DE2161207A1

DE2161207A1 - Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform

Info

Publication number: DE2161207A1
Application number: DE19712161207
Authority: DE
Inventors: Zdzislaw Dr.-Chem.; Tomaszewska Zofia Pordab Dipl.-Ekon.; Swierczynski Antoni Dr.-Chem.; Michaluk Jerzy; Posen Pazola (Polen). P
Original assignee: Centraine Laboratorium Przemyslu Koncentratow Spozhywczych, Posen (Polen)
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1972-06-22
Also published as: RO62404A; NL152156B; DD95178A5; BG21187A3; NL7116717A; HU163501B; CH570771A5; ES397790A1; GB1356041A; YU34077B; FR2117895A1; YU305771A; SU439954A3; BE776541A; IT1048907B; FR2117895B1; CS164769B2; DE2161207B2

Description

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Oentralne Laboratorium Przemyslu 9· Dezember 1971 Koncentratow Spo&y wczych p_L

RZ/Br Poznan / Polen

Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform durch periodische, halbkontinuierliche b-^zw. kontinuierliche Wasserextraktion einer Mischung von gerösteten und gemahlenen Getreidekörnern, Zichoriewurzeln und anderen Eohstof f en und durch spezielle Nachbehandlung des erhaltenen flüssigen Extraktes sowie dessen Austrocknung in einen Sprühtrockner.

Die bekannten Herstellungsverfahren von Kaffeeersatzextrakt in Pulverform basieren auf dem bekannten Herstellungsverfahren von Bohnenkaffeeextrakt unter Verwendung von Extrakteuren und Sprühtrocknern. Der Extraktionsvorgang beruht darauf, daß die Rohstoff*- mischung im Gegenstrom mit Wasser im Temperaturbereiöh von 180° C extraliiert wird,

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In die Zusammensetzung der Getreidekaffeemischung gehen beträchtliche Mengen von makromolekularen Kohlehydratverbindungen ein, die in Form von Stärke, Dextrinen, Maltodextrinen und Pektin substanzen auftreten, wobei deren Menge von der Zusammensetzung des Gemisches und von der Art der Röstung der Rohstoffe abhängt. Der hohe Gehalt an makromolekularen Kohlehydratverbindungen bringt viele Schwierigkeiten im Extraktionsprozeß mit sich und erschwert erheblich das weitere Eindampfen, weil diese Substanzen infolge ihrer Quellung im Rohstoff und nachher im Extrakt dessen Viskosität erhöhen, wodurch die Durchflußleistung im Extrakteur reduziert und die Ausbeute am Endprodukt erniedrigt wird.

Bei Anwendung der bekannten Herstellungsverfahren zeichnet sich der erhaltene flüssige Getreidekaffee-Extrakt durch einen relativ niedrigen Gehalt an !Trockensubstanz etwa im Bereich von 20 bis 25 % und durch hohe Viskosität von 15 bis 30 cP aus.

Diese Eigenschaften lassen das Verdichten des Extraktes bis zu hohen, d.h. oberhalb von 30 % liegenden Gehalten an Trockensubstanz nicht zu , weil es die dabei inkommensurabel steigende Viskosität des Extraktes während des Eindickens verhindert. Dieser Umstand ist ein Grund dafür, das bisher der Verdickungsvorgang von Getriedekaffee-Extrakt praktisch nicht angewendet wurde und in don Sprühtrockner ein Extrakt mit relativ niedrigem

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Trockensubstanzgehalt gebracht wurde. Dies zwang zur Verwendung von Sprühtrocknern großer Leistung, die beträchtliche Mengen an Energie verbrauchten. Außerdem wurde festgestellt, daß die Endprodukte auf Milcheiweiß koagulierend wirkten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform unter Vermeidung der den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteilen anzugeben, das eine bedeutende Erniedrigung der Viskosität des Extrakts und eine vollständigerere Extraktion ermöglicht sowie die Leistung des Herstellungsverfahrens steigert und die Qualität des Endproduktes verbessert.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Abbau der Kohlehydratverbindung und der Erniedrigung der Extraktviskosität in der angefeuchteten Kaffeerohstoffmischung bzw. in deren Wasserextrakt. Dies erfolgt durch die Erregung einer enzymatischen Reaktion, die mit Hilfe eines eingeführten enzymatischen Präparates, welches amylolytische bzw. pektolytische Enzyme oder deren Mischung enthält, wobei der pH-Wert in den B-ereich von 4,6 bis 5,2 gebracht und dort gehalten wird.

Die pH-Korrektur wird durch Zugabe von beliebigen alkalisierend bzw. puffernd wirkenden anorganischen Substanzen oder von puffernden Verbindungen f wie Salzen organischer Säuren mit an-

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organischen Basen vorteilhaft durch Beimengung von Natriumzitrat vorgenommen. Die den pH-Wert korrigierende Substanz wird in die angefeuchtete Kaff eemi se hung vor deren Extraktion "bzw. direkt in den Extrakteur während des Extraktionsvorganges oder auch zum gewonnenen Extrakt nach Beendigung des Extraktionsvorganges zugegeben.

