DE1492736C - Verfahren zum Extrahieren von gemahlenem Röstkaffee - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von gemahlenem Röstkaffee im Gegenstrom mit Heißwasser in Gegenwart inerter Gase.

Es ist bereits bekannt, die Extraktion von gemahlenem Röstkaffee im Gegenstrom mit erhitztem Wasser kontinuierlich durchzuführen. Dabei wird die Flüssigkeit mit dem darin gelösten Extraktstoff durch Filtration von den Festteilchen getrennt, worauf der erhaltene Extrakt getrocknet wird.

Bei der Gegenstromextraktion kommt der trokkene, frisch gemahlene Kaffee mit der bereits konzentrierten Extraktlösung in Kontakt. Bei dieser Befeuchtung diffundieren aus den Zellen des Kaffees die darin eingeschlossenen Gase heraus, wobei mit den Gasen Aromastoffe verlorengehen, die Gase zu einer Verstopfung des Perkolationsbettes führen können und eine Schaumbildung hervorrufen, wodurch die Extraktion erschwert wird.

Man hat deshalb bereits den Kaffee in einem Rührkessel mit Wasser angemischt und das Gemisch anschließend in ein Extraktionsgefäß übergeschüttet. Man hat außerdem bereits den gemahlenen Kaffee unter Vakuum versetzt mit drei Gewichtsteilen Wasser vor der eigentlichen Extraktion gekocht. Dies hat jedoch den Nachteil, daß zusätzliche Mischkessel erforderlich sind, die zusätzlichen Vorbearbeitungen Zeit kosten und die Qualität des Endproduktes beeinträchtigen. Man hat weiterhin versucht, die Gasentwicklung bei der Befeuchtung im Extraktionsgefäß dadurch einzudämmen, daß man den Röstkaffee nur grob mahlt. Dies hat jedoch den Nachteil, daß sehr lange Kontaktzeiten erforderlich werden.

Bekannt ist weiterhin, die Extraktion von Röstkaffee in Gegenwart von inerten Gasen bei Atmosphärendruck auszuführen (österreichische Patentschrift 138 922).

Schließlich wird bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Herstellung eines haltbaren flüssigen oder sprühgetrockneten Kaffeekonzentrates, bei welchem Röstkaffe gemahlen und in einer im wesentlichen sauerstofffreien Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd enthaltenden Atmosphäre extrahiert wird, vor der Extraktion mit Wasser ein Spezialgas durch den trockenen gemahlenen Kaffee unter einem Druck von 0,35 kg/cm² geleitet und dieser Gasdruck während der eigentlichen Extraktion mit Wasser auf 3,5 bis 3,9 kg/cm² gesteigert (deutsche Auslegeschrift 1090 502). Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß beim Extrahieren ein Entweichen von Gas aus dem gemahlenen Röstkaffee nicht völlig unterbunden ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich ein qualitativ optimaler Kaffee-Extrakt bei rascher Extraktion herstellen läßt.

Diese Aufgabe, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kaffee vor der Befeuchtung und während der Extraktion unter einem Inertgasdruck gehalten wird, der größer als der Entweichungsdruck der in dem Kaffee eingeschlossenen Gase ist, mindestens aber 8 kg/cm² beträgt.

Dieser Druck gilt für frisch gerösteten, nicht entgasten Kaffee. Um unabhängig von der Art des Kaffees, der Röstart und der Rösthöhe unter allen Bedingungen eine rasche und vollkommene Befeuchtung zu gewährleisten, verwendet man einen höheren Druck, beispielsweise 15 kg/cm².

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß durch den Druck des Inertgases, das vorzugsweise aus Kohlendioxyd besteht, aus dem Kaffee keine Gase frei werden, somit eine Schaumbildung und Aromaverluste vermieden werden, daß eine

5 Oxydation nicht eintreten kann, der Kaffee spontan befeuchtet wird, was eine schnellere Extraktion ermöglicht, der Widerstand des Extraktionsbettes niedrig ist, größere Strömungsgeschwindigkeiten zulässig sind und der Kaffee äußerst fein gemahlen werden

ίο kann.

