DE2102244A1

DE2102244A1 - Verfahren zur Extraktion von Kaffee

Info

Publication number: DE2102244A1
Application number: DE19712102244
Authority: DE
Inventors: Herman Herbert Bayside Pitchon Esra Flushing Cascione Alexan der Sylvester Yonkers Banks Burton Lee Dobbs Ferry NY Friedman (V St A ) A23f
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1970-01-20
Filing date: 1971-01-19
Publication date: 1971-07-29
Also published as: GB1312738A; FR2077234B1; US3620758A; CA934220A; ES387414A1; FR2077234A1

Description

PATENTANWÄLTE 9 1D99AA

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den Fu/Ax/Hz

GENERAL FOODS CORPORATION,

250 North Street, White Plains, New York (U.S.A.).

Verfahren zur Extraktion von Kaffee.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Kaffee-Extrakt, der sich zur weiteren Verarbeitung zu löslichem Kaffee eignet, insbesondere ein neues Verfahren zur Herstellung von Kaffee-Extrakt, ,,der mit dampfdestillierten Aromastoffen angereichert ist.

Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen in der verschiedensten Weise gemahlener Röstkaffee mit Wasserdampf behandelt wird, um eine dampfdestiliierte Aroma- M fraktion zu gewinnen, die zur Steigerung des Geschmacks und Aromas von Kaffee-Extrakt verwendet werden kann· Zu diesen bekannten Verfahren gehören die Wasserdampfbehandlung bei Normaldruck, vermindertem Druck und erhöhtem Druck. Ee ist den bisher entwickelten Verfahren gemeinsam, daß die Aromastoffe durch den Wasserdampf zu einem äußeren Kondensationssystem transportiert werden. Die Wasserbrüden und die gewünschten Aromastoffe werden in den außen angeordneten Kühlern kondensiert, isoliert, kurzzeitig bei tiefen Temperaturen gelagert und dann dem Extrakt vor der !Trocknung wieder zugemischt. Das kondensierte Material kann vor der Lagerung gegebenenfalls einer Fraktionierung unterworfen werden.

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Bei den bekannten Verfahren sind umständliche und umfangreiche Kondensations- und Abscheidesysteme erforderlich, die aus Spezialwerkstoffen hergestellt sind, um eine schnelle Schädigung der Aromastoffe zu verhindern. Sie erfordern zur Verhinderung einer schnellen Schädigung außerdem eine Lagerung bei Temperaturen, die weit unter der Umgebungstemperatur liegen. Es hat sich gezeigt, daß trotz spezieller Arbeitsweisen, die darauf abgestellt sind, die Aromastoffe zu schützen, die Aromastoffe in hochkonzentrierter Form während der Lagerung zu reagieren beginnen, wodurch Qualität und Stabilität des Endprodukts beeinträchtigt werden, wenn sie einem Kaffee-Extrakt wieder einverleibt werden.

Es wurde gefunden, daß gewisse bekannte Verfahren zur Gewinnung von dampfdestillierten Aromastoffen wesentlich verbessert werden können, indem die Aromastoffe im gleichen Gefäß, in dem die Dampfbehandlung durchgeführt wird, kondensiert und abgeschieden werden. Die Erfindung ist vorteilhaft bei den bekannten Verfahren, bei denen der gemahlene Röstkaffee bei erhöhten Temperaturen und Drücken in einem geschlossenen Gefäß gehalten wird, bevor die gewünschten Aromastoffe abgeblasen und aufgefangen werden. Ein solches Verfahren ist Gegenstand der amerikanischen Patentanmeldung 849 531.

Gegenstand der Erfindung ist !ein Verfahren zur Extraktion von Kaffee, wobei man in ein Gefäß, das gemahlenen Röstkaffee mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 40 Gew.-96 enthält, Wasserdampf einleitet und hierdurch den Kaffee auf 100 bis 177°0 erhitzt, die Gase durch einen Abzug abtreibt, nach dem Abtreiben der Gase den Abzug schließt und Wasserdampf einführt, bis ein Druck von 0,07 bis 7 atü erreicht ist und der Kaffee eine Temperatur hat, die wenigstens der Temperatur von Sattdampf beim herrschenden Druck entspricht, die Dampfbehandlung beendet und das Gefäß 15 Sekunden bis 10 Minuten.verschlossen hält, ein Extraktionsmittel bei einer Temperatur von 10 bis 88⁰O einführt, hierdurch den

