DE2521318A1

DE2521318A1 - Verfahren zur herstellung eines kaffeearoma-materials

Info

Publication number: DE2521318A1
Application number: DE19752521318
Authority: DE
Inventors: Saul Norman Katz; James Patrick Mahlmann; James Meinhold; Dennis Ted Siedlecki
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1975-05-13
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE2521318C2; JPS6010690B2; SE424803B; CH602020A5; GB1499756A; JPS50157565A; FR2271774B1; FR2271774A1; AU8029875A; SE7505549L; ES437045A1

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EiSHOLD FUiS VON KREISLER KELLER SELTING

' PATENTANWÄLTE

/ Dr.-Ing. von Kreisler + 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Kö|n Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

Pu/Ax 5 Köln ι 12. Mai 1975

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

GENERAL FOODS CORPORAT-ION 250 North Street, White Plains, N.Y. (U.S.A.)

Verfahren zur Herstellung eines Kaffeearoma -Materials

In der DT-PS (Patentanmeldung P 23 54 525.7-41)

wird ein Verfahren zur Kondensation der Aromagase, die während des Mahlens von frischem Röstkaffee frei werden, in einem stehenden Kratzkühler, der mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird, vorgeschlagen. Die kondensierten Qja.se werden am Botlen des Wärmeaustauscher in Form eines Reifs oder Schnees aufgefangen, und dieser Reif wird mit einem flüssigen Glycerid gemischt und kann dann mit einem Kaffee-Extrakt vor dem !Trocknen des Extrakts (z.B. vor der Gefriertrocknung) oder mit einem löslichen Kaffeepulver kombiniert werden.

Das Mahlgas, d.h. das Gas, das aus gerösteten ganzen Kaffeebohnen freigegeben wird, wenn ihre innere Zellstruktur beispielsweise während des Mahlens der Kaffeebohnen zerrissen wird, und das aus den zerrissenen und/ oder zerkleinerten Bohnen weiterhin für eine kurze Zeit danach entwickelt wird, ist seit langem als äußerst erwünschtes natürliches Kaffee-Aroma erkannt worden. Das Auffangen und die Stabilisierung dieses Aromas er-

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i(022t) 234541-4 · Telex.-8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln

,wiesen sich jedqch als schwieriges Unterfangen, besonders wenn dies in einer großtechnischen Anlage zur • Herstellung von löslichem Kaffee geschehen soll.

Die Verwendung von Mahlgas als Mittel zur Steigerung des* Aromas von löslichem Kaffeepulver im Gefäß wird in der US-PS 3 021 218, wo der Kopfraum des Gefäßes aromatisiert wird, und in der US-PS 2 306.061, wo die Aromastoffe des Mahlgases auf gekühltem löslichem Kaffeepulver kondensiert werden, beschrieben. Die Verwendung von Kondensaten des Mahlgases, die einem flüssigen Extrakt zugesetzt und getrocknet werden, um ein verbessertes Aroma des Getränks in der Tasse bei Auflösung des Pulvers in heißem Wasser zu erzielen, wird. in der US-PS 3 244 533 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift wird Kaffeeöl im Extrakt homogenisiert, worauf kondensierte Aromastoffe des Mahlgases zugesetzt werden. Kondensiertes Mahlgas in Form eines Reifs kann mit einem flüssigen Glycerid gemischt werden. Das Gemisch kann dann einer Behandlung zur Entfernung von überschüssigem Wasser, z.B. durch Zentrifugieren, unterworfen werden, bevor es flüssigem Kaffee-Extrakt (z.B. einem löslichen Pulver) zugesetzt wird. ,

Der Zusatz der kondensierten Aromaten zu einem Glyceridmaterial·ist ein bekanntes Verfahren, bei dem versucht wird, die Aromaten zu stabilisieren. Glyceride wie j Kaffeeöl, leer schmeckende Pflanzenöle und Triacetin I erwiesen sich als besonders gut geeignet für diesen 'Zweck, jedoch können auch andere Öle und niedrigschmelzende Fette verwendet werden. Es ist jedoch erwünscht, eine maximale Menge der Aromastoffe in dem als Träger dienenden Glycerid zu fixieren, da hierdurch ein Aromaverlust minimal gehalten und die Glyceridmenge, die in das lösliche Kaff eiprodukt eingearbeitet wird, um eine Aromatisierung in einem gewünschten Grade zu erzielen, vermindert würde.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kaffee-Aromaniaterial, das Kaffeefeststoffen zugesetzt werden kann. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen aromahaltigen Reif mit Kohlendioxydgehalt aus einem das Aroma enthaltenden Gas kondensiert, den Reif in ein Druckgefäß gibt und unter Druck, während das Gefäß von der Atmosphäre abgeschlossen ist, mit einem flüssigen Glycerid in einer Menge von 1 g Glycerid/0,5 bis 6 g Reif in Berührung bringt, den Druck mit einer Geschwindigkeit, bei der die Bildung von flüssigem Kohlendioxyd vermieden wird,·entspannt und ein Glyceridmaterial, das das Kaffee-Aroma enthält, gewinnt.

Der Druck beträgt vorzugsweise wenigstens 7 kg/cm , um das Glycerid im flüssigen Zustand zu erhalten oder zu halten. Die Temperatur des Gefäßes wird vorzugsweise auf wenigstens Umgebungstemperatur (d.h. 16⁰C) erhöht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Innentemperatur des Gefäßes auf über 87,8⁰F (31⁰C) erhöht, wobei eine Temperatur von 90° bis 120⁰P (32-49°C) besonders bevorzugt wird.

