DE1083635B - Verfahren zur Herstellung eines trockenen wasserloeslichen Kaffee-Extraktes aus gruenen Kaffeebohnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines trockenen wasserlöslichen Kaffee-Extraktes, der im Gegensatz zu den im Handel befindlichen Kaffee-Extrakten ein Kaffeegetränk ergibt, das das volle Kaffeearoma und den vollen Kaffeegeschmack hat.

Es ist eine Tatsache, daß die Kaffeebohnen ihr spezifisches Kaffeearoma und ihren spezifischen Kaffeegeschmack erst durch das Rösten der grünen Bohnen erwerben. Nach den üblichen, bisher in der Industrie bekannten Verfahren zur Herstellung von trockenen Kaffee-Extrakten wurden die Kaffeebohnen, wie sie im Handel erhältlich sind, geröstet und gemahlen. Dann wurden die wasserlöslichen Bestandteile der gerösteten und gemahlenen Kaffeebohnen mit heißem Wasser, Dampf usw. extrahiert. Nach Entfernung der unlöslichen Bestandteile der gemahlenen Kaffeebohnen aus dem erhaltenen wäßrigen Extrakt wurde das überschüssige Wasser gewöhnlich im Vakuum eingedampft, wobei zusammen mit dem Wasser hauptsächlich die flüchtigen, aromatischen Substanzen abdestilliert wurden, welche den Geschmack und das Aroma der gerösteten Kaffeebohnen bilden. Die auf diese Weise erhaltenen Kaffee-Extrakte hatten nun praktisch den Geschmack und das Aroma, die für die gerösteten Kaffeebohnen charakteristisch sind, verloren und wiesen sehr oft einen Beigeschmack nach geröstetem Stroh auf. Auch mit der Verfahrensvariante, den flüssigen Extrakt vor der Überführung in trockenen Extrakt einer Oxydationsbehandlung mit Wasserstoffperoxyd bei Raumtemperatur zu unterwerfen, hatte man keinen Erfolg.

Nach Untersuchungen über die Veränderungen chemischer Art in der Kaffeebohne während des Röstvorganges und den Einfluß dieser Veränderungen auf die Aromabildung in dem gebrannten Kaffee ist festzustellen, daß hierbei den Umwandlungsprodukten der Saccharose, dem Caffeol und den tannin-chlorogenen Verbindungen die größte Bedeutung zukommt. Der Gehalt an Saccharose, der in grünem Kaffee 8,62% der löslichen Feststoffe der Kaffeebohnen beträgt, sinkt beim Rösten auf 0,8 % ab, was mit einer Umwandlung in reduzierende Zucker erklärt wird, die in nachfolgenden Dehydrations- und Polymerisationsreaktionen hochmolekulare wasserlösliche und wasserunlösliche Stoffe bilden. Den hierbei erhaltenen reduzierenden Zuckern sowie dem Caffeol, das sich während des Röstvorganges bildet, und den tannin-chlorogenen Verbindungen, deren Gehalt sich während des Röstprozesses praktisch nicht ändert, wird ein großer Einfluß auf den Geschmack von geröstetem Kaffee zugeschrieben.

Es wurde gefunden, daß man in überraschend einfacher Weise einen trockenen Kaffee-Extrakt, in Verfahren zur Herstellung

eines trockenen wasserlöslichen

Kaffee-Extraktes aus grünen Kaffeebohnen

Anmelder:
Ramon Perech, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 9. Mai 1957

Ramon Perech, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

welchem das volle Kaffeearoma erhalten bleibt, herstellen kann, wenn man den aus den zerkleinerten grünen Kaffeebohnen mit Wasser oder Wasserdampf hergestellten Extrakt in Kontakt mit einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, vorzugsweise in Gegenwart eines unschädlichen Oxydationskatalysators, z. B. Kaliumpermanganat, mindestens während einer Stunde auf Temperaturen unterhalb des Siedepunktes von Wasser erwärmt und den Entzug des Wassers aus dem wäßrigen Extrakt, vorzugsweise durch Sprühtrocknung bei niedrigstmöglichen, die Extraktstoffe schonenden Temperaturen, gegebenenfalls nach vorhergehender Konzentrierung, vornimmt.

