CH638379A5 - Method for processing coffee beans - Google Patents

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CH638379A5
CH638379A5 CH557279A CH557279A CH638379A5 CH 638379 A5 CH638379 A5 CH 638379A5 CH 557279 A CH557279 A CH 557279A CH 557279 A CH557279 A CH 557279A CH 638379 A5 CH638379 A5 CH 638379A5
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coffee beans
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liquid
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Alois Raemy
Rinantonio Viani
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Nestle Sa
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23NMACHINES OR APPARATUS FOR TREATING HARVESTED FRUIT, VEGETABLES OR FLOWER BULBS IN BULK, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PEELING VEGETABLES OR FRUIT IN BULK; APPARATUS FOR PREPARING ANIMAL FEEDING- STUFFS
    • A23N5/00Machines for hulling, husking or cracking nuts

Description

La présente invention a trait à un procédé pour traiter les grains de café à l'aide des ultrasons. The present invention relates to a method for treating coffee beans using ultrasound.

Les ultrasons sont déjà connus comme aides à l'extraction dans des domaines techniques aussi variés que l'industrie des minerais (charbon, cuivre, etc.), l'industrie alimentaire, par exemple en sucrerie, brasserie et huilerie, voire l'industrie pharmaceutique (obtention de drogues et principes actifs d'origine végétale). A cet égard, l'article de P.K. Chendke et H.S. Fogler intitulé «Macrosonics in Indus-try, 4. Chemical processing» et paru dans «Ultrasonics», janv. 1975, pp. 31 à 37, est un bon résumé de l'état de la technique. Il est d'ailleurs précisé dans cet article que, pour ce qui est des végétaux, les ultrasons provoquent la rupture des tissus cellulaires, ce qui explique que l'extraction puisse être grandement facilitée. Ultrasound is already known as aids for extraction in technical fields as varied as the mineral industry (coal, copper, etc.), the food industry, for example in the sugar refinery, brewery and oil industry, and even industry. pharmaceutical (obtaining drugs and active ingredients of plant origin). In this regard, the article by P.K. Chendke and H.S. Fogler entitled "Macrosonics in Indus-try, 4. Chemical processing" and published in "Ultrasonics", Jan. 1975, pp. 31 to 37 is a good summary of the state of the art. It is also specified in this article that, with regard to plants, ultrasound causes the rupture of cellular tissues, which explains why extraction can be greatly facilitated.

On sait par ailleurs, d'après le brevet d'addition français N° 61105 que les ultrasons contribuent à épuiser le café torréfié à la fois en ses solides et en ses principes aromatiques, lorsque celui-ci est mis sous forme pulvérulente dans l'eau. Dans le même ordre d'idées, il est indiqué dans le brevet japonais N° 291664 que les ultrasons facilitent la libération dans le milieu ambiant des arômes contenus dans un café torréfié pulvérulent. We also know, from French patent No. 61105 that ultrasound helps to exhaust roasted coffee both in its solids and in its aromatic principles, when it is put in powder form in the water. In the same vein, it is indicated in Japanese Patent No. 291664 that ultrasound facilitates the release into the ambient environment of the aromas contained in a powdered roasted coffee.

Par contraste, le procédé selon l'invention s'applique aux grains de café entiers, c'est-à-dire à un matériau ayant une structure cellulaire végétale intacte, sans que celle-ci s'en trouve altérée. L'effet premier des ultrasons est un effet de gonflement accéléré. Ce gonflement peut entraîner la rupture totale de la peau du grain; il autorise en outre un contact plus étroit entre la phase solide — les grains gonflés — et la phase liquide — le solvant utilisé — et, de ce fait, facilite la décaféination. In contrast, the method according to the invention applies to whole coffee beans, that is to say to a material having an intact plant cell structure, without this being altered thereby. The primary effect of ultrasound is an accelerated swelling effect. This swelling can lead to complete breakdown of the grain skin; it also allows closer contact between the solid phase - the swollen grains - and the liquid phase - the solvent used - and, therefore, facilitates decaffeination.

L'invention concerne donc un procédé pour traiter les grains de café, procédé dans lequel on met ces grains de café en suspension dans un liquide, puis on irradie la suspension par des ultrasons de fréquence comprise entre 13 et 100 kHz avec une énergie suffisante pour provoquer des phénomènes de cavitation. The invention therefore relates to a process for treating coffee beans, process in which these coffee beans are suspended in a liquid, then the suspension is irradiated by ultrasound of frequency between 13 and 100 kHz with sufficient energy to cause cavitation.

