Procédé de préparation d'un extrait concentré de café ou de thé
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un extrait concentré de café ou de thé, qui est caractérisé en ce qu'on épuise le café ou le thé à l'eau chaude pour en former un extrait aqueux, on opère la congélation fractionnée dudit extrait pour former un extrait plus concentré et de la glace, on sépare ladite glace desdits extraits plus concentrés, dans des conditions telles qu'une partie de l'extrait plus concentré adhère à la glace, on prépare à partir de la glace et de l'extrait adhérant à celle-ci une solution contenant une faible quantité de l'extrait dissous, et, soit l'on soumet cette solution diluée à une opération de concentration, soit on la recycle au cours d'une des opérations précédentes.
Un processus connu de préparation de café soluble ou instantané consiste, tout d'abord, à procéder à l'épuisement des grains de café à l'eau bouillante, puis à déshydrater l'extrait obtenu par séchage, par atomisation sous vide. Ce procédé a joui d'un grand succès commercial, mais l'arôme du café soluble ainsi obtenu laisse beaucoup à désirer. Le traitement sous vide, non seulement enlève l'eau de l'extrait, mais encore provoque l'évaporation des éléments volatils constitutifs du goût et de l'arôme du café. Le produit soluble qui en résulte n'est donc jamais aussi bon que l'extrait à partir duquel il a été préparé.
Afin d'améliorer l'arôme du café soluble, on a souvent proposé d'enlever des quantités notables d'eau de l'extrait par congélation partielle de celui-ci et séparation de l'extrait concentré des cristaux de glace pure qui en résultent Ce procédé de congélation partielle est ensuite suivi d'une déshydratation complète sous vide.
Par ce moyen, le café perd moins de composants volatils, grâce au fait que l'extrait est soumis au vide pendant des périodes plus courtes.
Dans un mode préféré de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le café moulu fraîchement torréfié est épuisé à contre-courant à l'eau bouillante et l'extrait obtenu est partiellement congelé par réfrigération indirecte dans un cristallisoir approprié, le mélange pâteux de glace et de concentré qui en résulte étant soumis à la centrifugation afin de séparer la glace du concentré. Afin de rendre le procédé économique, cette séparation, ainsi que le lavage à l'eau de la glace du panier centrifugeur effectué ensuite, doivent entraîner un enlèvement relativement complet de l'eau-mère de la glace.
Suivant un autre mode d'exécution préféré, le procédé comprend l'épuisement de grains de café par l'eau à température élevée, I'élimination d'une partie de l'eau par congélation partielle, la séparation de la glace obtenue de l'eau-mère, et la fusion de la glace, avec le recyclage ultérieur de la solution obtenue vers l'étape d'extraction, afin d'éviter la perte de concentré précieux de café qui adhère à la glace ou y est absorbé par occlusion. De préférence, le mélange pâteux de concentré de café et de glace est séparé par l'intermédiaire d'un centrifugeur à panier rotatif.
Un mode de réalisation particulièrement intéressant comprend la préparation et la concentration de l'extrait telles que décrites ci-dessus, la séparation des cristaux de glace de l'extrait concentré, puis le lavage des cristaux de glace avant la fusion et le recyclage vers l'étape d'extraction.
Le lavage de la glace s'effectue normalement pendant la centrifugation et est le plus désirable quand l'eaumère du mélange pâteux contient au moins 20 % environ en poids de café à l'état de solide dissous. Ona trouvé qu'aux concentrations supérieures à 20 % environ, la viscosité élevée de l'eau-mère limite l'efficacité de séparation du centrifugeur, si bien qu'il reste alors des quantités excessives de solides avec la glace fondue.
Au contraire, aux concentrations inférieures à 20 %, le lavage n'est pas utile.
Les étapes initiales du procédé de préparation du café instantané sont les mêmes que dans la préparation de café ordinaire. Après la torréfaction, le café est moulu, mais la granulation pourrait être très grossière et, dans certains cas, les particules fines qui pourraient résulter du broyage sont séparées et utilisées par ailleurs.
Le café moulu est placé dans des récipients fermés, connus sous le nom d'extracteurs. Ces extracteurs sont montés en batteries comportant chacune plusieurs extracteurs.
Le café moulu est introduit, avec de l'eau bouillante, dans le premier extracteur. Le café est ensuite épuisé jusqu'à ce que les matières nécessaires aient été enlevées du café moulu. L'extrait obtenu est ensuite introduit dans le deuxième extracteur qui contient du café frais.
On fait fonctionner le deuxième extracteur jusqu'à l'achèvement de l'extraction. L'extrait de café qui en résulte (qui est maintenant plus fort que le café ordinaire) est placé dans le troisième extracteur contenant du café moulu frais, et le procédé de nouveau mis en oeuvre.
A l'échelle industrielle, le procédé est mis en oeuvre d'une manière semi-continue, l'eau, introduite dans une batterie d'extraction, atteignant en premier lieu l'extracteur qui contient le café le plus épuisé, continuant ensuite de circuler vers le café le moins épuisé et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'enfin, dans le dernier extracteur, elle atteigne du café moulu frais qui vient d'être introduit. Ce mode opératoire est conu sous le nom de système d'extraction à contre-courant.
La température et la pression dans le système d'extraction varieront considérablement. Le café produit à partir de café moulu frais est, en général, traité à température peu élevée et à basse pression. Le café produit à partir de café moulu épuisé est extrait à température élevée et à haute pression.