Es hat den Anschein, als ob sich die Oxydationsbehandlung des wäßrigen Extraktes insbesondere auf die tannin-chlorogenen Verbindungen auswirkt, da ein aus den gemäß Erfindung hergestellten Extrakten bereiteter Kaffee sich durch besonders angenehme Astringierfähigkeit und gute Farbe auszeichnet.

Die Oxydation der wasserlöslichen Bestandteile der Kaffeebohnen in wäßriger Lösung unter Einwirkung von Sauerstoff in einer sauerstoff haltigen Atmosphäre,

z. B. Luft, und in Gegenwart von unschädlichem Oxydationskatalysator, vorzugsweise Kaliumpermanganat, wird in der Weise vorgenommen, daß man der Lösung zunächst den Oxydationskatalysator zusetzt und sie dann mindestens etwa 1 Stunde auf mehr als 30° C,

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vorzugsweise auf eine Temperatur, die 15 bis 20° C unterhalb des Siedepunktes von Wasser liegt, erwärmt.

Unter den aus grünen Kaffeebohnen extrahierten wasserlöslichen Bestandteilen; befinden sich auch Eiweißkörper,* die beim Eindampfen im Vakuum ein Schäumen verursachen. Da die Oxydationsbehandiung gemäß Erfindung bei Temperaturen nahe dem Siedepunkt von Wasser durchgeführt wird, wobei die Eiweißkörper koagulieren und mit anderen Bestandteilen der Lösung Kondensate bilden, kann das lästige Schäumen in der Weise vermieden werden, daß man das Eindampfen nach der Oxidationsbehandlung vornimmt.

Bei der OxydationsbehantHung etwa anfallende Koagulate oder Kondensate werden vor dem Eindampfen entfernt. Das Eindampfen-wird so lange fortgesetzt, bis das Konzentrat eine für die Sprühtrocknung geeignete Konsistenz erreicht hat.

Als Oxydationskatalysator eignet sich außer dem genannten Kaliumpermanganat jeder unschädliche Oxydationskatalysator, mit dem dieselben oder gleichartige Eigenschaften in dem Kaffee-Extrakt erzeugt werden. So könnte z. B. auch Wasserstoffperoxyd verwendet werden. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß bei den gemäß, Erfindung angewandten Oxydationstemperaturen eine Zersetzung des Wasserstoffperoxyds, bevor eine Oxydation stattfindet, d. h. sobald die Lösung heiß wird, unvermeidlich ist.

Es ist zu betonen, daß bei Anwendung von anorganischen Substanzen als Oxydationskatalysator diese als ständige Komponente in dem Kaffee-Extrakt verbleiben.

Da grüne Kaffeebohnen etwa 3,5 bis 4,41 % anorganische Substanzen enthalten, von denen 58,48 °/o auf Kalium und 1,45 °/o auf Mangan entfallen, werden bei Anwendung von Kaliumpermanganat als Oxydationskatalysator dem Kaffee-Extrakt keine artfremden Stoffe zugesetzt, da Kalium wie auch Mangan natürliche Komponenten der Kaffeebohnen sind (vgl. »Chemische Zusammensetzung der menschlichen Nahrungsund Genußmittel« von Dr. J. König, Bd. 2 S. 378; »Chemistry of Coffee« voii Dr. E. Lockhead vom Coffee Brewing Institute of America and »Bulletin de l'Academie Franqaise des Sciences«, 1954, S. 1853, 1854).

In Gegensatz zu der üblichen, in der Kaffeeindustrie durchgeführten Sprühtrocknung, bei welcher das Kaffeekonzentrat bei hohen Temperaturen zu einem trockenen Pulver versprüht wird, wird gemäß Erfindung die Sprühtrocknung bei der niedrigsten, technisch noch annehmbaren Temperatur durchgeführt, um zu verhindern, daß die-für die Aromabildung des Kaffees wichtigen Stoffe, wie Saccharose, Fette, tannin-chlorogene Säuren usw., irgendwelche chemischen Veränderungen erleiden. Es ist zweckmäßig, wenn die angewendeten Temperaturen am Ausgang des Sprühturms ungefähr 60° C betragen.