Der Inhalt kann wenigstens eine Stunde unter Druck gehalten werden. Bei der gebräuchlichsten Ausführungsform

werden Reif und Glycerid gemeinsam in das Gefäß.gegeben, bevor dieses erwärmt wird. Durch Zufuhr von Wärme kann j ein Innendruck von wenigstens 49 atü und eine Innen- · temperatur, die über der Gefriertemperatur des Glycerids^ liegt, eingestellt werden. Der Druck wird gewöhnlich mit einer Geschwindigkeit entspannt, bei der das Glycerid im flüssigen Zustand gehalten wird. Die Wärme kann mit Hilfe eines Wasserbades zugeführt werden.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird das Prinzip der Verflüssigung ausgenutzt, um die Absorption der Aroma- und Geschmacksstoffe, die in dem zum Reif kondensierten Gas enthalten sind, durch ein flüssiges oder verflüssig-

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tes Glycerid zu /steigern. Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet

sich zum Fixieren von Aromastoffen, die in einem aromahaltigen Gas enthalten sind, das einen hohen (z.B. über 80 Gew.-$) KohlendiOxydgehalt hat und als aromahaltiger Reif kondensiert worden ist. Die Erfindung wird insbesondere im Zusammenhang mit dem Mahlgas von Kaffee "beschrieben, jedoch können auch andere aromabaltige Gase mit hohem Kohlendioxydgebalt, z.B. das Abgas von Kaffee-Perkolatoren und Kaffeeröstern, im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Das Verfahren, das als einfaches ; Chargenverfahren in einem einzigen Druckgefäß oder ■ halbkontinuierlich im Gegenstrom in einer Batterie von j

Druckgefäßen durchgeführt werden kann, schaltet die ! Notwendigkeit von umständlichem Mischen des durch Kon- _; densieren des Gases erhaltenen Reifs mit dem flüssigen \ oder verflüssigten Glycerid aus. Dieses Mischen erwies ! sich bei großtechnischem Betrieb als störend und umständlich, da durch Berührung zwischen dem kondensierten Reif und dem Glycerid das letztere schnell gefriert so daß gleichmäßiges Mischen der beiden Komponenten sehr schwierig wird. Wenn man aas Gemisch der Erwärmung auf einen Punkt überläßt, bei dem das Glycerid 'als Flüssigkeit vorliegt, entweichen viele der erwünschten kondensierten Aromastoffe in die Atmosphäre.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der aus Aromastoffen und Kohlendioxyd bestehende Reif, der aus einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Kratzkühler erhalten werden kann, zusammen mit einem Glyoeridmaterial in einem Gewichtsverhältnis von Reif zu Glycerid von etwa 0,5:1 bis 6:1 in ein Druckgefäß gegeben. Das Gefäß wird von der Atmosphäre isoliert und der Inhalt des Gefäßes kontinuierlich mit Wärme beispielsweise mit einem Wassermantel beaufschlagt. Die Wärme wird in solchen Mengen zugeführt, daß die Temperatur des Glyce-

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rids über seinen' Erstarrungspunkt erhöht wird. Vorzugsweise erreicht der Inhalt des Druckgefäßes wenigstens Raumtemperatur. Mit steigender Temperatur des Kohlendioxydreifs wird eine gasförmige Kohlendioxyüphase mit steigendem Druck ausgebildet, und sobald die Temperatur über-56,3°C steigt, geht das verbleibende kondensierte Kohlendioxyd aus der festen Phase in eine flüssige Phase· über. Sobald die Temperatur des Inhalts des Gefäßes den Erstarrungspunkt des Glycerids übersteigt, werden die Aromaten leicht im flüssigen Glycerid gelöst. Es kann zweckmäßig sein, den Inhalt des Gefäßes bei einer bestimmten Temperatur über dem Erstarrungspunkt des Glycerids zu halten, um die Kontaktzeit zwischen dem flüssigen Glycerid und den Aromastoffen um eine Stunde oder mehr zu verlängern. Bei der Ausführungsform, bei der die Bildung von flüssigem COp ausdrücklich vermieden wird, wird die Temperatur des Inhalts auf einen ' Wert über 31⁰C erhöht. Bewegung des Inhalts des Gefäßes, z.B. mit Hilfe eines Innenrührers, kann ebenfalls zweckmäßig sein, um die Absorption der Aromastoffe durch das flüssige Glycerid zu steigern. Es erwies sich ferner als vorteilhaft, die Reifmenge, die zusammen mit dem Glycerid in das Gefäß gegeben wird, auf einen Wert zu regeln, bei dem keine verflüssigte aromahaltige COp-Phase bei der Temperatur, auf die der Inhalt des Gefäßes'

schließlich erhöht wird, vorliegt. Es ist jedoch trotzdem erwünscht, eine gesättigte Gasphase im Gefäß zu bilden. Es kann zweckmäßig sein, eine flüssige aromahaltige COp-Phase zu vermeiden, da es möglich ist, daß ein Teil der Aromastoffe in der flüssigen COg-Phase löslicher ist als in der flüssigen GIyceridphase.

Anstatt das Glycerid gleichzeitig mit dem Reif in das Gefäß zu geben (d.h. vor der Zufuhr von Wärme zum Gefäß), ist es auch möglich, den Reif im Gefäß der Erwärmung beispielsweise über den Erstarrungspunkt, des Glycerids

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zu überlassen, bevor das Glycerid in das Gefäß gegeben
wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann im einfachen
Chargenbetrieb in einem einzelnen Druckgefäß oder halbkontinuierlich im Gögenstrom in einer Batterie von Druck-

gefäßen durchgeführt werden.

Nachdem der Reif und das Glycerid im Gefäß- die gewünschte Temperatur, vorzugsweise etwa Raumtemperatur erreicht
haben, und möglicherweise nach einer Verweilzeit wird
der Druck im Gefäß langsam, vorzugsweise isothermal entspannt, wobei darauf geachtet wird, daß die Temperatur
nicht unter den Erstarrungspunkt des Glycerids fällt„ ; Das erhalten« Glycerid enthält mehr als die doppelte j Menge von Aromastoffen im Vergleich zu der Menge, die
durch Mischen der beiden Komponenten von Hand bei Normaldruck erzielt wird. Das aromatisierte Glycerid sollte ! dann normalerweise einer Behandlung zur Entfernung von ι

überschüssigem Wasser beispielsweise durch Zentrifugieren

unterworfen werden. !

Im allgemeinen erwies sich die Zusammenführung des zum
Reif kondensierten Gases und des Glycerids in einem j isolierten Druckgefäß in der vorstehend beschriebenen ! Weise als !zweckmäßiges Verfahren zur Steigerung der
Konzentration der im Glycerid fixierten Aromaten, jedoch ; ermöglichen gewisse hier genannte Endtemperaturen und j Drücke (z.B. 21⁰C und 60 atü) die Anwesenheit von flüssigem Kohlendioxyd. Bedingungen, die die Anwesenheit
von flüssigem COp im Druckgefäß zulassen, lassen auch
gemäß den Gleichgewichtsverteilungsbedingungen auf der
Basis komplexer Beziehungen zwischen Dampfdruck, Löslichkeiten und chemischem Potential die Auflösung eines
Teils der Aromastoffe ßea Mahlgases in der flüssigen
COp-Phase zu. Wenn ein Druckgefäß, das eine aromahaltige
flüssige COp-Phase enthält, entspannt und abgeblasen
wird, gehen fast alle erwünschten organischen Stoffe,

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die im flüssigen COp gelöst sind, gleichzeitig mit über, d.h. sie gehen im Ahzugsgas verloren. Zwar kann dieses
Abzugsgas in das System zurückgeführt werden, jedoch

gehen erwünschte Aromastoffe verloren. ■

Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung demgemäß
auf eine Arbeitsweise gerichtet, der die kritischen
Eigenschaften von Kohlendioxyd zu Grunde liegen, und
bei der die COg-Flüssigphase entfernt wird' und die , Auflösung von zusätzlichen Aromaverbindungen in den im : Druckgefäß vorhandenen verbleibenden Phasen (Wasser, j flüssiges Glycerid und gasförmiges CO₂) möglich ist. i

Die Entfernung von flüssigem CO₂. das ein gutes Lösungsmittel für nicht-polare oder nur wenig polare Verbin-" j düngen ist, ist erwünscht, da es mit der flüssigen ,

Glyceridphase für viele der erwünschten Aromastoffe, i z.B. Mercaptane und langkettige Aldehyde, konkurriert, j Da flüssiges COp oberhalb der kritischen Temperatur von J 31⁰C nicht zu existieren vermag, ist es bei dieser Aus- '■■

führungsform erforderlich, daß der Reif und die flüssige Glyceridphase im Druckgefäß bei einer Temperatur ober- \ halb von 31°C, vorzugsweise im-Bereich von etwa 32 bis
49°C zusammengeführt werden und daß das Gefäß dann j langsam, vorzugsweise isothermal entspannt und abge- ; blasen wird, so daß kein flüssiges CO₀ gebildet wird. j

■ l

Das aromatisierte Glycerid, das selbst ein Handelspro- ι dukt ist, kann gelagert oder mit Kaffeefeststoffen ent- j weder in Form von trockenem löslichem Kaffee, z.B. durch übliche "Sprühplattierung" (Umhüllen der Peststoffe | durch Aufsprühen) oder nach beliebigen Verfahren, die
in der US-PS 3 769 032 beschrieben werden, oder mit
einem flüssigen Kaffee oder kaffeeartigen Extrakten vor
dem Trocknen des Extrakts kombiniert werden. Das aroma- j tisierte Glycerid kann beispielsweise durch Gefrieren j verfestigt und beispielsweise durch Mahlen zerkleinert '

werden, bevor es mit dem löslichen Kaffeepulver gemischt

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oder mit einem flüssigen Kaffee-Extrakt oder einem Wassereiakristalle enthaltenden Kaffee-Extrakt, wie in der US-PS 3 809 770 der Anmelderin beschrieben, oder mit einer teilweise gefrorenen Tafel aus Kaffee-Extrakt vereinigt wird, wie in der US-PS 3 809 766 der Anmelderin beschrieben.

Das Mahlgas läßt sich am leichtesten gewinnen, indem die Mühlen, z.B. großtechnische Mühlen, eingeschlossen oder unter einer Haube gehalten werden. Die aus dem ^: gemahlenen Kaffee frei werdenden Gase können mit einer Pumpe oder einem Kreiselgebläse entfernt werden. Zusätzlich kann, falls gewünscht, ein Strom eines vorzugsweise feuchtigkeitsfreien Inertgases verwendet werden, um das Gas vom Kaffee abzutreiben und den Mahlvorgang in einer im wesentlichen inerten Atmosphäre stattfinden zu lassen. Ein solches Verfahren wird in der US-PS j 2 156 212 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die | während des Röstens entwickelten und abgegebenen Gase ί gesammelt, jedoch ist dieses Verfahren in gleicher Weise' auf das Auffangen der Gase anwendbar, die während des Mahlens oder während des Zerreißens der Zellen von

frisch gerösteten ganzen Kaffeebohnen entwickelt werden.^ Wenn mit einer Pumpe abgesaugt wird, kann es zweckmäßig ' sein, das Gas vor der Pumpe zu kühlen, so daß die durch \ das Pumpen zusätzlich erzeugte Wärme die im Gas enthaltenen Aromastoffe nicht schädigt oder abbaut.