Die Extraktionsgeschwindigkeit ist dann hoch genug und die Verweilzeit des gewonnenen Kaffee-Extraktstoffes ist dann bei den zur Anwendung gelangenden hohen Extraktionstemperaturen kurz genug, wenn unter Einbeziehung der Lösungsgeschwindigkeit des zu extrahierenden Stoffes und der Geschwindigkeit, mit welcher der gelöste Stoff aus dem Kaffee in Lösung befördert wird, die Gesamtverweilzeit des Kaffees in der Extraktionsapparatur ein bis zwei Stunden beträgt und wenigstens fünf Gewichtsteile Extraktionswasser pro Gewichtsteil Kaffee benutzt werden.

Dabei wird die Hauptmasse der gut löslichen Bestandteile bei einer ansteigenden Temperatur von 80 bis 120° C innerhalb 30 min dem Kaffee entzogen und die übrigen Bestandteile werden bei einer Temperatur, die bis zu 150 bis 160° C ansteigt, innerhalb 30 bis 90 min extrahiert. Wenn die natürlichen Wärmeverluste nicht ausreichen, muß überflüssige Wärme durch Kühlung abgeführt werden.

Bei diesem Verfahren ist es möglich, eine äußerst rasche Extraktion auszuführen, wobei unerwünschte Umsetzungen vermieden werden. Der hergestellte Kaffee-Extrakt ist frisch gemachtem Kaffee gleichwertig. Außerdem können die Anlauf- und Nachlaufzeiträume zu Beginn und Ende der Erzeugung sehr kurz gehalten werden.

An Hand der Zeichnungen werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Vorrichtung,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform.

Die gerösteten Bohnen befinden sich nach dem Wiegen in einem Bunker 1, aus dem die Luft durch Einleiten von Kohlendioxyd am Bunkerboden verdrängt wird. Dieser Kaffee wird in einer luftdichten Mühle 2 gemahlen und das Mahlgut mittels einer Schnecke in eines der Extraktionsgefäße 5 befördert, wobei die ganze Anordnung gegenüber der Außenatmosphäre dicht abgeschlossen ist.
Die Extraktion erfolgt in den sechs bis zehn Behältern der Extraktionsbatterie 5. Der zu extrahierende gemahlene Kaffee wird in den Behälter über ein verschließbares Rohr eingebracht, der aufgearbeitete Kaffeerückstand bzw. -satz wird durch die Leitung 9 in den Zyklon 8 befördert.

Bei der Extraktion durchströmt die Flüssigkeit den Kaffee von unten nach oben. Im Deckel bzw. am Boden der Behälter sind Siebe angeordnet, durch welche die Flüssigkeit ab- bzw. zugeführt wird. Die Flüssigkeit strömt dabei in Richtung von A nach G.

Das für die Extraktion benötigte Wasser wird von einer Dosierpumpe 3 über einen Wärmetauscher geführt, in dem es mit Dampf auf bis zu 160⁰C erhitzt wird, wobei das Wasser nicht siedet, da der Druck

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entsprechend hoch ist. Das überhitzte Wasser wird Kaffees in der Extraktionsapparatur beträgt 1 bis 2 in denjenigen Extraktionsbehälter eingeführt, der den Stunden. Mit dem verbrauchten Kaffee gehen etwa durch alle Stufen gegangenen, aufgearbeiteten Kaffee 2 l/kg ab, so daß 3 bis 8 1 wässeriger Extrakt pro kg enthält. Bei der Extraktion sind immer zwei Behälter Kaffee verarbeitet werden müssen, wobei der Trokder Batterie außer Betrieb. Mit gleichen Zeitabstän- 5 kenstoffgehalt des Extraktes 4 bis 12 % beträgt. Die den wird jeweils der nächste Behälter mit frischem Schaltperiode dauert maximal 30 Minuten, die GeKaffee in das Extraktionsverfahren eingefügt, wäh- samtkontaktzeit soll möglichst kurz sein, maximal rend ein Behälter mit verbrauchtem Kaffee entleert 2 Stunden betragen.

wird. Dieser Zeitabstand soll im folgenden als Der Kaffee-Extrakt wird intermittierend abgeführt,

Schaltperiode bezeichnet werden. Wenn die Extrak- io so daß während des Zeitraums für die Befeuchtung

tionsbatterie N Behälter aufweist, beträgt die Ge- von frischem Kaffee der Extraktionsbatterie keine

samtkontaktzeit der Flüssigkeit mit dem Kaffee Flüssigkeit entströmt. Um die kontinuierlich arbei-

