DE1792597A1

DE1792597A1 - Verfahren zur Herstellung von fluechtigen Kaffee-Aromastoffen

Info

Publication number: DE1792597A1
Application number: DE19681792597
Authority: DE
Inventors: Cascione Alexander Sylvester
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1967-10-09
Filing date: 1968-09-23
Publication date: 1972-03-16
Also published as: JPS4638547B1; IE32311B1; US3532507A; GB1212945A; SE351776B; FR1583143A; ES358679A1; IE32311L

Description

Terfahren zur Herstellung von flüchtigen Kaffee-Aromastoffen

Die Erfindung "bezieht" sich, auf "Verbesserungen autf dem Gebiet der Gewinnung eines flüchtigen Aromastoffs aus'gemahlenem Röstkaffee und stellt insbesondere eine Verbesserung gegenüber den sich mit der Dampfdestillation von Aromastoffen befassenden USA-Patentschriften 2 562 206, 3 132 947 und 3 244-531 sowie der britischen Patentschrift 246 454 dar.

Die USA-Patentschrift 2 562 206 beschreibt die Bedampfung eines-Betts aus gemahlenem Röstkaffee bei Atmosphärendruck zwecks Gewinnung eines geschmackreichen Aromas, das zu Kaffee-Extrakt vor dem Sprühtrocknen desselben zugegeben werden kann, um einen im Geschmack kräftigeren Aufguß des sofort löslichen Kaffees zu erzielen. Die USA-Patentschrift 3 132 947 stellt insofern eine Verbesserung gegenüber der erstgenannten USA-Patentschrift dar, als sie die Bedingungen für die Erzielung eines Rückflusses und einer Gleichrichtung des Dampf-Aromastoffs im Kaffee-Bett während des Bedampfungsverfahrens beschreibt. Die USA-Patent-

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schrift 5 244 531 bezieht sich auf die Vorbefeuchtung des gemahlenen Röstkaffee-Betts in seinem oberen Drittel zwecks Gewinnung eines höher konzentrierten Dampf-Aromastoffs, während-aus der britischen Patentschrift 246 454 die Zugabe von 1 - 5?° Feuchtigkeit zu einer Gesamtcharge von Kaffee bekannt ist. Bei der Zugabe dieser Aromastoffe zu Kaffee-Extrakt, der entweder durch Sprühtrocknen oder Gefriertroek-_Ä nen getrocknet werden soll, hat es sich jedoch herausgestellt, daß ein großer Teil der Verbraucher die starken, übermäßig robusten Gesohmacksnoten¹dieser Aromastoffe abstoßend findet.

Aus diesem Grund besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur Gewinnung eines vergleichsweise milderen Dampf-Aromastoffs, welcher dem Extrakt entweder vor oder nach dem Trocknen

und

desselben zugegeben werden kann/eine wünschenswertere Verbesserung des Kaffee-Aufgusses gewährleistet.

Außerdem besteht ein Bedarf für ein Verfahren, welches eine übermäßige Zersetzung des grundsätzlichen Kaffee-Geschmacks infolge der für die Gewinnung eines wünschenswerten Dampf-Aromastoffs erforderlichen längeren BedampfungBzeit vermeidet. Diese Bedampfungszeit kann zwischen einigen. Minuten und etwa 30 bis 40 Minuten liegen und könnte die noch in den Kaffee-Faatstoffen enthaltenen extrahierbaren Kaffee-Gesohmaokstoffe stark beeinträchtigen.

Erfindungsgemäß hat es sich nunmehr herausgestellt, daß ein verbesserter flüchtiger, dampfdestillierter Aromastoff nach einem Verfahren gewonnen werden kann, bei welchem eine Charge aus gemahlenem Röstkaffee-mit, bezogen auf das Gewicht der Ge samt-Kaffee charge, 5 - 4Ofo Wasser vorbefeuchtet wird, das Wasser zumindest in einem 1/4 bis 2/3 der Kaffeecharge ausmachenden unteren Abschnitt der Charge gleichmäßig auf die Oberfläche der Kaffeeteilchen aufgebracht wird, um den Feuchtigkeitsgehalt in diesem Abschnitt von etwa 3 - 7$ auf etwa 10 - 55 Gew.-^ zu erhöhen, die Kaffeecharge zwecks Freisetzung von flüchtigen Aromastoffen unter zumindest atmosphärischen Druckbedingungen mit Dampf behandelt wird, die -entaromatisierten Kaffee-Feststoffe extrahiert werden und sodann die freigesetzten flüchtigen Aromastoffe zu mindestens einem Teil des Kaffee-Extrakts zugesetzt werden. Zur Erzielung der verbesserten Ergebnisse braucht nur der 1/4 bis 1/2 der Gesamtcharge ausmachende untere Chargenteil· befeuchtet zu werden, obgleich vorzugsweise die ganze untere Hälfte ier Charge befeuchtet wird.