Im Sprühturm kann eine zusätzliche Kühlung des Extraktstoffes dadurch erzielt werden, daß über einen Seiteneinlaß gewöhnliche oder konditionierte Luft eingeführt wird. Hiermit soll sicher verhindert werden, daß sich Saccharose in reduzierende Zucker umwandelt und kein Caffeol bildet.

Als Ausgangsmaterial können gemäß Erfindung die im Handel erhältlichen grünen, bereits fermentierten Kaffeebohnen benutzt werden.

Ein besonders wichtiges Merkmal des Verfahrens gemäß Erfindung besteht darin, daß außerdem noch als Ausgangsmaterial die unfermentierten, frischen, nur von ihrer äußeren Schale und dem anhaftenden Schleim befreiten Kaffeebohnen verwendet werden können. In dem Fall wird so vorgegangen, daß die frischen, gereinigten, auf mechanische oder sonstige Art vom Fruchtfleisch und der äußeren Schale befreiten Kaffeebohnen zunächst einer intensiven Wasserspülung, um noch die anhaftenden Reste an klebrigem Schleim zu entfernen, unterworfen werden. Danach werden die noch von der pergamentartigen Hülle und den feinen, sogenannten Silberhäutchen umgebenen Bohnen zu einer feinen homogenen Masse zerkleinert, aus der dann die löslichen Bestandteile mit Wasser oder Dampf extrahiert werden. Der aus frischen, unfermentierten Kaffeebohnen erhaltene Kaffee-Extrakt ist im Geschmack den Extrakten aus den üblichen, im Handel erhältlichen grünen Kaffeebohnen überlegen, selbst wenn die pergamentartigen Hüllen zuvor entfernt worden waren.

Das Verfahren der Erfindung soll an Hand nachfolgender Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1

Um die Kaffeebohnen aus den »Kirschen« zu gewinnen, werden diese gebrochen und die Kaffeebohnen aus dem entstandenen Gemisch von gebrochenen Schalen und Schleim abgetrennt. Die so erhaltenen Kaffeebohnen sind noch von pergamentartigen Hüllen umgeben, an welchen noch klebrige Schleimreste haften. Die Bohnen werden dann intensiv mit Wasser gewaschen, bis die Reste des klebrigen Schleims sich in Wasser gelöst haben und ausgewaschen sind.

Nach völliger Entfernung des Wassers wird eine Charge von 100 kg der noch von der pergamentartigen Hülle umgebenen Kaffeebohnen zu einer homogenen Masse zerkleinert, und nach Abtrennung der wasserunlöslichen Substanzen in z. B. der Industrie bekannten Weise wird der Lösung der wasserlöslichen Bestandteile der Kaffeebohnen ein unschädlicher Oxydationskatalysator, vorzugsweise 30 g Kaliumpermanganat (0,01 bis 0,03% auf das Trockengewicht der Feststoffe der Lösung berechnet), zugesetzt und in sauerstoffhaltiger Atmosphäre auf eine Temperatur zwsichen 30° C und unterhalb der Siedetemperatur von Wasser erhitzt, bis die Lösung das gewünschte Astringiervermögen aufweist,

Je nach der chemischen Zusammensetzung der Kaffeebohnen und dem Herkunftsland der Kaffeebohnen ist der Prozentsatz an zu verwendendem Katalysator zu erhöhen oder zu erniedrigen.

Nach der Oxydation werden unter Temperatursteigerung bis kurz unterhalb des Siedepunktes von Wasser einige in der Lösung enthaltene Substanzen koaguliert oder kondensiert. Diese Substanzen werden abfiltriert oder abzentrifugiert und das Filtrat im Vakuum bis auf die für die Sprühtrocknung geeignete Konsistenz eingeengt.

Die Sprühtrocknung wird bei der tiefsten, technisch annehmbaren niedrigen Temperatur durchgeführt, um chemische Veränderungen bei den Feststoffen des Kaffeekonzentrates zu vermeiden. Befriedigende Resultate werden erzielt, wenn das Kaffeekonzentrat unter solchen Temperaturbedingungen versprüht wird, daß die Temperatur am Ausgang des Sprühturmes etwa 60° C beträgt. In dem Fall werden weder reduzierende Zucker noch Caffeol gebildet. Zur weiteren Kühlung kann durch einen seitlichen Einlaß in den Sprühturm atmosphärische oder konditionierte Luft eingeführt werden.