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Kaffee auf eine Temperatur von weniger als 93°C kühlt und den Kaffee extrahiert und den Extrakt abzieht.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird somit gemahlener Röstkaffee in ein Gefäß gegeben, in das dann Wasserdampf eingeleitet wird, bis die Gase im Gefäß verdrängt sind und die Temperatur des Kaffees auf wenigstens 100⁰C, z.B. 102⁰C und mehr, erhitzt worden ist. Der Abzug am Gefäß wird dann geschlossen, worauf weiterer Wasserdampf eingeführt wird, bis der Druck im Gefäß auf die gewünschte Höhe, die gewöhnlich 0,0? bis 7 &tü beträgt, gestiegen ist. An diesem Punkt wird die Wasserdampfzufuhr unterbrochen und das Gefäß isoliert und für eine Zeit von etwa 15 Sekunden bis 10 Minuten, die von den jeweiligen Arbeitsbedingungen abhängt, unter Druck gehalten.

Bei den bekannten Verfahren würde man nun ein Auslaßventil offnen und eine Kombination von Wasserdampf und flüchtigen Aromastoffen aus dem unter Druck stehenden Gefäß entweichen lassen und in einem äußeren Kondensationssystem auffangen. Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Extraktionsmittel in das isolierte Gefäß eingeführt. Das Extraktionsmittel kondensiert und löst die gebildeten Aromastoffe, während es gleichzeitig lösliche Peststoffe aus dem gemahlenen Röstkaffee extrahiert. Auf diese Weise wird ein Kaffee-Extrakt erhalten, der mit dampfdestiliierten Aromastoffen angereichert ist, ohne daß zu speziellen äußeren Kondensationssystemen, Lagersystemen oder Rückmischsystemen Zuflucht genommen wird. Ferner werden die Aromastoffe gleichmäßig im gesamten Extrakt dispergiert, ohne jemals in konzentrierter flüssiger Form miteinander in Berührung zu kommen, wodurch weitgehend die Schädigung vermieden wird, die dem Kontakt dieser sehr reaktionsfähigen Bestandteile zugeschrieben wird.

Als Extraktionsmittel ist Wasser geeignet. Bevorzugt als Extraktionsmittel wird jedoch Kaffee-Extrakt, der aus der zweiten Stufe eines technischen Perkolationssystems erhal-

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ten worden ist· Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird somit ein Perkolator als Gefäß verwendet, in dem der gemahlene Röstkaffee mit Wasserdampf behandelt wird, worauf dieses Gefäß als frisch beschickte Stufe in einer großtechnischen Batterie von Perkolatoren eingeschaltet wird·

In der amerikanischen Patentanmeldung 849 531 wird ein sehr vorteilhaftes System zur Gewinnung erwünschter dampfdestillierter Aromastoffe aus gemahlenem Röstkaffee beschrieben. Die dort genannten entscheidend wichtigen Verarbeitungsbedingungen bis zu dem Punkt, an dem man die Aromastoffe aus dem Gefäß entweichen läßt, sind beim Verfahren gemäß der Erfindung ebenfalls entscheidend wichtig. Die Gewinnung der flüchtigen Aromastoffe nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht jedoch einen weiteren Bereich von Arbeitsbedingungen und führt zu neu erkannten bevorzugten Bedingungen. Beispielsweise wurde gefunden, daß der Feuchtigkeitsgehalt des gerösteten Kaffees 1 bis 40 Gew,-% des Kaffees vor der Dampfbehandlung betragen sollte, und daß ein Feuchtigkeitsgehalt von 7 bis 25% zu bevorzugen ist·

Der Kaffee wird bei dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt in ein Druckgefäß gegeben, in dem er erhitzt wird, indem Wasserdampf durch das Gefäß geleitet wird· Der Kaffee wird auf eine Temperatur oberhalb von 100⁰O, vorzugsweise auf eine Temperatur von 116 bis 177⁰O erhitzt. Wenn die Gase verdrängt worden sind und eine vorbestimmte Temperatur erreicht worden ist, wird das Abblasventil geschlossen und der Druck im Gefäß durch weitere Einführung von Wasserdampf in das Gefäß auf einen Wert oberhalb von Normaldruck erhöht· Wenn der Druck auf einen vorher festgelegten Wert, der im allgemeinen bei 0,07 bis 7 atü liegt, erhöht worden ist, wird das Gefäß durch Absperren der Dampfzufuhr isoliert. Bevorzugt wird ein Druckbereich von 0,07 bis 1,4 atü.