Die Erfindung schafft mithin ein Verfahren zur Herstellung von flüchtigen Kaffee-Aromastoffen durch Dampfdestillation einer Säule gemahlenen Röstkaffees, wobei ein Teil des in der Säule befindlichen Kaffees vor der Dampfbehandlung vorbefeuchtet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein

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1/4 "bis 2/3 der Höhe vom. Boden aus "betragender unterer Teil der Kaffeesäule mit Wasser in einer Menge von, bezogen auf das Gesamtgewicht des in der Säule "befindlichen Kaffees, 5 - 40$ Wasser "befeuchtet wird, um den Wassergehalt im genannten Teil von etwa 3 - T/o auf 10-55 Gew.-^ zu erhöhen.

Unter "Kaffeesäule" wird die übliche langgestreckte Säule verstanden, wie sie für die Dampfdestillation bzw. -extraktion angewandt wird.

Die Kaffeecharge besitzt üblicherweise die Form eines langgestreckten Betts, dessen Höhe mindestens das Fünffache seiner Breite beträgt. Dies sind die normalen Abmessungen von industriellen Perkolatorsäulen, wie sie für die Extraktion von Kaffee eingesetzt werden, wobei das Bedampfungsverfahren in der gleichen Säule vor dem Extrahieren durchgeführt werden kann. Die Extrahierung schließt das Durchleiten von Wasser durch den Kaffee zwecks Herstellung eines Kaffee-Extrakts ein, welcher in mancher Hinsicht dem nach ähnlichen Verfahren zubereiteten Getränk ähnelt.. Dieses Verfahren wird zeitweilig als Perkolieren bezeichnet. Obgleich der Ausdruck "Extrakt" im allgemeinen auf die erhaltene wässrige Flüssigkeit angev/andt wird, wird er in manchen Fällen in Form von ■ "Trockenextrakt" benutzt, was sich auf den Rückstand nach dem trocknen des Extrakts bezieht.

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Vor der Dampfbehandlung braucht nur der untere Teil des Betts vorbefeuchtet zu werden. Zur Befeuchtung der Kaffeeteilchen vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 15 -. 40 G-ew.-$ kann gewöhnliches Leitungswasser, Kaffee-Extrakt oder eine andere wässrige Flüssigkeit verwendet werden. Diese Feuchtigkeit sollte als gleichmäßiger Überzug auf die Oberflächen der Teilchen des gemahlenen Kaffees aufgebracht werden, während der Kaffee in die Perkolatdrkammer eintritt, so daß der erhöhte Feuchtigkeitsgehalt hauptsächlich durch Oberflächenfeuchtigkeit gebildet wird. Diese Befeuchtung kann durch um die Perkolatoröffnung herum angeordnete Düsen geschehen, welche den Kaffee bei seinem Eintritt in die Kammer zu befeuchten vermögen; wahlweise kann der Kaffee aber auch vor dieser Einführung vorgefeuchtet werden, indem er durch' eine Befeuchtungszone geleitet wird. Anschliessend kann der obere Teil der Kaffeecharge zum vorgefeuchteten Kaffee hinzugegeben werden, das Kaffeebett und die Kammer durch Hindurchblasen eines Inertgases durch das Bett von Sauerstoff befreit werden, bis ein Sauerstoffgehalt von unter 1 Vol.-$ vorhanden ist, und sodann unter Atmosphärenoder Überatmosphärendruck bedampf werden.

