DE2102244A1 - Verfahren zur Extraktion von Kaffee - Google Patents
Verfahren zur Extraktion von KaffeeInfo
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- A23F5/24—Extraction of coffee; Coffee extracts; Making instant coffee
- A23F5/26—Extraction of water-soluble constituents
- A23F5/262—Extraction of water-soluble constituents the extraction liquid flows through a stationary bed of solid substances, e.g. in percolation columns
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Description
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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~5~
21 O 2 2 4 Λ
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.
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.
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.
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 (1)
- Patentansprüche1. 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.109831/02895. 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.109831/0289
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