Le procédé peut être appliqué aussi bien aux grains de café vert qu'aux grains de café torréfié; il peut être envisagé sous trois variantes principales, selon la nature du liquide dans lequel les grains sont mis en suspension et éventuellement le temps d'irradiation: The process can be applied to both green coffee beans and roasted coffee beans; it can be envisaged under three main variants, depending on the nature of the liquid in which the grains are suspended and possibly the irradiation time:

1) Pelage seul 1) Coat only

Avec de l'eau froide (20° C) par exemple, les grains sont surtout pelés; l'opération est relativement lente et il peut rester une partie de la pelure dans le pli du grain. Avec de l'eau chaude (70° C) et des durées d'irradiation de l'ordre de 5 à 10 min, les grains sont très efficacement pelés et l'opération est rapide. With cold water (20 ° C) for example, the grains are mostly peeled; the operation is relatively slow and part of the skin may remain in the fold of the grain. With hot water (70 ° C) and irradiation times of the order of 5 to 10 min, the grains are very effectively peeled and the operation is rapid.

2) Décaféination seule 2) Decaffeination alone

Le solvant utilisé peut être un solvant chloré (par exemple CH2C12), une huile (huile de café, huile de paraffine, etc.) ou tout autre solvant organique de la caféine. La décaféination peut être partielle ou totale. The solvent used can be a chlorinated solvent (for example CH2Cl2), an oil (coffee oil, paraffin oil, etc.) or any other organic solvent for caffeine. Decaffeination can be partial or total.

3) Pelage et décaféination 3) Peeling and decaffeinating

Avec de l'eau distillée chaude et des durées d'irradiation supérieures à 15 min, ou encore avec des mélanges eau-huile chauds, on obtient simultanément le pelage et la décaféination. With hot distilled water and irradiation times greater than 15 min, or with hot water-oil mixtures, the coat and decaffeination are obtained simultaneously.

Les proportions liquide/grains de café doivent être telles que tout le café puisse être mis en suspension. Dans la pratique, des proportions en poids comprises entre 2/1 et 4/1 assurent une bonne répartition de l'énergie. The liquid / coffee bean proportions must be such that all the coffee can be suspended. In practice, proportions by weight of between 2/1 and 4/1 ensure a good distribution of energy.

L'irradiation, de fréquence comprise entre 13 et 100 kHz, de préférence entre 20 et 40 kHz, peut être administrée en permanence ou de façon intermittente. Une puissance de 70 à 80 W, par exemple, est déjà suffisante pour créer des phénomènes de cavitation et d'ondes de choc au sein de la suspension, de façon à faire gonfler les grains de café sans endommager la structure cellulaire. On a constaté que des taux de gonflage de 45 à 50% pouvaient être atteints sans difficulté majeure. Il est avantageux, mais pas indispensable, que l'irradiation ultrasonore se traduise par une agitation visible des grains. The irradiation, with a frequency between 13 and 100 kHz, preferably between 20 and 40 kHz, can be administered permanently or intermittently. A power of 70 to 80 W, for example, is already sufficient to create cavitation and shock waves in the suspension, so as to swell the coffee beans without damaging the cellular structure. It has been found that inflation rates of 45 to 50% can be achieved without major difficulty. It is advantageous, but not essential, for the ultrasonic irradiation to result in visible agitation of the grains.

La durée d'irradiation, avantageusement comprise entre 3 et 45 min, ainsi que la température de la suspension sous irradiation sont choisis en fonction de l'effet ou des effets recherchés. Dans l'eau chaude par exemple, les grains de café sont rapidement pelés en 3 à 10 min; les pelures sont dissociées en fines particules et restent en suspension dans l'eau lorsque l'irradiation cesse. Elles peuvent donc être aisément éliminées. Si on insiste avec l'irradiation, il est même possible de faire sortir les germes des grains, notamment après un séjour de 20 à 30 min dans l'eau chaude. En ce qui concerne la décaféination, des taux de l'ordre de 50 à 80% sont accessibles sans problème. The irradiation time, advantageously between 3 and 45 min, as well as the temperature of the suspension under irradiation are chosen according to the desired effect or effects. In hot water, for example, the coffee beans are quickly peeled in 3 to 10 minutes; the peels are broken down into fine particles and remain in suspension in water when the irradiation ceases. They can therefore be easily eliminated. If we insist with irradiation, it is even possible to remove the germs from the grains, especially after a stay of 20 to 30 min in hot water. Regarding decaffeination, rates in the range of 50 to 80% are easily accessible.