L'extrait de café à concentrer par la concentration par congélation peut avoir un contenu quelconque en matières solides, de quelques unités, par exemple 10 %, jusqu'à 40 à 50 %. Autrement dit, il peut y avoir jusqu'à 40 à 50 kg de constituants du café, à l'état solide, par 100kg d'extrait. Toutefois, plus le contenu en solides de l'extrait est faible, plus la quantité d'eau à enlever au cours des étapes de concentration par congélation et de séchage est grande. D'autre part, on a trouvé que l'arôme de l'extrait est souvent affaibli si le procédé d'extraction est conduit jusqu'au point où un contenu important de café à l'état solide peut être obtenu. Une gamme préférée de proportions du contenu de café à l'état solide dans l'extrait va de 15 à 30 % environ.
La solution concentrée de café résultant de l'extraction est ensuite soumise à une concentration par congélation partielle de l'eau. Ce procédé de concentration par congélation peut être mis en oeuvre dans des appareils fonctionnant par charges discontinues, semi-continues ou continues, suivant des méthodes connues. Toutefois, une méthode quelconque d'élimination de l'eau de l'extrait de café par cristallisation sous forme de glace peut s'appliquer au procédé. Le mélange pâteux de glace et d'extrait concentré de café qui en résulte est ensuite soumis à la centrifugation, afin de débarrasser la solution concentrée des cristaux de glace. Les cristaux de glace ainsi obtenus sont en général lavés dans de l'eau ou de l'extrait dilué de café afin de les débarrasser de l'eau-mère et le produit de ces lavages est recyclé vers le procédé de concentration par congélation.
Le lavage normal n'enlèvera pas complètement toutes les traces d'eau-mère qui restent adhérentes aux cristaux de glace.
Seul un lavage complet permettra aux cristaux de glace d'être à peu près complètement débarrassés de 1 eau mère. Toutefois, un recyclage de l'eau de lavage contenant ces constituants solides dissous de café ne serait pas économique dans les conditions de lavage exhaustif, du fait que les surfaces de transfert de chaleur des récipients de cristallisation devraient être proportionnellement plus grandes afin de pourvoir à de plus grandes quantités de cristaux de glace qui doivent se former dans ces récipients. Après que la glace est enlevée du centrifugeur, elle peut être fondue dans un récipient approprié. La solution produite contiendra normalement jusqu'à 10 % en poids d'extraits solides dissous de café.
Toutefois, il est préférable de régler les conditions opératoires de manière telle que la glace fondue contienne jusqu'à 5 % en poids de constituants solides dissous de café. Par le réglage de ces conditions, de manière que la glace fondue contienne la quantité la plus basse possible de constituants solides dissous de café, on peut voir qu'un avantage économique peut être obtenu, en ce sens qu'une surface de transfert de chaleur moins importante dans le cristallisoir sera nécessaire. Cette solution sera recyclée vers l'opération d'extraction, à la place d'eau pure, afin de préparer une quantité supplémentaire d'extrait, utilisant ainsi tous les extraits de café adhérant aux cristaux de glace provenant de l'opération de centrifugation.
La concentration par congélation de l'extrait s'effectue soit en une opération unique, soit en plusieurs étapes, dont chacune met en oeuvre un cristallisoir dans lequel la chaleur est enlevée de l'extrait de café, afin de former un mélange pâteux de cristaux de glace et d'eau-mère concentrée. Après chaque étape de cristallisation, la glace est enlevée du mélange et l'extrait concentré est, soit traité de nouveau pour la préparation de café soluble ou en poudre. soit concentré davantage dans une étape ultérieure du procédé de concentration par congélation. La cristallisation de glace de l'extrait est de préférence réalisée dans un échangeur de chaleur de forme tubulaire, dont les surfaces extérieures sont refroidies par un réfrigérant en circulation. Le profil intérieur du tube est normalement muni d'un arbre sur lequel des palettes d'agitation sont montées.
En variante, un échangeur de chaleur tubulaire classique, à surface décapée. peut être employé. Un dispositif approprié quelconque de séparation ou un centrifugeur peut être utilisé pour la séparation de l'extrait concentré de café des cristaux de glace obtenus. Ce centrifugeur constitue le moyen préféré pour séparer la glace de l'eau-mère et comprend habituellement un panier rotatif muni de perforations pour le passage.
Exemple:
Du café moulu et de l'eau sont introduits dans un extracteur à contre-courant et sont épuisés pour aboutir à un extrait contenant 24 % d'extrait solide soluble de café. Cet extrait est introduit sans interruption dans un cristallisoir dans lequel environ 4,5 kg d'eau par minute forment des cristaux séparés de glace, pour aboutir à une boue de café concentré contenant 32 % d'extraits solides solubles de café et de glace. Cette boue est amenée à un centrifugeur ayant un panier tournant à 2200 tours/minute, avec un débit d'eau de lavage de 1,8 ka d'eau pure par minute. La solution concentrée de café est évacuée à travers le panier tournant perforé avec un débit de 13,5 kg par minute et contient 32 % d'extraits solides solubles de café. On a trouvé, par fusion de la glace, qu'elle contenait 1,3 % de constituants de café en solution.
Ensuite, la solution diluée de ces constituants du café qui résulte de la fusion de la glace est recyclée vers l'extracteur. L'extrait résultant, contenant 24,5 % de constituants solubles du café, est introduit dans le cristallisoir. La boue produite est centrifugée et le concentré issu du centrifugeur avec un débit de 13,5kg par minute, contient 32,5 OJo d'extraits solides solubles de café, fournissant ainsi un supplément de 13 kg de café par 1000kg extraits.
Le procédé selon l'invention peut être également utilisé pour la concentration du thé par congélation.