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Es wurde gefunden, daß ein unnötiger Abbau und eine unnötige Schädigung des gemahlenen Röstkaffees durch geeignete Wahl der Zeit als entscheidend wichtigen Faktor beim Verfahren gemäß der Erfindung vermieden werden kann. Das Vorheizen wurde bis zu 20 Minuten durchgeführt, jedoch ist es zweckmäßig, das Vorheizen innerhalb von 5 Minuten, vorzugsweise in etwa 1 bis 2 Minuten zu vollenden. Die Erhitzungsdauer variiert in Abhängigkeit von der Größe und Form des Druckgefäßes und von der Kaffeemenge im Gefäß. Die Zeit kann in einem gewissen Maße durch Verwendung von Wasserdampf geregelt werden, der einen genügend hohen Druck hat, um den gewünschten Heizeffekt innerhalb einer A bestimmten Zeit zu erreichen· Vorzugsweise wird Wasserdampf unter einem Druck von 3»5 bis 7 ^atü verwendet, um die Dampfbehandlungszeit möglichst kurz zu halten.

Die Kontaktzeit in dem unter Druck gebrachten Gefäß ist ebenfalls entscheidend wichtig. Eine obere Grenze von 10.Minuten erwies sich als wesentlich, um eine starke Schädigung des Grundgesehmacks und -aromas des Röstkaffees zu vermeiden. Es wurde gefunden, daß eine gewünschte Menge und Qualität von flüchtigen Aromastoffen in einer Zeit von weniger als 15 Sekunden nicht erhalten wird. Wenn der Kaffee unter einem Druck von 0,7 bis 1,4 atü gehalten wird, wird eine Verweilzeit von 2 bis 4 Minuten bevorzugt. Bei (| höheren Drücken sollte die Verweilzeit auf weniger als 2 Minuten verkürzt werden.

Nach der Beendigung der Wasserdampfbehandlung wird ein Extraktionsmittel in das isolierte Gefäß eingeführt. Die Temperatur dieses Extraktionsmittels sollte so niedrig 'sein, daß der Röstkaffee auf eine Temperatur unter 93⁰O gekühlt wird und die Wasserbrüden und Aromastoffe, die im Druckgefäß enthalten sind, kondensiert werden. Beispielsweise wurde gefunden, daß das Extraktionsmittel eine Temperatur von 10 bis maximal 91⁰O haben sollte. Vorzugsweise wird ein Extraktionsmittel mit einer maximalen Temperatur von 77°0 verwendet und der Kaffee auf eine Temperatur

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unter 82°C gekühlt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Kaffee-Extrakt aus der zweiten Stufe einer großtechnischen Batterie von Perkolatoren als Extraktionsmittel und ein Perkolator als Gefäß verwendet, in dem die Wasserdampfbehandlung durchgeführt wird· Bei einer großtechnischen Perkolation wird gemahlener Röstkaffee in einer Batterie, die im allgemeinen aus 6 bis 8 Perkolatoren besteht, extrahiert. Der Perkolationsprozeß wird im Gegenstrom halbkontinuierlich durchgeführt. Wasser strömt durch die Kolonnen von dem*Perkolator, der den am stärksten extrahierten Kaffee enthält, bis zu der Kolonne, die frisch eingesetzten gemahlenen Röstkaffee enthält· Der Kaffee-Extrakt wird von diesem Material (Frischstufe) abgezogen, und bei Beendigung des Abziehens wird ein mit Kaffee frisch beschickter Perkolator am Ende der Kolonne eingeschaltet. Während der Extrakt aus dem Perkolator, der den an vorletzter Stelle eingesetzten Kaffee enthält (2.Stufe), die Frischstufe füllt, wird der Perkolator, der das am stärksten extrahierte Material enthält, vom Kaffee entleert und mit gemahlenem Röstkaffee frisch beschickt. Auf diese Weise ist bei Beendigung jedes Abzugszyklus von Extrakt eine frisch beschickte Kolonne bereit, um als neue frische Stufe eingeschaltet zu werden.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung enthält der frisch beschickte Perkolator den gemahlenen Röstkaffee, der der Wasserdampfbehandlung unterworfen worden ist und während einer bestimmten Zeit unter Druck gehalten wird. Bei üblicher Durchführung der Perkolation fließt der Extrakt durch die Perkolatoren jeweils vom unteren Ende bis zum oberen Ende des Perkolators. Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann mit normalem Durchfluß des Extrakts gearbeitet werden.

