DE2161207B2

DE2161207B2 - Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform

Info

Publication number: DE2161207B2
Application number: DE19712161207
Authority: DE
Inventors: Herzy Michaluk; Zdzislaw Dr.-Chem. Pazola; Antoni Dr.-Chem. Swierczynski; Jerzy Szumala; Zofia Pordab Dipl.-Ekon. Tomaszewska
Original assignee: CENTRALNE LABORATORIUM PRZEMYSLU KONCENTRATOW SPOZHYWCZYCH POSEN (POLEN)
Current assignee: CENTRALNE LABORATORIUM PRZEMYSLU KONCENTRATOW SPOZHYWCZYCH POSEN (POLEN)
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1978-06-15
Also published as: RO62404A; NL152156B; DD95178A5; BG21187A3; NL7116717A; HU163501B; CH570771A5; ES397790A1; GB1356041A; YU34077B; FR2117895A1; YU305771A; DE2161207A1; SU439954A3; BE776541A; IT1048907B; FR2117895B1; CS164769B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Instant-Getreide-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform durch periodische, halbkontinuierliche bzw. kontinuierliche Wasserextraktion einer Mischung von gerösteten und gemahlenen Getreidekörnern, Zichoriewurzeln und anderen Rohstoffen und durch spezielle Nachbehandlung des erhaltenen flüssigen Extraktes sowie dessen Austrocknung in einem Sprühtrockner.

Die bekannten Herstellungsverfahren von Kaffee-Ersatzextrakt in Pulverform basieren auf dem bekannten Herstellungsverfahren von Bohnenkaffee-Extrakt unter Verwendung von Extrakteuren und Sprühtrocknern. Der Extraktionsvorgang beruht darauf, daß die Rohstoffmischung im Gegenstrom mit Wasser im Temperaturbereich von 70 bis 180⁰C extrahiert wird.

In die Zusammensetzung der Getreidekaffeemischung gehen beträchtliche Mengen von gerösteten makromolekularen Verbindungen ein, die sich von Stärke, Dextrinen, Maltodextrinen und Pektin ableiten, wobei deren Menge und Eigenschaften von der Zusammensetzung des gerösteten Gemisches und von der Art der Röstung der Rohstoffe abhängt. Der hohe Gehalt an makromolekularen gerösteten Verbindungen bringt viele Schwierigkeiten nicht nur im Extraktionsprozeß mit sich, sondern erschwert auch erheblich das weitere Eindampfen, weil diese Substanzen infolge ihrer Quellung im Rohstoff und nachher im Extrakt dessen Viskosität erhöhen.

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, daß bisher der Verdickungsvorgang von Getreidekaffee-Extrakt praktisch nicht angewendet wurde und in den Sprühtrockner ein Extrakt mit relativ niedrigem 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. Das getrocknete Produkt besaß während des Auflösens eine Tendenz zur Klumpenbildung und benötigte bis zur völligen Auflösung eine verhältnismäßig lange Zeit, meistens einige Minuten.

Aus der US-PS 13 49 000 ist ein Verfahren zur Dextrinierung von stärkehaltigen Materialien mittels Malz und anderen Enzymen bekannt. Dieses Material ist zur Herstellung von Kaffee-Ersatz bestimmt. Bei diesem Verfahren wird die einzige enzymatische Reaktion vor dem Rösten durchgeführt. Auf diese Weise erhält man Malzkaffee.

Aus der US-PS 15 44 649 ist ein Verfahren zur Umwandlung von Stärke in Maltose bei der Produktion von Kafl'eegetränken bekannt. Auch bei diesem Verfahren wird das nach der enzymatischen Reaktion erhaltene, Maltose enthaltende Gemisch, getrocknet und erst zum Schluß geröstet. Auch hierbei handelt es sich also um eine modifizierte Herstellung von Malzkaffee.

Aus der FR-PS 10 10 762 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kaffee-Extrakten, insbesondere auf Malz-Grundlage, bekannt, bei dem sowohl die enzymatische Reaktion als auch die Extraktion vor dem Rösten durchgeführt wird.

Schließlich ist aus der US-PS 22 82 139 ein Verfahren zur Herstellung von Kaffee-Extrakten bekannt, bei dem zwar eine Enzymbehandlung nach dem Rösten, jedoch nur während der Extraktion erfolgt.

Die benannten Verfahren besitzen die eingangs angegebenen Nachteile.

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 Extraktes sowie die Leistung des Herstellungsverfahrens steigert und die Qualität des Endproduktes verbessert, insbesondere die zu seiner Lösung benötigte Zeit verkürzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem

J5 Abbau der vorher gerösteten makromolekularen Verbindung und der Erniedrigung der Extraktviskosität aus geröstetem Getreidekaffee. Dies erfolgt durch die Zugabe eines enzymatischen Präparates, welches amylolytische bzw. pektolytische Enzyme oder deren

Mischung enthält. Der pH-Wert wird insbesondere in den Bereich von 4,6 bis 5,2 gebracht und dort gehalten.