Das entwickelte Gas besteht chemisch weitgehend (d.h. zu mehr als 90 Gew.-$>) aus Kohlendioxyd zusammen mit Wasserdampf und den charakteristischen aromatischen Bestandteilen von Röstkaffee. Die Feuchtigkeitsmenge im j Gas kann durch Verwendung von· feuchtigkeitsarmem Rohkaffee, durch Rösten unter trockenen Bedingungen und durch Verwendung von weitgehend trockenen Abschreckmedien gesenkt werden. Das entwickelte Gas wird vorzugsweise durch einen ersten Kühler geführt, wo es auf eine \

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Temperatur zwischen 2° und 10 C gekühlt wird, und wo wesentliche Wassermengen entfernt werden. Das verhältnismäßig feuchtißkeitsarme Gas wird dann einem ummantelten stehenden Kratzkühler zugeführt, der mit einem Flüssiggas als Kältemittel gekühlt wird. ;

Vorzugsweise wird der Wärmeaustauscher mit flüssigem Stickstoff gekühlt und die in den Wärmeaustauscher strömende Gasmenge im Bereich von .etwa 3»O5 "bis 15,15 1/ Minute/dm Wärmeaustauschflache gehalten. Das vom Kühlsystem abgegebene Stickstoffgas ist als Inertgasstrom brauchbar, der an anderer Stelle des Verfahrens zur Herstellung von löslichem Kaffee, z.B. zum Abtreiben ', des Mahlgases aus den Mühlen .oder beim Verpacken des j löslichen Kaffees unter Inertgas verwendet werden kann.

•Das die Aromastoffe enthaltende Gas wird zu einem Reif j

oder Schnee kondensiert, wenn es mit der Wärmeübertragungswand des Kondensators in Berührung kommt. Der Reif wird von der Wand des Kühlers entfernt und für die-j anschließende Zugabe zu einer flüssigen Glyceridphase j aufgefangen. Der Reif kann kurzzeitig ohne nachteilige Veränderung bei tiefen Temperaturen, z.B. bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff gehalten werden, jedocbJ wird er vorzugsweise sofort mit einem Glycerid gemäß der Erfindung gemischt. Das Glycerid, vorzugsweise Kaffeeöl oder ein Pflanzenöl mit leerem Geschmack, z.B. Baumwollsaatöl, Maisöl oder Kokosnußöl, wird mit dem Reif in einer Menge von etwa 0,5 bis 6 g Reif, vorzugsweise etwa 1 bis 4 g Reif/g Glycerid zusammengegeben.

Gemäß der Erfindung werden das zum Reif kondensierte Mahlgas und die flüssige Glyceridphase in einem Druckgefäß zusammengegeben. Die Menge des zugesetzten Mahlgases wird normalerweise so gewählt, daß eine ungesättigte COp-Dampfphase vermieden wird. Wärme wird dem Reif im Gefäß beispielsweise mit Hilfe einea bei 24 bis

Γ Λ Λ Λ V rt /

29⁰C gehaltenen Wassermantels zugeführt, um den Reif des Mahlgases zu sublimieren und einen Druck im Kopfraum auszubilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Temperatur im Wassermantel 32 bis 49 C, wobei ein Druck im Kopfraum von mehr als 75,19 kg/cm bei 51⁰C entsteht. Bei etwa 5;27 kg/cm findet Phasen·- wechsel des festen CO₂ zu flüssigem CO₂ statt. Die Temperatur, die diesem Phasenwechsel entspricht, beträgt -57°C (genau -56,6⁰C). Unter diesen Bedingungen liegen .Wasser und etwaiges vorhandenes Glycerid und ein Teil der organischen Aromastoffe im festen Zustand vor. Die Temperatur des Inhalts des Gefäßes wird auf einen Punkt oberhalb des Erstarrungspunktes des Glycerids, vorzugsweise auf ungefähr Raumtemperatur erhöht. Bei dieser j Temperatur diffundieren die Aromastoffe des Mahlgases und stellen ein Gleichgewicht zwischen der CO₂-, i Glycerid- und Wasserphase ein, die im Druckgefäß vor- i handen sein können* Bei einer Ausführungsform sollten j Temperaturen oberhalb von etwa 29°C vermieden werden, j da eine nachteilige Yeränderung oder ein ^Abbau der j Aromastoffe des Kaffees die Folge sein kann. Schnelles ' Erhitzen des Inhalts des Gefäßes auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes des Glycerids kann zweckmäßig sein, um die Zeit, während der flüssiges Glycerid vorhanden ist, zu verlängern. Der durch den Reif im Gefäß entwickelte Enddruck sollte über 7 atü, 49 atü liegen, um einen erheblichen Teil der verdampften Aromastoffe zu verflüssigen und die Auflösung eines Teils dieser verflüssigten Aromastoffe im Glycerid zu bewirken. Nachdem der Inhalt des Gefäßes die gewünschte Temperatur erreicht hat, und möglicherweise nach einer Gleichgewichtseinstellungszeit bis zu mehreren Stunden wird der Druck langsam und vorzugsweise so entspannt, daß das Glycerid im flüssigen Zustand gehalten wird. Gemäß der Erfindung wird isothermale Entspannung für

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die beste Methode gehalten. Da das Entspannung3gas ; erwünschte Aromastoffe enthalten kann, ist es möglich,
das Gas zurückzuführen oder die im Entspannungsgas enthaltenen Aromastoffe zu gewinnen. \

Wie bereits erwähnt, ist ein entscheidend wichtiges ; Merkmal einer Ausführungsform der Erfindung die Verhinderung von flüssigem GOp, das ein gutes Lösungsmittel
für viele Aromastoffe ist. Durch Erhöhen der Temperatur
des Inhalts des Gefäßes auf über 31⁰C, vorzugsweise
auf eine Temperatur zwischen etwa 32 und 49⁰C, die : kritische Temperatur von flüssigem COp, wird die An- ; Wesenheit von flüssigem COp ausgeschlossen,, und demzu- : folge werden zusätzliche Aromastoffe zwangsweise auf i die verbleibenden drei Phasen, d.h. Wass-er, Glycerid j

und gasförmiges COp, aufgeteilt. !

j Das Gefäß kann länger als eine Stunde bei überkritischen, COp-Bedingungen gehalten werden, um Gleichgewicht zu ! erreichen und die Absorption von Aromastoffen durch die ' flüssige Glyceridphase zu maximieren. Anschließend wird
das Gefäß, wie vorstehend beschrieben, langsam entspannt und abgeblasen, wobei darauf geachtet wird, daß
die Bildung von flüssigem COp verhindert wird. Das
Entspannen kann vorgenommen werden, indem das Gefäß
durch ein Stück Schlauch von kleinem Durchmesser, dessen Länge einen genügenden Druckabfall ergibt, um einen ί

schnellen Druckabfall im Gefäß zu verhindern, abgeblasen wird. Vorzugsweise wird das Entspannen isothermal vorgenommen.

Das Entspannungsgas enthält Aromastoffe wenigstens in
einer geringen Konzentration, und es wäre natürlich
wiederum möglich, diese Aromastoffe zurückzuführen oder
zu gewinnen.

Wie bereits erwähnt, kann die Bildung von flüssigem

COp Probleme aufwerfen. Als Alternative oder zusätzlich '

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zu der Methode, die "bereits zur Lösung des besonderen Problems beschrieben wurde, kann ein Rückfluß hinter dem Druckgefäß vorgesehen werden.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird das Druckgefäß direkt, z.B. durch einen offenen Abzug, mit einer aufgesetzten Füllkörperkolonne und einem über der Kolonne angeordneten Teilkondensator verbunden. Ein Druckregler oder Mengenregler für das Gas" wird dem Kühler vorgeschaltet und dient gewöhnlich als Mittel zur Isolierung des Druckgefäßes von der Atmosphäre. Anstatt das Druckgefäß direkt in die Atmosphäre zu entspannen ^; und abzublasen, wo die Aromastoffe verloren gehen, durchläuft das siedende CO₉ eine Füllkörperkolonne, in der ^: flüssiges COp aus dem Teilkondensator im Rückfluß geführt wird. Durch den Kontakt zwischen dem gasförmigen CO₂ und dem im Rückfluß geführten flüssigen CO₂ in der Kolonne wird die flüssige Phase an Aromastoffen ange- : reichert. Während die Konzentration an Aromastoffen in der flüssigen COp-Phase im Druckgefäß steigt, geht wenigstens ein Teil, dieser Aromastoffe in die flüssige G-lyceridphase über. Durch diese Arbeitsweise können aomit die Aromastoffe in^höherer Konzentration im Glycerid fixiert werden. j

Während -der Druckentspannung wird im Kühler ein Teil der aromahaltigen Gase (hauptsächlich COp), die aus dem [ Druckgefäß entweichen, verflüssigt, und das Kondensat wird durch die Füllkörperkolonne in das Druckgefäß zu- : rückgeführt. ;

Die Abbildung zeigt im Querschnitt -ein Druckgefäß, das ' mit Mitteln zum Rückfluß unter hohem Druck ausgestattet ist. Ferner werden die verschiedenen Phasen veranschaulicht, die im Druckgefäß vorliegen können. j

ι Die dargestellte Vorrichtung eignet sich für die char- ■ genweise Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfin-

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dung. Die Abbildung veranschaulicht den Zustand, der ; beim Gleichgewicht vorliegen würde, wenn der Inhalt des Druckgefäßes 1 eine Temperatur von etwa 21⁰C hat und ■ unter einem Druck von etwa 60,1 kg/cm steht. Das Druckgefäß 1 ist von einem Wassermantel 2 umgeben und mit ; einem Austritt versehen, der direkt mit einer Füllkör- '. perkolonne 3 in Verbindung steht. Der Teilkondensator 4 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß ein flüssig-es ■ Wärmeübertragungsmedium, z.B. Sole oder Wasser von -1° , bis 4,4⁰C, im Gegenstrom geführt werden kann. Ein Druck- ; regler 5 regelt den Austritt des Gases aus dem System und kann aus einem einzelnen Auf-Zu-Ventil und einer i Kapillare oder einem Rohr von kleinem Durchmesser be- j stehen, das für einen genügenden Druckabfall sorgt, um | einen schnellen Druckabfall im Gefäß zu verhindern.

Der Inhalt des Gefäßes ist in vier verschiedenen Phasen dargestellt, nämlich als untere Wasserphase 6, als flüssige Glyceridphase 7» als flüssige COp-Phase 8 und als gesättigte gasförmige COp-Phase 9.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch /wie folgt durchgeführt werden:

A) Nachdem der Reif in das Gefäß gegeben worden ist, wird dieses isoliert, worauf der Inhalt der Erwärmung . auf eine Temperatur überlassen wird, bei der sich ein Druck von etwa 7 atü (etwa -48⁰C auf Basis von reinem CO₂) einstellt. Man läßt dann flüssiges CO₂ verdampfen, indem das Gefäß entspannt und der Dru.ck bei etwa 1- atü gehalten wird. Nachdem ein wesentlicher Teil des CO₂ entfernt ist, wird das Gefäß erneut von der Atmosphäre isoliert und der Inhalt auf eine Temperatur oberhalb des ] Erstarrungspunkts des Glycerids, vorzugsweise auf etwa [ Raumtemperatur erwärmt. Ein Enddruck von 14 bis 35 atU j sollte eingestellt werden. Dann wird dieser Druck in ! Gegenwart des Glycerids und vorzugsweise nach einer Ver-

-H-

weilzeit langsam entspannt. ^:

B) Nachdem der Reif in das Druckgefäß gegeben worden ist, wird dieses von der Atmosphäre isoliert, worauf Wärme zugeführt wird (2.B. mit einem Wasserbad von 21 bis 24 G). Den Druck läßt man einen Wert zwischen 5,3 und 8,4 atü erreichen, worauf das Gefäß schnell auf 0 atü entspannt wird. Das Gefäß wird mehrmals isoliert, aufgedruckt und entspannt, bis der entwickelte Restdruck weniger als 7 atü beträgt. Zu diesem Zeitpunkt überläßt man das Gefäß der Erwärmung auf ungefähr Raum- ■ temperatur. Anschließend wird das Gefäß mit dem darin vorhandenen Glycerid vollständig entspannt. Bei dieser Arbeitsweise bemüht man sich, die Menge an flüchtigen ;

Stoffen, die bei der Druckentspannung mit dem COp aus ^: dem Gefäß entweichen, minimal zu halten. Während des schnellen Abblasens oder Entspannens muß Wärme zugeführt werden, um das Gas auszudehnen, und diese Wärme wird fast vollständig adiabatisch zugeführt mit dem Ergebnis, daß der verbleibende Reif des Mahlgases, die darin enthaltenen flüchtigen Stoffe und das gegebenenfalls vorhandene Glycerid gekühlt werden. Das wiederholte Entspannen verfolgt den Zweck, COp zu entfernen und eine hohe Konzentration von flüchtigen Stoffen zurückzulassen, die im Glycerid gelöst sind oder gelöst werden sollen.

C) Nachdem der Reif in das Gefäß gegeben worden ist, wird dieses von der Atmosphäre isoliert, worauf Wärme zugeführt wird. Man läßt die Temperatur des Inhalts des Gefäßes bis über den Erstarrungspunkt des Glycerids steigen. Bevor jedoch Raumtemperatur erreicht ist, wird,. während das Glycerid im Gefäß vorhanden ist, der Druck schnell entspannt. Als Folge der schnellen Druckentspannung ist das zurückbleibende Material ein gefrorenes, aromahaltiges Glycerid, an dessen Oberfläche zusätzliche Aromastoffe aus dem Mahlgas kondensiert sind. !

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I)) Der Reif wird in ein Gefäß gegeben, worauf CO₂ "bei Normaldruck, sublimieri wird (etwa -79 O). Nachden ein wesentlicher Teil des CO₂ entfernt ist, wird das Gefäß von der Atmosphäre isoliert und der Inhalt auf ungefähr Raumtemperatur gebracht. 'Während das Glycerid anwesend ist, wird das Gefäß dann entspannt. Ein Druck von 7 bis 14 atü sollte vor dem Entspannen erreicht sein.

E) Man schließt den durch Kondensation des Mahlgases gebildeten Reif in einem Druckgefäß ein und läßt den ' Druck auf-etwa 7 atü steigen. Man senkt dann den Druck schnell auf 0 atü und wiederholt diesen Zyklus 2- odes?. 3-mal mehr. Das GefäiS wird dann verschlossen und der _i Inhalt auf eine Innentemperatur von etwa 21 C erwärmt-. Dann wird das Gefäß mit dem anwesenden Glycerid und ; möglicherweise nach einer Verweilzeit entspannt. Als Verbesserung dieser Arbeitsweise kann es zweckmäßig sein, die sublimierten Gase des Reifs in eine Säule von | flüssigem oder verflüssigtem Glycerid zu führen, worauf das Glycerid in das Gefäß gegeben wird. i

P) Man gibt sowohl den Reif des Mahlgases und das GTyce-, rid in das Gefäß. Man verschließt das Gefäß und erwärmt den Inhalt auf ungefähr Raumtemperatur. Anschließend kühlt man auf eine Temperatur von -1 C und gegebenenfalls bis hinab zu -73°C, worauf man den COp-Restdruck entspannt. Das aromatisierte Glycerid kann entnommen und als Feststoff verwendet oder auch erwärmt und als Flüssigkeit entnommen werden.

Nachdem der Druck im Gefäß gefallen ist, wird das aromatisierte Glycerid aus dem Gefäß entnommen. Wenn es flüssig ist, kann dies durch einfaches Dekantieren oder durch Ablassen der Flüssigkeit durch einen Hahn am Boden des Gefäßes erfolgen. Es ist auch möglich, die Flüssigkeit durch den Restdruck im Gefäß durch ein senkrechtes Entnahmerohr, das durch den oberen Teil des Gefäßes ragt, austreiben zu lassen. Dieses Glycerid wird dann

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vorzugsweise einer Verarbeitung, durch die überschüssiges V/asser entfernt wird, unterworfen.

Wenn eine Flüssigkeit aus einem Druckgefäß entfernt wird, kann ein etwa im Gefäß vorhandenes restliches Gas für die Verwendung in einem anschließenden Druckfixierungszyklus zurückgehalten werden.

Die aromatisierte Glyceridphase und eine etwa im Gefäß vorhandene Wasserphase können während der Entfernung aus dem Gefäß getrennt werden. Da das Wasser das schwerste Material im Gefäß ist, wäre es auch möglich, die untere-flüssige Wasserphase während des Druckfixierungszyklus zu entfernen.

Durch die Entfernung von Wasser aus dem aromatisierten Glycerid vorzugsweise bis auf einen Restgehalt von 0,5 -Gew.—$ oder weniger werden die Aromastoffe des Mahlgases weiter stabilsiert. Zentrifugierung, Ultrazentrifugierung, Molekulardestillation und die Verwendung von Trockenstoffen und ähnliche Arbeitsweisen erwiesen sich als geeignete Methoden zur Entfernung von Wasser aus dem aromatisierten Glycerid. Als weitere Verfeinerung dieser Entfernung des Wassers ist es möglich, etwaige Aromastoffe aus dem entfernten Wasser beispielsweise durch Vakuumdestillation abzutrennen und diese abgetrennten Aromastoffe wieder dem aromatisierten Glycerid zuzusetzen.

Das aromatisierte Glycerid kann mit löslichem Kaffeepulver oder mit Kaffee-Extrakt vor dem Trocknen des Extrakts nach beliebigen bekannten Verfahren kombiniert werden. Das aromatisierte Glycerid wird im allgemeinen in einer Menge von 0.1 bis 2 Gew„_$, bezogen auf das Gewicht der löslichen Feststoffe im Endprodukt, zugesetzt. Das aromatisierte Pulver gemäß der Erfindung kann das gesamte Pulver oder nur einen Teil des Pulvers im Endprodukt darstellen.

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Die hier gebrauchten Ausdrücke "Kaffeepulver" und ; "Kaffee-Extrakt" umfassen Materialien, die ausschliesslich oder teilweise aus Kaffee-Ersatzstoffen, z.B.
Pulvern oder Extrakten, die ganz oder teilweise aus
geröstetem Getreide wie Weizen, Roggen und Gerste erhalten worden sind, bestehen. Als Beispiel eines solchen Materials ist das Produkt der Handelsbezeichnung
"Instant Postum", das durch Extrahieren von Weizen,
Gerste und Melasse mit Wasser und Trocknen des Extrakts zu einem Pulver erhalten wird, zu nennen. !

Die Erfindung wird durch die. folgenden Beispiele weiter .

erläutert. !

Beispiel 1
Ein Gemisch von 130 g Mahlgasreif, der durch Kondensa-

tion des Mahlgases mit flüssigem Stiokstoff erhalten '■■ worden war, und 110 g Kaffeeöl wurde in eine Hochdruck- ; bombe aus nichtrostendem Stahl gegeben und auf 44°C
erwärmt. Ein Druck von 49 atü stellte sich ein. Der
Druck wurde entspannt und der verbleibende Rückstand
14 Tage bei -18 C gelagert und-dann in einer Menge von
0,5$ auf die Oberfläche Von löslichem Kaffeepulver
«plattiert».

Beispiel 2

Mahlgas, das während des Mahlens von frischem Röstkaffee: entwickelt wurde, wurde durch einen wassergekühlten '

•2 I

Kühler geleitet, wo 20,02 kg Wasser/nr Gas (1,25 lbs./ j Kubikfuß) entfernt wurden. Das Gas wurde dann zu einem
mit flüssigem Stickstoff gekühlten Kratzkühler geführt, wo es kondensiert und als Reif aufgefangen wurde.

In ein 113,3 1-Druckgefäß wurden 36,.29 kg (80 lbs.) dea Reifs zusammen mit 18,144 kg (40 lbs.) ausgepresstem.
Kaffeeöl gegeben. Das Druckgefäß wurde in ein bei etwa
21⁰C gehaltenes Wasserbad getaucht. Nach 3 Stunden hatte

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der Inhalt des Gefäßes eine Temperatur von etwa 21⁰O

F) und einen Druck von etwa 60 atü (850 psag) erreicht. Das Gefäß wurde langsam innerhalb von etwa 3 Stunden auf Umgebungsdruck entspannt, wobei darauf geachtet wurde, daß. ein schneller Druckabfall, der die Erstarrung des Öls bewirken würde, verhindert wurde» Der Inhalt des Gefäßes wurde zentrifugiert, wobei etwa 0,24 kg Wasser/l Plüsaigkeit (2 lbs./Gallone) entfernt wurden. Es wurde festgestellt, daß dieses aromatisiert^ "trockene" Öl wenig-stens 3 Tage stabil blieb, wenn es bei -6,7⁰C gefroren wurde.

Das gefrorene Öl wurde in einem Leitungswasserbad aufgetaut und dann in einer Menge von 0,4 Gew.-^ auf agglomerierten sprühgetrockneten Kaffee gesprüht, um dessen Teilchen zu umhüllen. Das umhüllte Produkt wurde unter einer Inertgasatmosphäre verpackt un3 nach einer Lagerzeit von mehreren Wochen auf sein Aroma im Gefäß bewertet. Das Produkt entwickelte ein angenehmes Aroma, das dem Aroma von Röstkaffee glich.

Vergleichs ver. such

Der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß das Kaffeeöl mit dem Reif durch Mischen von Hand in einem drucklosen Gefäß zusammengeführt wurde. Zwar wurde eine vergleichbare Stabilität des gefrorenen Öls erzielt, jedoch wurde festgestellt, daß das Aroma des "plattierten" Kaffeepulvers zwar vergleichbare Qualität, jedoch eine bedeutend geringere Intensität als das Aroma des gemäß Beispiel 2 behandelten Kaffees hatte. Die Analyse der beiden Proben durch Gaschromatographie ergab für das gemäß Beispiel 2 erzielte Aroma im Gefäß ungefähr die doppelte Konzentration an Aromastoffeji wie für das Produkt des Vergleichsversuchs.

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In eine mit G-lasfenster versehene 1 l~Druckbombe wurden 300 g Reif, der durch Kondensation des Mahlgaaes erhalten worden war (5Ψ> HpO), und 150 ml ausgepresstes Kaffeeöl gegeben. Die Bombe wurde dann verschlossen und in ein: Wasserbad von 21⁰C gegeben. Nach mehreren Stunden hatte der Inhalt eine Temperatur von etwa 21⁰C und einen Druck von etwa 60 atü (850 psig) erreicht. Die Beobachtung des. Inhalts der Bombe er£ab die Anwesenheit einer ge-lbgrünen' Schicht von flüssigem Kohlendioxyd mit einem Gewicht ; von schätzungsweise 124"g. Die Bombe wurde dann isother-; mal entspannt und das aromatisierte Öl zur Entfernung ; des Wassers zentrifugiert.