Bei einer bevorzugten Arbeitsweise wird das Verfahren gemäß der Erfindung so durchgeführt, daß der Extrakt wenigstens während des Füllens des Perkolators von oben nach unten

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in den Perkolator eingeführt wird. Es wurde gefunden, daß bei dieser Durchlaufrichtung von oben nach unten der Extrakt während des Füllens des Perkolators mit größeren Flächen des Röstkaffees in innige Berührung kommt und hierdurch die gebildeten Aromastoffe gleichmäßiger absorbiert.

Das unter Druck gebrachte Gefäß wird nicht entlüftet, während die Flüssigkeit in den Perkolator eingeführt wird. Auf diese Weise wird der Druck in der Kolonne tatsächlich durch die Kondensation der Dämpfe entspannt, während das Extraktionsmittel sich abkühlt, kondensiert und die im isolierten Gefäß vorhandenen Aromastoffe und Wasserdampf Λ absorbiert. Es wurde gefunden, daß es in gewissen Fällen schwierig ist, den Druck im Gefäß auf diese Weise vollständig zu entspannen. Wenn also das Gefäß gefüllt worden ist und Extrakt aus der Kolonne abgezogen wird, kann eine gewisse Menge nicht kondensierter Gase das Bestreben haben, zu entweichen· Beim normalen Extraktionsprozeß wird der aus einem Perkolator abgezogene Extrakt durch einen Kühler geführt und in einer großen Meßvorlage gesammelt. Es wurde gefunden, daß durch Zurückhaltung einer geringen Extraktmenge in dieser Meßvorlage bei Beginn des Abziehens von Extrakt aus dem Perkolator etwaige entweichende Dämpfe durch diesen Extrakt in der Abzugsvorlage aufgefangen und kondensiert werden. Während das Extraktionsmittel den *

Perkolator füllt, wird vorzugsweise ein Staudruck auf den Kühler aufrechterhalten, um zu verhindern, daß Dämpfe aus dem Perkolator entweichen. Ein Staudruck oder Rückdruck von 7 atü oder mehr erwies sich als geeignet. Bevorzugt wird ein Druck von 3,5 bis 7 atü.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird ein aromatisierter Extrakt erhalten, in dem die Aromastoffe gleichmäßig dispergiert sind· Der Extrakt kann dann der weiteren Verarbeitung zu einem trockenen Pulver, das gewöhnlich als löslicher Kaffee bezeichnet wird, unterworfen werden. Bevorzugt

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für die Verarbeitung wird das Gefrieren des aromatisiert en Extrakts und die Gefriertrocknung des gefrorenen Extrakts.

Beispiel 1

In eine Kolonne von 51 mm Durchmesser und 90 cm Länge gab man 400 g gemahlenen Röstkaffee mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10%. Man führte Frischdampf unter einem Druck von 0,21 atü unten in die Kolonne ein und ließ ihn durch die Kolonne nach oben strömen, bis die Gase in der Kolonne verdrängt waren und der Kaffee eine Temperatur von 102⁰G erreicht hatte. Die Kolonne wurde dann isoliert und 5 Minuten unter einem Druck von 0,14 atü gehalten. Die Gesamtzeit, während der der Kaffee erhitzt und die Kolonne isoliert gehalten wurde, betrug 20 Minuten. Man gab dann 500 ml Wasser von 93⁰O oben in die Kolonne und ließ die Kolonne vollaufen und die"Dämpfe und Aromastoffe kondensieren. Als die Kolonne gefüllt war, wurde ein Bodenventil geöffnet und der Extrakt unten abgezogen. Hierbei wurde ein. Kaffee-Extrakt erhalten, der 15 Gew.-% Feststoffe enthielt.

Es wurde gefunden, daß der Extrakt mit Aromastoffen, die während der Wasserdampfbehandlung gebildet worden waren, angereichert war. Die Qualität dieses Extrakts war nicht so gut wie die unter den bevorzugten Bedingungen des Verfahrens gemäß der Erfindung erzielte Qualität, jedoch veranschaulichte dieser Versach, daß das Verfahren gemäß der Erfindung tatsächlich als Mittel zur Gewinnung der während einer Wasserdampfbehandlung gebildeten flüchtigen Aromastoffe geeignet war.