Die pH-Korrektur kann durch Zugabe von beliebigen alkalisierend bzw. puffernd wirkenden anorganischen Substanzen oder von puffernden Verbindungen, wie Salzen organischer Säuren mit anorganischen Basen vorteilhaft durch Beimengung von Natriumeitrat vorgenommen werden. Die den pH-Wert korrigierende Substanz wird zum gewonnenen Extrakt nach Beendigung des Exiraktionsvorganges zugegeben.

so 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 unterworfenen Extrakt innerhalb einer Stunde — bei einer Temperatur von 50° C — mindestens eine 2-bis4fache Viskositätsabnahme eintritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für den Prozeßverlauf, für die Extraktausbeute sowie für die Qualität

bo des auf diese Weise hergestellten Endproduktes sehr vorteilhaft.

Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt man einen leistungsfähigeren und energiesparenden Verlauf der Extrakteindickung in Verdampfern vor der abschlie-

fa> ßenden Sprühtrocknung. Insbesondere hat sich eine Viskositätserniedrigung eines Extrakts mit 23% Trokkcnmassegehalt mit einem Anfangswert von 16cP auf 6 cP und einer anschließenden Eindickung, z. B. in

Vakuumverdampfern bis zu 50% Trockenmassegehalt als möglich erwiesen, was mit den bisher bekannten Verfahren nicht möglich war.

Der nach dem erfindungsgemäßen 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

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 50⁰C eine Viskosität von 7,7 cP aufwies. Dieser Extrakt wurde bis auf 40° C erwärmt, wonach ihm eine konzentrierte wäßrige Lösung von 2,5 kg Natriumeitrat beigemengt wurde. Nach dem Durchrühren des Extraktes und der Festlegung 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 Extraktes verglichen.

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
im Extrakt

Viskosität in cP bei
der Temperatur 50⁰C

Extrakt 1

Extrakt II

160
551

18

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 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 Konsitenz 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 (Granulierung) und eine schnelle Lösbarkeit in Wasser und in Milch.

Beispiel 2

Gerste wurde 72 Stunden in Wasser getränkt und danach 6 Tage lang gemälzt, so daß die Länge der

ίο Keime Vj bis ³At der Kornlänge betrug. Danach wurde das Material bis auf 4,5% Feuchtigkeit getrocknet, bei 170 bis 180° C geröstet und nach dem Abkühlen gemahlen.

75 kg des so erhaltenen Gutes wurden in einer

is Extraktionsanlage mit Wasser extrahiert, wobei in den ersten Stufen dieser Anlage eine Temperatur von 70° C, in den letzten Stufen von 110 bis 113° C angewandt wurde. Es wurden 180 kg Extrakt erhalten. Trockensubstanzgehalt 23%, pH 4, Viskosität 8,84 cP bei 20⁰C.

Dieser Extrakt wurde in zwei gleiche Teile geteilt. Der erste Teil wurde direkt in einer Vakuumanlage eingedampft. Zum zweiten Teil (90 kg) des Extraktes wurden 145 g Natriumbicarbonat und 36 ml eines amylolytischen Enzyms zugegeben, dann wurde das Ganze durchgemischt und drei Stunden bei 40° C in Ruhe gelassen. Danach betrugen der pH-Wert 4,8 und die Viskosität 5,48 cP bei 20° C. Das so erhaltene Produkt wurde im Vakuum eingedampft.

Trockensubstanz	Viskosität cP	bei 50°	C
gehalt im Extrakt
%	Extrakt ohne	Enzym	- Extrakt mit
	behandlung nach	Enzymbehandlung
	dem Rösten	nach dem Rösten
30	27,1	13,6
40	73,5	27,2
50	168,7	59,0

Der nicht enzymatisch behandelte Extrakt eignete sich zum Sprühtrocknen nur bis zu einem Trockensubstanzgehalt von 30%. Die höher konzentrierten Produkte waren zu viskos.

Dagegen konnte der enzymatisch behandelte und bis zu 50% Trockensubstanz enthaltene Extrakt ohne weiteres sprühgetrocknet werden.

Ein Teelöffel· des Pulvers, welches aus dem nicht enzymatisch behandelten Extrakt erhalten worden ist, löste sich in 100 ml heißem Wasser während 40 Sekunden.

Ein Teelöffel des Pulvers aus enzymatisch behandeltem Extrakt löste sich in 5 Sekunden.

Vergleich gegenüber dem Stand der Technik

Infolge der Andersartigkeit, die das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung kennzeichnet, unterscheidet sich das Endprodukt von bekannten Produkten, die anstelle eines Mangels eines Herstellungsbeispiels für Getreidekaffee-Extrakt nicht herstellbaren Vergleichsproduktes das Verfahren gemäß der US-PS 22 82 139 für einen Vergleich herangezogen wurden, insbesondere

a) durch einen höheren Gesamt-Kohlenhydratgehalt sowie

b) durch einen beträchtlich höheren Gehalt an Dextrinen und reduzierenden Zuckern (vor und nach der Inversion), wie in der folgenden Tabelle I zahlenmäßig belegt.

Tabelle I

Kohlenhydratgehalt und pH-Wert des erfindungsgemäß hergestellten Getreidekaffee-Extraktes in Vergleich zu verschiedenen bekannten Produkten.

Getreidekaffee-Extrakt

Trockensubstanz

pH-Wert Zucker, berechnet als Glucose¹)

insgesamt vor nach

nach Hydro- Inversion Inversion
lyse

Dextrine

Erfindungsgemäß her	98,2	4,76	72,1	19,7	28,7	28.8
gestellter Getreide	97,42	4,68	74,3	19,0	28,5	31,0
kaffee-Extrakt (Polen)	97,52	4,56	74,22	16,63	24,45	34,55
Nr. 1	98,46	4,64	72,17	18,14	25,94	39,65
Nr. 2	98,36	4,95	77,16	18,46	33,49	39,47
Nr. 3	94,59	4,15	60,52	11,94	16,15	16,46
Nr. 4	96,5	4,22	65,96	14,64	19,36	18,06
Nr. 5	95,62	4,39	62,73	14,75	29,77	11,09
Handelsprodukt I
Handelsprodukt II
Handelsprodukt III

¹J Bestimmt nach der Schoerla-Regenbogen-Methode.

Mit den chemischen Veränderungen des Extraktes ist die Erniedrigung seiner Viskosität eng verbunden.

Diese Eigenschaft bedingt auch eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens, insbesondere bei folgenden Produktionsstufen: Filtrieren, Pumpen, Eindicken des Extraktes und seine Zerstäubung bei der Sprühtrocknung.

Das auf diese Weise vereinfachte Verfahren ermöglicht das Eindicken des Extraktes bis auf über 50% Trockensubslanzgehalt, was eine bedeutende Energieeinsparung mit sich bringt und nach den bisher bekannten Verfahren nicht möglich war.

Neben der Einführung neuer, bisher bei der 3d Herstellung von Getreidekaffee-Extrakten unbekannter Verfahrenselemente, ermöglichte das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Erzielung unerwarteter Qualitätsmerkmale des Endproduktes, darunter beträchtlich bessere Instant-Eigenschaften, als dies bisher möglich war. Die hauptsächlichen Instant-Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Produktes sind aus der folgenden Tabelle II ersichtlich, in der Vergleichsdaten über die Geschwindigkeiten der Benetzbarkeit und Löslichkeit verschiedener Getreidekaffee-Extrakte angegeben sind.

Tabelle II

Physikalische Eigenschaften des
Vergleich zu bekannten Produkten

erfindungsgemäß hergestellten Getreidekaffee-Extraktes im

Getreidekaffee-Extrakt

Viskosität in cP bei Zeit bis zur Benetzung Zeit bis zur
20°C (20°/oige Lösung) in Sek. (0,5 g in Auflösung in Sek.

Gefäß v. 50 mm Breite (0,1 g in 70 ml bei
bei 20⁰C)I) 20°C)2)

Erfindungsgemäß herge	3,80	1,7	80
stellter Getreidekaffee-
Extrakt (Polen)
Handelsprodukt I	9,66	8,5	195
Handelsprodukt II	7,7	>90	185
Handelsprodukt III	—	>90	—
Handelsprodukt IV	-	>90	—

ι) Nach DoanDu, H. D. Tscheuschner: Elektrisches Meßverfahren zur Bestimmung

der Lösegeschwindigkeit von Instant-Kaffee-Ersatz-Pulver in »Die Lebensmittelindustrie«,

1973, Seite 167-170.
²) Eigene angepaßte Reflexionsmethode nach L. Pfalzer, W. Bartusch, R. Heiss

in »Die Benetzungseigenschaften agglomerierter Pulver in Abhängigkeit von ihrer Struktur«,

Gordian, 1974, Seite 82-83.

Diese aus der Tabelle II ersichtlichen vorteilhaften und bisher nicht erzielbaren Instant-Eigenschaften des nach dem Verfahren gemäß der Patentanmeldung hergestellten Produktes bewirken nicht nur ein vereinfachtes Zubereiten des Getränkes im Haushalt (auch in kalter Milch), sondern erweisen sich als besonders

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günstig in der Gemeinschaftsverpflegung, d. h. beim Zubereiten des Getränkes in großer Menge, sowie bei der Anwendung in Gelränke-Automaten.

Eine zusätzliche günstige Eigenschaft des erfindungsgemäß hergestellten Produktes, die sich aus der

angewandten pH-Korrektur ergibt, ist die Geschmacksverbesserung und die Beseitigung der koagulierenden Wirkung auf Milcheiweiß (beim Zubereiten in heißer Milch).

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Instant-Kaffee-Surrogat-Extrakt in Pulverform, wobei man das Ausgangsprodukt, gegebenenfalls nach einer enzymatischen Behandlung, röstet und extrahiert und den Extrakt trocknet, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrakt nach der Extraktion mit einer wäßrigen Lösung behandeilt wird, die amylolytische oder pektolytische Enzyme bzw. deren Mischung enthält, und die eine pH-Wert-Korrektur bis zum Bereich von 4,6 bis 5,2 gewährleistet.