Die Dampfbehandlung des Kaffees kann anach dem Verfahren gemäß der USA-Patentschrift 3 132 947 erfolgen, um duroh Kondensation der Aromastoffe eine flüchtige Aromafraktion

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zu erzielen, wobei diese Aromastoffe dann dem aus den entaromatisierten Kaffee-Feststoffen gewonnenen Extrakt zugesetzt werden. Vorzugsweise können die Aromastoffe einem geringen Anteil der Extraktcharge in der Größenordnung von 1.0 - 20 Vol.-$ zugegegeben und der Gefriertrocknung unterzogen werden, während der Rest von 90 - 80 VoL-?S sprühgetrocknet wird und die beiden Extrakte dann zur Lieferung eines auf gewünschte Weise aromatisieren löslichen Kaffees miteinander vermischt werden. Die Aromastoffe können aber auch zu 100$ dem Extrakt zugegeben und dann gefrier- oder sprühgetrocknet werden, so. daß ein normalem sprühgetrockneten Kaffee überlegenes Produkt erzielt wird. Wahlweise können die Feststoffe unter atmosphärischen Bedingungen in einer Kammer zwecks Freisetzung der Aromastoffe dampfbehandelt werden, bis die Dampftemperatür an der Oberseite der Charge 88⁰C überschreitet; hierauf wird die Dampfbehandlung unterbrochen und werden die Aromastoffe gesammelt bzw, aufgefangen, indem die Kammer an eine normale Perkolatorreihe angeschlossen wird, in welcher der anfängliche Anteil des Extrakts die Aromastoffe zu absorbieren vermag. Dieser etwa 10-20 Vol.-^ betragende anfängliche Anteil des Extrakts wird sodann aus dem normalen Perkolatorstuom abgezweigt und unter Vorzugsbedingungen, d.h. durch Gefriertrocknen, getrocknet, während der Rest des Extrakts sprühgetrocknet wird,

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Die Vorbefeuchtung des Kaffees erfüllt außerdem einen· nützlichen Zweck bei der industriellen Verarbeitung, wenn der Kaffee in die Extraktionssäulen eingeführt wird. Die Säulenwände sind infolge der Verarbeitung vorangehender Kaffeechargen normalerweise ziemlich heiß, und wenn der Kaffee in die heißen Säulen eingebracht wird, verschlechtert die Wärme zahlreiche der wünschenswerten Aromastoffe im Kaffee und verhindert die gewünschte Kondensation und Wiederverflüchtigung der die Aromastoffe enthaltenden Dämpfe. Es ist aber höchst wünschenswert, diese Kondensation und Wiederverflüchtigung in der Säule stattfinden zu lassen, wenn ein dampfdestillierter Aromastoff mit den gewünschten Eigenschaften gewonnen werden soll.

Obgleich es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Vorbefeuchtungsschritts möglich ist, Wasser von jeder beliebigen Temperatur unterhalb von 93 0 und vorzugsweise von O - 49 C zu verwenden, werden vorzugsweise Wassertemperaturen im Bereich von etwa 10 - 27°C angewandt, um eine Zersetzung der wünschenswerten Aromabestandteile zu vermeiden und gleichzeitig ein vom wirtschaftlichen Standpunkt möglichst durchführbares Bedampfungsverfahren zu gewährleisten. Bei Temperaturen von über 49°0 kann der Geschmack des Kaffees beeinträchtigt werden, während bei Temperaturen von unter 1O⁰C wesentlich mehr Wärme in das System eingeführt werden muß, um die gewünschten flüchtigen Aromastoffe zu gewinnen»

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Die sich aus der Vorbeieuchtung. ergebende niedrigere Temperatur im Unterteil der Kaffeecharge ermöglicht die Entstehung eines geringeren' Temperaturgefälles während der Dampfbehandlung und verhindert mithin wirksam eine Zersetzung des noch in diesem Kaffee befindlichen grundsätzlichen Kaffeegeschmacks, der nicht bei der Dampfbehandlung feisetzbar ist. Infolge dieses Verfahrens wird die Temperatur in diesem Abschnitt des Kaffeebetts auf maximal 100t! begrenzt, da d.er gemahlene Kaffee oberflächlich befeuchtet ist. Bei

■ herkömmlichen Bedampfungsverfahren erhöht der in den Unterteil der Kaffeecharge mit einem Druck von 0,35 - 2,11 kg/cm eintretende Dampf nahezu augenblicklich die Temperatur dieses Abschnitts des Kaffeebetts auf etwa 110 - 121⁰O, wobei diese Temperatur während des restlichen Bedampfungsvorgangs