(N — 2) x, wenn χ die Zeitdauer der Schaltperiode tenden Eindampfer mit einem ununterbrochenen

ist. konstanten Extraktstrom zu speisen, muß ein Puffer-

Beispielsweise soll der Behälter 5 G entleert wer- 15 gefäß zwischen der Extraktionsbatterie und den Ein-

den, während der Behälter F mit Kaffee gefüllt wird, dampfern angeordnet werden,

wobei der Druck über ein mit Kohlendioxyd gefüll- Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der

tes Puffergefäß 6 auf konstantem Wert gehalten bzw. frische Kaffee mit der aus dem heißesten Teil der

gebracht wird. Der Behälter 5 £ wurde schon eine Extraktionsbatterie kommenden Flüssigkeit extra-

Schaltperiode vorher auf diesen Druck gebracht. In 20 hiert, wo die Hydrolyse der Kaffeebestandteile am

den Behälter 5E wird jetzt Flüssigkeit aus dem Be- stärksten ist. Die erste Extraktion des Frischkaffees

halter 5D eingeleitet, so daß das verdrängte Gas zum erfolgt somit in sauerem Medium. Demgegenüber

Puffergefäß 6 strömt. Dieser Vorgang wird als Gas- kommt im Haushalt bei der Aufbereitung von Kaffee

Verdrängungsperiode bezeichnet. Sobald der Behäl- dieser mit praktisch neutral oder schwach alkalisch

ter E gefüllt ist, folgt der Flüssigkeitsstrom dem 25 reagierendem Frischwasser in Berührung, wodurch

Gasstrom zum Puffergefäß. Diese Periode wird als der Kaffee besser schmeckt.

Auslaufperiode bezeichnet. Gasverdrängungsperiode F i g. 2 zeigt nun eine abgeänderte Vorrichtung

und Auslaufperiode bilden zusammen die Schalt- gegenüber Fig. 1, mit der erreicht wird, daß die Be-

periode. feuchtung und die erste Extraktion des Frischkaffees

Die Niveauänderung in dem Puffergefäß 6 wird 30 mit normalem Leitungswasser erfolgt und man einen

derart geregelt, daß der Extraktstrom zur Konzen- kontinuierlichen Kaffee-Extraktstrom aus der Batte-

trierstation während der ganzen Schaltperiode kon- rie erhält.

stant ist. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung weist wie

Während der Auslaufperiode strömt mehr Flüssig- F i g. 1 eine Extraktionsbatterie 5', eine zum Zy-

keit in das Puffergefäß, als abgeführt wird. Das Flüs- 35 klon 8' führende Leitung 9', einen Wärmeaustau-

sigkeitsniveau steigt daher an, und das darüber be- scher 4', aus dem das überhitzte Wasser mit einem

findliche verdrängte Gas strömt in den Behälter 5 F. Druck von 15 kg/cm² in den Extraktionsbehälter mit

Der Gasstrom von dem Puffergefäß 6 zum Gefäß dem aufgearbeiteten Kaffee geführt wird, sowie eine

5 F wird durch einen Steuerschieber geregelt, wobei Druckflasche 7' zur Aufrechterhaltung des Druckes

der Druck im Puffergefäß annähernd konstant bei 40 von 15 kg/cm² auf.

etwa 15 kg/cm² bleibt. Neben dem Wärmetauscher 4' ist ein zweiter

Nach Ablauf einer bestimmten Schaltperiode wird Wärmetauscher 4' A mit einer eigenen Speise-

die Verbindung des Behälters 5 E mit dem Puffer- pumpe 3Ά angeordnet, in dem Wasser bis auf etwa

gefäß 6 unterbrochen und die Verbindung von 5£ 100° C erhitzt wird. Der zweite Wärmetauscher

nach 5 F hergestellt. In diesem Zeitpunkt beginnt die 45 4Ά ist mit der Flüssigkeitszuleitung der Extraktions-

Gasverdrängungsperiode des Behälters 5 F. Während behälter verbunden. Bei der Extraktion sind immer

der Gasverdrängungsperiode strömt kein flüssiger zwei Gefäße der Batterie außer Betrieb. In regel-

Extrakt in das Puffergefäß, so daß das Flüssigkeits- mäßigen Abständen wird jeweils der nächste Behäl-

niveau darin absinkt. Sobald der Gasdruck in dem ter mit Kaffee in den Bearbeitungsprozeß einge-