Der auf diese Weise erhaltene pulverförmige Kaffee-Extrakt wird bei den für das Rösten von Kaffee übliehen Temperaturen geröstet und unmittelbar darauf

in dichte Behälter abgefüllt, so daß das Aroma des Endproduktes bei der Lagerung keine Änderung mehr erfährt.

Nach einer Variante dieser Ausführungsform der Erfindung können die von den Schleimresten befreiten grünen Bohnen vor der Weiterverarbeitung getrocknet werden, wobei die pergamentartige Hülle brüchig wird, so daß sie in sehr kleinen leichten Teilchen von den Bohnen durch einfaches Wehen entfernt werden kann. Die nur noch von den Silberhäutchen umgebenen Bohnen werden dann in der beschriebenen Weise extrahiert und weiterbehandelt.

Beispiel 2

Eine Charge von 100 kg trockenen grünen Kaffeebohnen, wie sie im Handel erhältlich sind, werden zu einer homogenen feinen Masse zerkleinert und die wasserlöslichen Bestandteile mit Wasser oder Dampf aus dieser Masse extrahiert. Nach Entfernung der unlöslichen Teile der Kaffeebohnen aus der Lösung wird dieser Lösung der wasserlöslichen Bestandteile der Kaffeebohnen ein unschädlicher Oxydationskatalysator, vorzugsweise 30 g Kaliumpermanganat (0,01 bis 0,03%, berechnet auf das Trockengewicht der Feststoffe der Lösung), zugesetzt. Die Lösung wird nun zur Oxydation unter ständiger Erwärmung auf Temperaturen im Bereich zwischen 30° C und unterhalb des Siedepunktes von Wasser dem Luftsauerstoff ausgesetzt, bis die Prüfung durch einen qualifizierten Kaffeetester den gewünschten Oxydationsgrad und das angestrebte Astringiervermögen ergibt. Nach beendeter Oxydation wird die Lösung auf die zur Sprühtrocknung geeignete Konsistenz eingedickt.

Je nach der chemischen Zusammensetzung der Kaffeebohnen bzw. des Herkunftslandes der Kaffeebohnen ist der Prozentsatz an anzuwendendem Katalysator zu erhöhen oder zu erniedrigen.

Die Sprühtrocknung wird bei der tiefsten, technisch annehmbaren niedrigen Temperatur durchgeführt, so daß keine chemischen Veränderungen in den Feststoffen des Kaffeebohnenkonzentrats stattfinden und weder Saccharose in reduzierende Zucker übergeführt noch Caffeol in dem trockenen, aber noch ungerösteten Kaffeepulver gebildet wird. Schließlich wird das Kaffeepulver bei den für die Kaffeeröstung üblichen Temperaturen geröstet.

Die Bezeichnung »sauerstoffhaltige Atmosphäre« umfaßt in der vorliegenden Beschreibung auch den Luftsauerstoff.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen, pulverförmigen Kaffee-Extraktes durch Extraktion der zerkleinerten grünen, rohen, ungerösteten Kaffeebohnen mit Wasser oder Dampf, Oxydation des wäßrigen Extraktes, Überführung des wäßrigen Extraktes unter Wasserentzug in Pulverform und Rösten des erhaltenen Pulvers bei den für Rösten üblichen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrige Extrakt in Kontakt mit einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators, z. B. Kaliumpermanganat, mindestens während einer Stunde auf Temperaturen unterhalb des Siedepunktes von Wasser erwärmt und der Entzug des Wassers aus dem wäßrigen Extrakt, vorzugsweise durch Sprühtrocknung bei niedrigstmöglichen, die Extraktstoffe schonenden Temperaturen, gegebenenfalls nach vorheriger Konzentrierung, vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationsbehandlung oberhalb von 30° C, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 85° C, vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial unfermentierte, frische, von ihrer äußeren Schale, dem anhaftenden Schleim und gegebenenfalls der pergamentartigen Hülle befreite Kaffeebohnen verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 315 490, 249 349, 897, 65 300;
USA.-Patentschriften Nr. 2 149 876, 1 932 769.

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