On notera que, en l'absence de refroidissement, l'application de l'énergie ultrasonore conduit elle aussi à un échauffement rapide et intense de la suspension. It will be noted that, in the absence of cooling, the application of the ultrasonic energy also leads to rapid and intense heating of the suspension.

Les résultats obtenus par la mise en œuvre du procédé selon l'invention sont remarquables. On se doit de relever l'élégance et la simplicité avec lesquelles les grains de café sont pelés. On se doit également de mettre en évidence le fait que la vitesse de décaféination est considérablement augmentée, d'au moins un facteur 4, par rapport à une décaféination semblable, mais sans application des ultrasons. L'extraction de la caféine est plus sélective, les eaux mères de décaféination contenant une caféine plus pure que les eaux mères des grains traités par simple agitation mécanique. The results obtained by implementing the method according to the invention are remarkable. We must note the elegance and simplicity with which the coffee beans are peeled. We must also highlight the fact that the speed of decaffeination is considerably increased, by at least a factor of 4, compared to a similar decaffeination, but without the application of ultrasound. The extraction of caffeine is more selective, the decaffeinated mother liquors containing a purer caffeine than the mother liquors of the grains treated by simple mechanical agitation.

D'après une forme d'exécution préférée du procédé selon l'invention, on met en contact des grains de café vert ou torréfié dans 2 à 4 fois leur poids de liquide. On plonge alors dans le mélange une sonde (transducteur) à ultrasons et l'on irradie en permanence ou par intermittence, sous une fréquence de 13 à 100 kHz, avantageusement entre 20 et 40 kHz, avec une puissance d'au moins 70 W. Les grains sont séparés du solvant par un moyen mécanique quelconque et, s'il y a eu pelage, les pelures peuvent être séparées du liquide dans lequel elles sont en suspension. La structure cellulaire des grains n'a pratiquement pas été altérée par le traitement qu'ils ont subi, comme cela peut être constaté par le microscope optique. According to a preferred embodiment of the process according to the invention, green or roasted coffee beans are brought into contact in 2 to 4 times their weight of liquid. An ultrasound probe (transducer) is then immersed in the mixture and irradiated continuously or intermittently, at a frequency of 13 to 100 kHz, advantageously between 20 and 40 kHz, with a power of at least 70 W. The grains are separated from the solvent by any mechanical means and, if there has been peeling, the peels can be separated from the liquid in which they are suspended. The cellular structure of the grains has hardly been altered by the treatment they have undergone, as can be seen by the optical microscope.

Le café préparé à partir de ces grains ne présente pas de différen-, ces organoleptiques, si on le compare à un café préparé à partir de grains ayant été pelés et/ou décaféinés par des voies classiques. Coffee prepared from these beans has no difference, these organoleptics, when compared to coffee prepared from beans which have been peeled and / or decaffeinated by conventional means.

Les exemples suivants illustrent la mise en œuvre du procédé selon l'invention; dans ces exemples, les rapports et pourcentages sont exprimés en valeurs pondérales. The following examples illustrate the implementation of the method according to the invention; in these examples, the ratios and percentages are expressed in weight values.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

638 379 638,379

Exemples Examples

On met en contact des grains de café Arabica d'origine mexicaine avec un liquide, dans un rapport liquide/solide 4/1, puis on irradie le mélange ainsi obtenu à l'aide d'un transducteur à ultrasons Arabica coffee beans of Mexican origin are brought into contact with a liquid, in a liquid / solid ratio 4/1, then the mixture thus obtained is irradiated using an ultrasonic transducer

Les taux de décaféination obtenus avec l'eau chaude sont de 40 36% à l'exemple 3, de 68% à l'exemple 4 et de 80% à l'exemple 5. The decaffeination rates obtained with hot water are 40 36% in Example 3, 68% in Example 4 and 80% in Example 5.

On note que les grains de café ayant subi le traitement ultrasonore présentent encore leur structure cellulaire. It should be noted that the coffee beans which have undergone the ultrasonic treatment still have their cellular structure.

On note aussi que les cafés préparés à partir de ces grains se comparent tout à fait à des cafés obtenus à partir des mêmes grains 45 ayant été gonflés et/ou décaféinés de façon traditionnelle, sans ultrasons. It is also noted that the coffees prepared from these beans are quite comparable to coffees obtained from the same beans 45 which have been swollen and / or decaffeinated in the traditional way, without ultrasound.