-aufrechterhalten bleibt und eine starke Verschlechterung des grundsätzlichen Kaffeegeschmacks hervorruft. Andererseits braucht der obere Abschnitt des Kaffeebetts nicht vorbefeuchtet zu werden und wird tatsächlich vorzugsweise auch nicht vorbefeuchtet, da die Temperatur in diesem Teil der Kaffeecharge während des Destilliervorgangs einen Wert von 100⁰C üblicherweise nicht wesentlich überschreitet.

Im folgenden sind bestimmte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Beispielen erläutert.

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Beispiel 1

Etwa 90,7 kg gemahlenen Röstkaffees mit einer üeilchengrößenvertellung zwischen 2,00 mm und 0,177 mm (1o bis 80 mesh U.S. Standard Sieve Screen), wobei 90^ der Charge auf einem 0,4-2 mm—Sieb (40 mesh) zurückgehalten wurden, wurden in eine herkömmliche Kaffee-Perkolatorsäule von eiiwa 457 om Höhe und etwa 30,5 cm Durchmesser eingebracht. Zu 45»4 kg dieses Kaffees wurden bei seinem Eintritt in die Säule etwa 18,1 kg Wasser von etwa 24°C durch gleichmäßiges Aufsprühen des Wassers aus einem perforierten Ringrohr auf alle Oberflächen der Kaffeeteilchen zugegeben, während diese unter Schwerkrafteinfluß in einen innerhalb des Ringrohrs befindlichen ringförmigen Wasservorhang hineinfielen. Die obere Hälfte des Kaffeebetts wurde nicht vorbefeuchtet. Das Kaffeebett wurde durch Hindurchblasen eines Inertgases, wie Stickstoff, von der Unterseite des Perkolators her durch das Bett durchgeblasen, bis das von der Bett-Oberseite entweichende Gas bei Messung weniger als 1$ Sauerstoff zeigte. Anschließend wurde in die Unterseite des Perkolators 20 min lang Dampf unter einem Druck von 1,41 kg/cm und mit einer Durchsatzmenge von etwa 45,4 kg/Std. eingeleitet und duroh die Säule Mndurengeschickt, während in der Säule ein Druok von 1,41 kg/om aufrechterhalten wurde. Die während der letzten 10 min der Dampfbehandlung aus der Säule entweichen«·

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den Gase wurden in einem Kondensator bei einer Temperatur von 1,67 - 10,O⁰G unter Kohlendioxyd-Atmosphäre aufgefangen, wobei 1200 cm eines dampfdestillierten Aromastoffs erhalten wurden. Die entaromatisierten Kaffee-Feststoffe wurden eodann in einer herkömmlichen Perkolatorreine extrahiert, worauf die aufgefangenen Aromastoffe zum Extrakt zurückgeführt wurden, Daa Aromastoff-Extrakt-Gemisch wurde anschließend durch Sprühtrocknen gemeinsam getrocknet und ergab einen löslichen Kaffee mit gegenüber herkömmlichem sprühgetrockneten Kaffee verbessertem Kaffeegeschmack. Die Geschmacksverbesserung in Richtung frisch gerösteten und gemahlenen Kaffees zeigte einen nicht so herben Geschmack wie im Fall von Dampf-Aromastoffen, die von Kaffee erhalten waren, welcher nicht im Unterteil des Betts vorbefeuchtet worden war.

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß der aromatisierte Extrakt nicht sprüh-, sondern gefriergetrocknet wurde. Die Geschmackverbesserung trat in diesem Pail no eh deutlicher zutage als beim sprühgetrockneten produkt Μ0*Λ Bfiepiel t) doch war ddeses Produkt dennooh bilder ftAftfp^f Tergleioheproben, die unter Verwendung der Da»pf~Axoa*ir*ktionen gemäß den USA-P»tenteohrifi;en 3 132 947 und £ 244 531 gefriergetrocknet wurden.