Puffergefäß unter einen vorher festzulegenden Wert, 50 schlossen und ein Behälter mit aufgearbeitetem

beispielsweise 13 kg/cm², absinkt, wird neues Inert- Kaffee entleert.

gas aus einer Druckflasche 7 zugeführt. Das Gefäß 5'G sei leer, das Gefäß 5'F mit Kaffee In den Extraktionsbehälterri steigt die Temperatur gefüllt, jedoch noch nicht mit Hilfe des Gases unter allmählich von 8O⁰C bis auf etwa 150° C an. Im Druck gesetzt. Das Gefäß 5'£ ist schon eine Schaltletzten Behälter 5 A wird das überhitzte Wasser aus 55 periode früher auf den Druck von 15 kg/cm² gedem Wärmeaustauscher zugeführt. Jeweils nach Ab- bracht. Aus S'D strömt Kaffee-Extrakt zur Konzenlauf einer Schaltperiode wird der letzte und somit trierstation über einen Steuerschieber, der den Flüsheißeste Behälter außer Betrieb gesetzt und die Was- sigkeitsdruck vor dem Schieber konstant hält, und serzufuhr auf den vorletzten Behälter umgeschaltet, zwar auf 15 kg/cm². Das auf 150⁰C überhitzte Wasalso auf 55. Wenn die natürlichen Wärmeverluste 60 ser strömt aus den Wärmetauschern nach 5Ά. In 5' E nicht ausreichen, um das gewünschte Temperatur- wird nun Wasser von 100° C aus dem Wärmetauprofil zu erreichen, werden Kühler in den Verbin- scher A'A eingelassen. Gleichzeitig wird das aus 5' E dungsleitungen zwischen den Extraktionsbehältern verdrängte Gas über einen Steuerschieber nach 4'F eingeschaltet. Verwendet man Kühlwasser, so kann geführt. Der Zeitraum entspricht der Gasverdränein Anteil der wiedergewonnenen Wärme für die 65 gungsperiode, die zugleich mit der Schaltperiode anExtraktion benutzt werden. fängt, jedoch kürzer ist. Inzwischen strömt noch im-Pro kg Kaffee werden 5 bis 101 Wasser für die mer Flüssigkeit von 5' D nach der Konzentrier-Extraktion benötigt, und die Gesamtverweilzeit des station.

Sobald das Gefäß 5Έ mit Wasser gefüllt ist, wird die Verbindung von 4'A mit, 5Έ unterbrochen. Gleichzeitig wird die Verbindung von 5' D mit 5Έ geöffnet, die Abfuhr von 5Έ zur Konzentrierstation geöffnet und die Abfuhr von 5'D geschlossen. Die Heißwasserzufuhr auf 4' wird von S'A auf 5'B umgeschaltet, das Gefäß 5Ά wird abgelassen. Dadurch, daß ein Teil des Gases aus 5Έ von der Extraktionsflüssigkeit absorbiert ist, muß der Druck in S'F mit Hilfe der Druckflasche T auf 15 kg/cm² gesteigert werden. Nach Ablauf der Schaltperiode beginnt die nächste Gas Verdrängungsperiode für das Gefäß 5' F Der Temperaturgang wird mit Hilfe von Thermoelementen registriert, so daß erforderlichenfalls eine zusätzliche Kühlung eingeschaltet werden kann.

Nach der Konzentrierung werden dem erfindungsgemäß hergestellten Kaffee-Extrakt etwa flüchtige Aromastoffe konzentriert wieder zugeführt. Der durch Trocknen erhaltene Extrakt ist pulverförmig und nach der Aufbereitung hinsichtlich seiner Qualität von Filterkaffee nicht zu unterscheiden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Extrahieren von gemahlenem Röstkaffee im Gegenstrom mit Heißwasser in Gegenwart inerter Gase, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaffee vor der Befeuchtung und während der Extraktion unter einem Inertgasdruck gehalten wird, der größer als der Entweichungsdruck der in dem Kaffee eingeschlossenen Gase ist, mindestens aber 8 kg/cm² beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtverweilzeit des Kaffees in der Extraktionsapparatur 1 bis 2 Stunden beträgt und wenigstens 5 Gewichtsteile Extraktionswasser pro Gewichtsteil Kaffee benutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen