the temperature of the air in the drying chamber E6 is about 150 ° C. Under these conditions, a moderately roasted coffee extract is obtained.
When roasting a coffee extract containing 65 to 75% solid particles, it is preferable to maintain in the drying zone of the chamber E6 an air temperature between 135 and 157 ° C. This procedure will give a product final which is neither too granular nor too pulverulent by
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comparison with the "instant coffee" currently on the market which has been roasted to the desired degree. In addition, these conditions have the advantage of reducing the amount of air required to cool the solid particles falling out of the roasting-drying zone.
If a higher scorch temperature is used, for example up to 175 ° C., the solid particles may coalesce "in the air stream which then produces globular solid particles.
The particle size can be controlled by varying the percentage of solid particles in the fluid extract entering the dryer and also by varying the direction of flow of the cooling air entering through the slots.
L6. For certain markets, this new product in a more or less finely granulated state may have particular appeal because of its relatively high specific weight, in particular when the particles are sorted uniformly and correctly. The specific weight can for example range from 0.6 to
0.8 grams per cubic centimeter.
It will be noted that, when air is used as the gaseous heating medium, the operation will then be carried out according to the oxidizing type defined above. However, if the resulting advantages are desirable, it is preferred to use as the heating fluid hot combustion gases in place of air and the necessary oxygen is supplied to the system independently. For example, the oxidizing agent can be supplied, from the reservoir N6, to any point of the pipe connecting the pump B6 to the nozzle N6. The quantity will be measured by the flowmeter 58 and regulated by the operation of the valves 52 and 54 placed on one side or the other of the manometer 50. The embodiment shown in the figure is such that the oxidizing agent is introduced into the extraction pipe from the C6 exchanger to the flowmeter 57.
Alternatively, the oxidizing agent can be admitted, through the Y6 line controlled by the valves 60 and 61, into the K6 combustion gas line. It is also possible, by an appropriate operation of the valves 51, 51a, and 60, to cause the oxidizing agent to penetrate at the two points defined above.
The action of the oxygen present in the drying atmosphere is favored by the pulverized state of the solid particles suspended in the gas during the roasting operation. It will be noted that the surface area of these particles is very large compared to that of an extract treated in the form of a film.
Another operating variant will make it possible to save on the heat necessary to evaporate the water. In this embodiment, the liquid extract is superheated in an exchanger C1 to a value such that the water is removed from the extract by vaporization in a nozzle N6. Therefore, the air entering Z6 only needs to provide the corresponding heat of evaporation and the heat necessary to raise the temperature of the dehydrated solid particles to the roasting and / or melting temperature.
The following example provides an illustration of the process when operating in the presence of inert gas and maintaining the coffee extract in a fluid state during the roasting operation.
A certain quantity of raw coffee beans has been preconditioned in a conventional roasting device. The beans were stirred as the temperature slowly rose until the delicate flavor and aroma characteristics of the roasted coffee were detected. The temperature was approximately 135 to 155 C. At this point the grains were just starting to toast and curl slightly. The processed coffee beans were then quickly removed from the broiler and cooled.
After cooling, the grains were reduced to a powder and subjected to water extraction using conventional techniques. Then the extract was concentrated by removing water until the solid particle content was between 60 and 90%. Viscosity and
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density of the cold concentrate were roughly comparable to those of wheat syrup or honey at room temperature. This concentrated extract was then introduced into a pressure cooker provided with a mechanical stirrer and a jacket so that a temperature of up to 185 ° C and above could be reached on the interior walls of the pot.
The agitator was mounted in such a way that it comprises scraping devices which closely match the walls of the pot. By means of an inert gas the pressure was raised to between 10.5 and 17.5 kg / cm2 The agitator was started and heat supplied to the jacket. During roasting of the extract, the roasted caramelized film formed locally on contact with the hot walls of the pot, the scraping surfaces of the agitator constantly removing this film and returning it to the mass of the extract. Due to the positive pressure, the mass was absorbed by the water released from the film as a result of the roasting and the pot material remained fluid.
The viscosity of this material is obviously greatly reduced at this roasting temperature and the partially removed roasted film was constantly replaced by a new film by the intervention of the agitator and the scrapers.
This procedure made it possible to obtain a fluid coffee extract treated uniformly and roasted to the desired degree. A sampling valve placed at the base of the pot indicated when this degree of toasting was reached. The operation of a pressure relief valve also mounted on the pots allows the pressure to be varied and also provides a means of detecting the aromatic odors of roasted coffee escaping in the inert gas.
The technique described last is suitable not only for controlling the process, but it is well suited to the initial determinations necessary to locate the optimum conditions to be observed with a given quantity of grains of particular characteristics.
The described toasting operation will require an average of 3 to 15 minutes. When the desired degree of toasting has been obtained, the heating is stopped and the product is rapidly conveyed under pressure into a cooling chamber where it is again cooled under pressure. This makes it possible to prevent the loss of the volatile components giving the flavor and ar8me.
The product obtained is in a thick fluid or semi-solid state and can be stored indefinitely in sealed containers, frequently without the need to refrigerate them.
The operations described above and the typical equipment employed therefor are well known for concentrating and handling viscous liquid extracts such as wheat syrup and the like. The difference between these standardized operations and the process according to the invention using an inert gas lies in the fact that the former are carried out at atmospheric pressure or at reduced pressures to prevent caramelization, discoloration and scorching of the product. produced, which is against the real object of the invention. This difference also comes from the preconditioning operating stage, mentioned above, which must not roast the grains before extraction, as was done according to the previous processes.
It is only by combining the two operations that the superior product according to the invention can be produced.
The use of the extract appears evident from the preceding description. To make a drink, it suffices to add a certain amount of water to part of the extract, depending on the "strength" of coffee desired by the consumer. The "cup of coffee" thus obtained corresponds very closely to the drinks obtained by the usual methods such as with a percolator or the equivalent.
It appears, therefore, that the objects of the present invention have been fully and effectively achieved.
It goes without saying, however, that the specific achievements defined
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above have been described and shown only for the purpose of illustrating the principles of the invention and are subject to variations without departing from the scope of this invention.
CLAIMS.
1. A method of making a roasted coffee extract from raw coffee beans, wherein the method is subjected to a preconditioning temperature below a roasting temperature and for a period of time. period of time such that the grains are brought to a state where roasting should begin but has not started and where the heat-insoluble vegetable matter contained in these grains has been rendered insoluble, the beans thus preconditioned in powder form, an aqueous extract of the water-soluble matter contained in the powder of prepackaged raw coffee beans is prepared, this extract is concentrated and subjected to a roasting temperature and, during this toasting operation,
the aromatic principles which produce the aromas and flavor characteristic of roasted coffee which are inherently present in undeveloped form in said extract are developed in said extract of raw coffee beans.