Beispiel 3

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederum mit der Abwandlung wiederholt, daß die Aromafraktionen zu 20$ des entaromatisierten Extraktdampfs zugegeben wurden und der Extrakt eingefroren, gemahlen und gefriergetroclcnet wurde. Der aromatisierte gefriergetrocknete Kaffee wurde sodann mit den restlichen 80$ des Extrakts vermischt, welcher sprühgetrocknet worden war. Dies ergab ein Produkt, welches nach Aufbereitung in G-eschmack und Aroma sehr stark dem Produkt gemäß Beispiel 2 ähnelte.

Beispiel 4

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde mit dem Unterschied einer Abwandlung des Daiapfbehandlungsschritts wiederholt. Die Kondensatoren wurden aus dem System entfernt und der Dampf wurde mit einem Druck von 0,42 - 0,56 kg/cm (absolut) in die Unterseite des Betts eingeführt. Die Dampfbehandlung wurde 20 - 30 min lang bzw. so lange fortgesetzt, bis sich die Temperatur der an der Oberseite der Kammer erscheinenden Dämpfe schnell von etwa 60 - 71⁰C auf etwa 88 - 104°0 erhöhte. Hierauf wurde die Dampfbehandlung abgebrochen und die Kammer sofort an eine normale Perkolatorreihe angeschlossen. Die ersten 10$ des an der Oberseite des Perkolators austretenden Extrakts wurden aufgefangen; dieser

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Extraktanteil enthielt die flüchtige Dampffraktion. Dieser Extrakt wurde nach Einfrieren und Mahlen des aromatisierten Extrakts gefriergetrocknet. Die restlichen 90$ des austretenden Extrakts wurden sprühgetrocknet. Anschließend wurden beide Extrakte miteinander remischt und ergaben ein ähnliches Produkt, das jedoch einen etwas andersartigen Geschmack besaß·

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209812/0415 original inspected

Claims

Pat e η t a η s ρ r ti Q & θ

1, Verfahren zur Herstellung von flüchtigen Kaffee-Aromastoffen durch Dampfdestillation einer Säule gemahlenen Röstkaffees, wobei ein Teil des in der Säule "befindlichen Kaffees vor der Dampfbehandlung vorbefeuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein 1/4 bis_t 2/3 der Höhe vom Boden aus betragender unterer Teil der Kaffeesäule mit Wasser in einer Menge von, bezogen auf das Gesamtgewicht des in der Säule befindlichen Kaffees, 5 - 40$ Wasser befeuchtet wird, um den Wassergehalt im genannten Teil von etwa 3 - 7# auf 10 - 55 Gew.-φ zu' erhöhen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in Porm von Kaffee-Extrakt zugegeben wird.
3» Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt auf 15 - 4O?6 erhöht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die untere Hälfte der Kaffeesäule befeuchtet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Säule befindliche

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BAD ORIGINAL

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Kaffee Tor der Dampfbehandlung mit einem durchgebissen wird#

durch gekennzeiöhnet» dal die duroh. die Dampfdeetil-lation freigesötateh flüchtigen Κα|£#·<*Λ£α*£β-|0&β aus dem aus der Säule austretenden Dampf kondensiert und dem aus der Säule gewonnenen Kaffee-ftxtmlrk dem Trocknen desselben zugesetzt werden»

7· Verfahren naoh Anspruch 6, dadurch gekenneeiohnet die kondensierten Aromaetoffe einem kleineren Anteil des Extrakts zugegeben werden, der danaöh trooknet wird» während der restlioM ftitrakt trooknet wird, und daß die Trooköndifferakte mitainan* der vereinigt wöfden*

8« Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, das die Dampfbehandlung bei Aianosphärendruck so lange erfolgt, bis der aus der Öäule austretende Dampf eine Temperatur iron etwa 88 - 104°0 besitzt * worauf die Dampf behandlusg -Äbgebjpoehen die Säule mit Wasser extrahiert wird* um einen ersten» kleineren Anteil des Extrakts, welöher freigesetzte flüchtige Aromastoffe enthält, und einem gröfltem Bestanteil des Extrakts zu gewinnen* daß der erste,

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kleinere Anteil gefriergetrocknet wird und daß der Restanteil des Extrakts sprühgetrocknet wird und die Trockenextrakte miteinander vereinigt werden.

9· Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daB der kleinere Extrakt-Anteil 10-20 des Gesamt-Extrakts beträgt.

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