Der günstigste Verlauf der enzymatisehen Reaktion und der Extraktion selbst wird dann erzielt, wenn während des Extraktionsvorganges die Temperatur der Rohstoffmischung am Eingang des Extrakteurs und in dessen erster Zelle, d.h. dort, wo der konzentrierte flüssige Extrakt ein- und ausfließt, 65° G nicht übersteigt,, am günstigsten jedoch im Bereich von 40 bis 60° C liegt. Dagegen soll in den nachfolgenden Zellen des Extrakteurs, d.h. in Zuflußrichtung des extrahierenden Mittels die Temperatur allmählich erhöht werden, bis sie in der letzten Zelle über 100° C, am vorteilhaftesten jedoch zwischen 120 und 140° C liegt.

Die stufenweise Temperatursteigerung während der Extraktion sichert eine volle Verschleimung der makromolekularen Kohlehydratverbindungen.

Die Menge der beizumischenden enzymatischen Präparate hängt von der Aktivität des gegebenen Präparates ab und wird für die jeweilige Kaffeemischung experimentell ermittelt. Die beizumischende Menge muß so groß sein, daß in dem der enzymatischen Reaktion

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unterworfenen Extrakt innerhalb einer Stunde - "bei einer Temperatur von 50° G - mindestens eine 2 "bis 4-f ache Viskositätsabnahme eintritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für den Extrakt ions verlauf," für die Extraktausbeute sowie für die Qualität des auf diese Weise hergestellten Endproduktes sehr vorteilhaft. Das Anwenden der Beimengungen von Enzymen sowie die Erregung einer enzymatischen Eeaktion zusammen mit der pH-Wert Korrektur und der stufenweisen Temperatursteigerung in den einzelnen Zellen des Extrakteu rs in Zuflußrichtung des extrahierenden Mittels ( Wasser ) verursacht einen schnellen und effektiven Abbau der hochmolekularen Kohlehydratsubstanzen und erniedrigt dadurch mehrfach die Viskosität dieses Mittels, wodurch sine DurclfLuß- und Extraktionsfähigkeit vergrößert wird.

Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt man eine größere Leistung der Extraktionseinrichtung, eine im Verhältnis zum verbrauchten Ausgangsstoff erhöhte Extrakt ausbeute sowie einen, leistungsfähigerenund energiesparenden Verlauf der Extrakteindickung in Verdampfern vor der abschließenden Sprühtrocknung. Insbesondere hat sich eine Viskositätserniedrigung eines Extrakts mit 23 % Trockenmassegehalt mit einem Anfangswert von 16 cP bis auf 6 cP und einer anschließenden Eindickung, z.B. in VakuumcLampfifkbis zu 50 % Trockenmassegehalt als möglich erwiesen, was mit den bisher bekannten Verfahren nicht möglich war.

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Der nach dem erf indungsgemaßen Verfahren hergestellte Extrakt mit hohem Trockensubstanzgehalt zerstäubt leicht im Sprühtrockner und ergibt ein grobkörniges Pulverprodukt, welches sich durch vorzügliche organoleptische Eigenschaften und sehr rasches Lösungsvermögen in Flüssigkeit, z.B. in Wasser oder Milch, auszeichnet.

Das hergestellte Endprodukt weist keine koagulierende Wirkung auf Milcheiweiß auf.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Für eine Produktionsprobe nahm man 150 kg Getreidekaffeemischung, enthaltend geröstetes und gemahlenes Getreidekorn, Zichoriewurzeln und andere Beimengungen und befeuchtete sie mit einer wäßrigen Lösung von 2,1 kg Natriumnitrat. Dazu gab man 0,2 kg eines flüssige» enzymatischen Präparates mit amylolytischen und pekto-Iy ti sehen Enzymen. Nach dem Durchmischen wurde das Ganze zur Initiierung der enzymatischen Reaktion 60 Minuten bei einer Temperatur von ca. 35° G stehengelassen und dann in einen Extrakteur einer Extraktionsbatterie überführt. Dort extrahierte man diesen Einsatz mit Wasser im Durchflußverfahren bei einer anfänglichen Temperatur zwischen 4-5 und 70° 0, die nachher stufenweise in Jeder nächsten Batteriezelle in Richtung des Wasserzufluss es

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bis zur Erreichung von 118° C erhöht wurde. Die initiierte enzymatisch^ Reaktion verlief weiterhin nach Einbringung der Mischung in den Extrakteuer unter ständigem Zufluß des extrahierenden Mittels bei einem optimalen pH -Wert von ca. 4,6.

Das aus der Extraktionsbatterie entnommene Produkt in der Menge von 370 kg enthielt 23 % Trockensubstanz und hatte eine bei einer Temperatur von 20° C bestimmte Viskosität von 7 cP.

Zum Vergleich untersuchte man einen, auf bekannte Weise erzeugten, d.h. ohne Anwendung der pH-Wert Korrektur und ohne Zugabe von enzymatischen Präparaten erzeugten Extrakt, der eine Viskosität von 16 cP aufwies.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Extrakt wurde nachher sprühgetrocknet, wodurch 85 kg eines trockenen, lockeren Pulvers gewonnen wurden.