A titre de comparaison, on répète ce qui est décrit dans les exem- For comparison, we repeat what is described in the examples

qu'on immerge. La fréquence est de 20 kHz, la puissance appliquée de l'ordre de 90 W et l'irradiation se fait de façon continue. Les résultats obtenus, ainsi que les paramètres de l'opération, sont résumés ci-dessous: that we immerse. The frequency is 20 kHz, the applied power of the order of 90 W and the irradiation is done continuously. The results obtained, as well as the parameters of the operation, are summarized below:

pies 2 et 3, mais en remplaçant l'application des ultrasons par une agitation mécanique intense. On constate alors pies 2 and 3, but replacing the application of ultrasound with intense mechanical agitation. We then see

— que les grains mettent deux à trois fois plus de temps à gonfler (temps mesuré pour un taux de gonflage de 32%, en volume), - that the beans take two to three times longer to swell (time measured for an inflation rate of 32%, by volume),

— que la vitesse de décaféination est environ 4 fois plus faible (exemple 3), - that the decaffeination speed is approximately 4 times lower (example 3),

— que l'extraction est moins sélective vis-à-vis de la caféine, les eaux mères étant plus colorées et moins pures en caféine (exemple 3). - that the extraction is less selective with respect to caffeine, the mother liquors being more colored and less pure in caffeine (example 3).

Ex. Ex.

Grains de café Coffee beans

Liquide Liquid

Température (°C) Temperature (° C)

Durée d'irradiation (min) Irradiation time (min)

Effet obtenu Effect obtained

1 1

Vert Green

Eau Water

20 20

8 8

Pelage Coat

2 2

Vert Green

Eau Water

70 70

7 7

Pelage Coat

3 3

Vert Green

Eau Water

70 70

15 15

Pelage et décaféination Peeling and decaffeinating

4 4

Vert Green

Eau Water

95 95

15 15

Pelage et décaféination Peeling and decaffeinating

5 5

Vert Green

Eau Water

95 95

30 30

Pelage et décaféination Peeling and decaffeinating

6 6

Vert Green

Eau/huile de café (40/60) Water / coffee oil (40/60)

80 80

15 15

Pelage et décaféination Peeling and decaffeinating

7 7

Vert Green

Eau/huile de paraffine (40/60) Water / paraffin oil (40/60)

80 80

15 15

Pelage et décaféination Peeling and decaffeinating

8 8

Vert Green

Eau/huile triglycérides à chaîne moyenne (40/60) Water / oil medium chain triglycerides (40/60)

80 80

15 15

Pelage et décaféination Peeling and decaffeinating

9 9

Vert Green

CH2C12 CH2C12

30 30

20 20

Décaféination Decaffeination

10 10

Torréfié et pelé Roasted and peeled

Eau Water

80 80

15 15

Décaféination Decaffeination

R R

Claims (8)

638 379638,379 1. Procédé pour traiter les grains de café, caractérisé par le fait qu'on met les grains de café en suspension dans un liquide, puis qu'on irradie la suspension par des ultrasons de fréquence comprise entre 13 et 100 kHz avec une énergie suffisante pour provoquer des phénomènes de cavitation. 1. Process for treating coffee beans, characterized in that the coffee beans are suspended in a liquid, then that the suspension is irradiated by ultrasound of frequency between 13 and 100 kHz with sufficient energy to cause cavitation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les grains de café sont des grains de café vert. 2. Method according to claim 1, characterized in that the coffee beans are green coffee beans. 2 2 REVENDICATIONS 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les grains de café sont des grains de café torréfié. 3. Method according to claim 1, characterized in that the coffee beans are roasted coffee beans. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le liquide est choisi dans le groupe comprenant l'eau, les solvants organiques, les huiles et les mélanges eau/huile. 4. Method according to claim 1, characterized in that the liquid is chosen from the group comprising water, organic solvents, oils and water / oil mixtures. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on irradie par des ultrasons de fréquence comprise entre 20 et 40 kHz. 5. Method according to claim 1, characterized in that it is irradiated by ultrasound of frequency between 20 and 40 kHz. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on irradie par des ultrasons avec une énergie d'au moins 70 W. 6. Method according to claim 1, characterized in that it irradiates by ultrasound with an energy of at least 70 W. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on irradie par des ultrasons pendant un temps compris entre 3 et 7. Method according to claim 1, characterized in that it is irradiated by ultrasound for a time between 3 and 45 min. 45 mins. 8. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les grains de café sont mis en suspension dans l'eau chaude et on irradie par des ultrasons pendant un temps compris entre 20 et 30 min, caractérisé par le fait que les grains de café vert sont ainsi dégermés. 8. The method of claim 2, wherein the coffee beans are suspended in hot water and irradiated with ultrasound for a time between 20 and 30 min, characterized in that the green coffee beans are thus degermed.
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