Beispiel 2

In eine isolierte Kolonne (Durchmesser 20,3 cm, Höhe A-,27m) aus nichtrostendem Stahl, die auf eine Temperatur von 177°C vorerhitzt worden war, wurden 4-7,6 kg gemahlener Röstkaffee mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20% gefüllt. Wasserdampf von 2,8 atü wurde unten in die Kolonne' eingeführt, um das Kaffeemehl zu erhitzen und die Luft durch eine Abzugsleitung am oberen Ende der Kolonne auszutreiben. Nach

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1,5 Minuten hatten die aus der Abzugsleitung austretenden Gase eine Temperatur von 116⁰O erreicht, worauf das Abblasventil geschlossen wurde. Der Druck in der Kolonne wurde auf 2,1 atü erhöht, indem weiterhin Wasserdampf etwa 1 Minute in die Kolonne eingeführt wurde. Die Kolonne wurde dann durch Absperren der Dampfleitung isoliert, worauf der Kaffee 2 Minuten unter Druck gehalten wurde. Der aus der zweiten Stufe einer großtechnischen Batterie von Perkolatoren erhaltene Extrakt wurde bei einer Temperatur von 79⁰C unten in die Kolonne eingeführt. V/enn die Kolonne gefüllt war, wurde Extrakt am oberen Ende der Kolonne abgezogen, wobei eine Ausbeute erhalten wurde, die normal gewesen wäre, wenn dieses Kolonne die frisch be- J

schickte Stufe einer großtechnischen Batterie von Perkolatoren gewesen wäre. Der Kühler wurde unter einem Druck von 5,3 atü gehalten, während der Perkolator gefüllt und das abgezogene Material verwendet wurde, um den Wirkungsgrad des Verfahrens gemäß der Erfindung zu steigern und einen größeren Prozentsatz der gebildeten flüchtigen Aromastoffe einzuschließen. .

Der auf diese Weise gewonnene Extrakt enthielt erwünschte Aromastoffe, die in einem Extrakt, der in einer großtechnischen Batterie von Perkolatoren unter Verwendung der gleichen Kaffeemischung erhalten wird, nicht vorhanden sind. Durch diese erwünschten Aromastoffe wurde ein Extrakt er- | halten, der dem aus üblichen Perkolatoren erhaltenen Extrakt wesentlich überlegen ist.

Beispiel 3

Der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei man jedoch den Extrakt oben in die Kolonne einführte und ihn nach unten durch die Kolonne fließen ließ. Es wurde gefunden, daß die erwünschten Geschmacks- und Aromamerkmale bei der Strömungsrichtung von oben nach unten noch stärker gesteigert waren als bei dem gemäß Beispiel 2 erhaltenen Extrakt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Extraktion von Kaffee, wobei man gemahlenen Röstkaffee in einem Gefäß mit Wasserdampf behandelt und dann extrahiert, dadurch gekennzeichnet, daß man in ein Gefäß, das gemahlenen Röstkaffee mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 40 Gew.-% enthält, Wasserdampf einleitet und hierdurch den Kaffee auf 100 bis 177°C erhitzt,, die Gase durch einen Abzug abtreibt, nach dem Abtreiben der Gase den Abzug schließt und Wasserdampf einführt, bis ein Druck von 0,07 bis 7 atü erreicht ist und der Kaffee eine Temperatur hat, die wenigstens der Temperatur von Sattdampf beim herrschenden Druck entspricht, die Dampfbehandlung beendet und das Gefäß 15 Sekunden bis 10 Minuten verschlossen hält, ein Extraktionsmittel von einer Temperatur von 10 bis 88°C einführt, hierdurch den Kaffee auf eine Temperatur von weniger als 9j5°C kühlt und den Kaffee extrahiert und den Extrakt abzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gefäß eine Perkolatorkolonne und als Extraktionsmittel Extrakt aus der zweiten Stufe verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Extraktionsmittel bei einer Temperatur von weniger als 77°C eingeführt und der Röstkaffee auf eine Temperatur von weniger als 82⁰C gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis ;5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im isolierten Perkolator 0,7 nis 1,4 atü beträgt und das Gefäß 2 bis 4 Minuten im abgeschlossenen Zustand gehalten wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Perkolator abgezogene Extrakt durch einen Kühler geführt und während des Abziehens des Extrakts der Kühler unter einem .Staudruck oder Rückdruck gehalten wird, der das Entweichen von flüchtigen Stoffen aus dem Perkolator verhindert und wenigstens 0,7 atü beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruck 3,5 bis 7 atü beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kaffee extrahiert wird, der vor der Wasserdampfbehandlung einen Feuchtigkeitsgehalt von 7 bis hat.

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