Beispiel 2

Es wurde der wäßrige Extrakt von Getreidekaffee in einer Menge von 370 kg genommen, der einen Trockenmassegehalt von 23 % sowie bei einer Temperatur von 20° C eine Viskosität von 15 cP und bei einer Temperatur von 50° C eine Viskosität von 7»7 d? aufwies.

Dieser Extrakt wurde bis auf 40° C erwärmt, wonach ihm eine konzentrierte wäßrige Lösung von 2,5 kg Natriumzitrat beigemengt wurde. Nach dem Durchrühren des Extraktes und der Festlegung

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seines pH-Wertes auf ca. 4,8 wurden ihm noch .0,2 kg eines enzymatischen Präparates zugesetzt. Danach ließ man das Ganze 5 Stunden lang stehen. Dann wurde der Extrakt in einem dünnschichtigen Vakuumverdampfer eingedickt, wobei bei verschiedenen Eindickungsstufen Proben entnommen wurden. Die Viskosität des derart gewonnenen Extraktes wurde untersucht und mit der eines auf bekannte Weise ohne pH Korrektur und ohne Zugabe von enzymatischen Präparaten hergestellten und unter Laborbedingungen eingedickten Extz'aktes verglüien.

Die Untersuchungsergebnisse sind in der unten aufgeführten Vergleichstabelle zusammengefaßt, in der das auf bekannte Weise erzeugte Produkt als Extrakt I und das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt als Extrakt II bezeichnet wurde.

Vergleichstabelle

Trockenmassegehalt Viskosität in cP bei der Temperatur 50° C im Extrakt Extrakt I Extrakt II

40 160 18

50 551 34,4

Der auf bekannte Weise erzeugte Extrakt I wies nach der Eindickung bis auf einen Gehalt von 40 bis 50 % an trockener Masse eine so hohe Viskosität auf, daß dadurch der Eindickungsvorgang

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unter Produktionsverhältnissen sehr erschwert und eine Zerstäubungstrocknung über die beim Trocknen von Kaffee-Extrakten üblicherweise verwendeten Druckdüsen ganz unmöglich war.

Dieser Extrakt I besitzt bei einer Temperatur von 20° C die ' Konsistenz einer dicken Paste.

Dagegen ließ sich der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Extrakt II sehr leicht bis auf einen Trockensubstanzgehalt von 40 bis 50 °/° eindicken und zeichnete sich durch eine flüssige Konsistenz sogar bei einer Temperatur von 10° C aus. Auch konnte er ohne Schwierigkeiten einer Sprühtrocknung unterworfen werden, woraus man 84,5 kg eines pulvrigen Trockenextraktes erhielt. Dieses Pulver hatte ausgezeichnete organoleptische Eigenschaften, die erforderliche Korngrößenverteilung ( Granul ierung) und eine schnelle Lösbarkeit in Wasser und in Milch.

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Claims

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PL 72O3

9. Dezember 1971

RZ/Br

Pat entansprüche

Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform durch, periodische, halbkontinuierliehe oder kontinuierliche Extraktion einer Mischung aus gerösteten und gemahlenen Getreidekörnera, Zichoriewurzeln und anderen Bestandteilen, gegebenenfalls unter nachfolgender Eindickung und durch Austrocknung des gewonnenen wäßrigen Extraktes in einem Sprühtrockner, dadurch gekennzeichnet, daß zur vollständigen Verschleimung und zum Abbau der makromolekularen Kohlehydratverbindungen sowie zur Verminderung der Extrakt-Viskosität der Rohstoffmischung und/oder des eingedickten Extrakts eine enzymatisch^ Reaktion - durch Zugabe einer amylolytische oder pektolytische Enzyme bzw. deren Mischung enthaltenden wäßrigen Lösung - initiiert und eine pH-Wertkorrektur bis zum Bereich von 4,6 bis 5»2 durchgeführt wird, wobei in der letzten Extraktionsphase eine den Wert von 65° C nicht übersteigende Temperatur gehalten wird, die anschließend in jeder nächsten Zelle der Extraktionsanlage in Zuflußrichtung des Extraktionsmittels stufenweise bis oberhalb 100° ^G gesteigert wird.

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2. Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Extraktionsphase eine Temperatur im Bezieh von 40 bis 60° C gehalten wird, die anschließend in jeder nächsten Zelle der Extraktionsanlage in Zuflußrichtung des Extraktionsmittels stufenweise bis in den Beräch von 120 bis 14-0° G gesteigert wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Korrektur durch Beimengung beliebiger anorganischer alkalisierend oder puffernd wirkender Substanzen oder durch den Zusatz puffernder Verbindungen, wie Salze organischer Säuren mit anorganischen Basen erfolgt, wobei das Zusetzen dieser Substanzen entweder zur benetzten Kaffeemischung vor der Extraktion oder direkt in den Extrakteur während des Extraktionsvorganges oder auch zum schon konzentrierten Extrakt nach der Extraktion erfolgen kann.
4. Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Korrektur durch Zugabe vOn Natrium-Zitrat erfolgt.

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