Beispiel 4

Der Versuch wurde auf die in Beispiel 3 beschriebene Weise durchgeführt. In die 1 1-Bombe wurden 200 g des Mahlgasreifs und 100 ml Öl gegeben. Als der Inhalt 21⁰C erreichte, betrug der Druck in der Bombe 55s5 atü (790 psig). Eine Schicht von flüssigem Kohlendioxyd wurde nicht beobachtet. Die Bombe wurde wiederum isothermal entspannt und das Öl zentrifugiert.

Beispiel 5

Die gemäß Beispiel 3 und 4 hergestellten "trockenen" öle wurden qualitativ auf ihr Aroma bewertet. Es wurde festgestellt, daß sie vergleichbar waren und ein frisches Kaffeearoma aufwiesen. Die Analyse des mit den beiden Ölen erhaltenen Aromas im Kopfraum des Gefäßes durch Gaschromatographie ergab für das gemäß Beispiel 4 behandelte Öl eine höhere Konzentration an Aromastoffen.

Beispiel 6

Kaffeemahlgas, das während des Mahlens von frisch geröstetem Kaffee entwickelt wurde, wurde durch einen

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wassergekühlten Kühler geleitet, wo 20,02 kg Wasser/m' Gas (1,25 lbs./liubikfuß) entfernt wurden. Das Gas wurde dann zu einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Kratzkühler geführt, wo es kondensiert und als Reif aufgefangen wurde. In ein 113,3 1-Druckgefäß wurden 36,29 kg des Reif a (80 lbs.) zusammen mit 18,144 kg (40 lbs.') ausgepreistem Kaffeeöl gegeben. Das Druckgefäß wurde in ein bei etwa 43°C gehaltenes Wasserbad ge-taucht. Nach einer Stunde hatte der Inhalt des Gefäßes eine Temperatur von etwa 43⁰C (11O⁰I¹) und einen Druck von 84,4 kg/cm (1200 psia) erreicht. Das Gefäß wurde dann langsam in _; etwa 3 Stunden auf den Umgebungsdruck entspannt, wobei ein schneller Druckabfall, der die Bildung von fluss ι- ■ gem CO₉ verursachen würde, verhindert wurde. Der Inhalt ;

des Gefäßes wurde zentrifugiert, wobei etwa 0,24 kg Wasser/l Flüssi£keit (2 lbs./Gallone) entfernt wurden. Dieses aromatisierte "trockene" Öl blieb wenigstens 3 Tage stabil, wenn es bei -29 C (-20 F) eingefroren wurde, und hatte ein angenehmes Kaffeearoma, das beispielsweise durch "Sprühplattieren" auf ein lösliches : Kaffeeprodukt übertragen werden konnte.

Beispiel 7

Kaffeemahlgas, das während des Mahlens von frisch geröstetem Kaffee entwickelt wurde, wurde durch einen wassergekühlten Kühler geleitet, wo 20,02 kg Wasser/m Gas (1,25 lbs./Kubikfuß) entfernt wurden. Das Gas wurde ' dann zu einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Kratzkühler geführt, wo es kondensiert und als Reif aufge- ' fangen wurde.

In ein 113,3 1-Druckgefäß (in der Abbildung dargestellt)' wurden 36,29 kg (80 lbs.) des Reifs zusammen mit [ 18,144 kg (40 lbs.) ausgepreßtem Kaffeeöl gegeben. Das Druckgefäß wurde in ein bei etwa 21⁰C gehaltenes Wasserbad getaucht. Nach 3 Stunden hatte der Inhalt des Gefcäßes

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eine Temperatur von etwa 21⁰C (70⁰P) und einen Druck von etwa 60 atü (850 poig) erreicht. Wasser mit einer Temperatur von 1,7°C wurde dann im Gegenstrom durch den Kühler geleitet, und das Druckregelventil wurde dann etwas geöffnet, um den Druck im Verlauf von 3 Stunden langsam zu entspannen, wobei darauf geachtet wurde, daß kein schneller Druckabfall, der die Erstarrung des Öls bewirken würde, stattfand. Während des Entspann un/;;svorgangs wurde der Rückfluß von COp beobachtet, wobei das flüssige Kondensat durch die mit keramik chen Raschigringen gefüllte Kolonne in das Gefäß zurückkehrte. ; Der Inhalt des Gefäßes wurde zentrifugiert, wobei etwa 0,24 kg Wasser/l Flüssigkeit.(2 lbs./Gallone) entfernt , wurden. Dieses.aromatisierte "trockene" Öl blieb wenigstens 3 Tage stabil, wenn es bei -6,7 C eingefroren ; wurde, und hatte ein angenehmes Kaffeearoma, das auf ein lösliches Kaffeeprodukt beispielsweise'durch Sprühplattieren übertragen werden konnte.

Claims

Patentansprüche :

Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Aromamaterials, .das dem Kaffee zugesetzt werden kann, durch Kondensation eines Aromastoffe'enthaltenden Reifs aus einem Gas und Einverleiben des Reifs in ein Glycerid, dadurch gekennzeichnet, daß man einen das Aroma enthaltenden kondensierten Reif mit hohem Kohlendioxydgehalt in ein Druckgefäß gibt und, während das Gefäß von der Atmosphäre isoliert ist, unter Druck mit einem flüssigen Glycerid in einer Menge von 1g Glycerid pro 0,5 bis 6 g Reif in Berührung bringt, den Druck entspannt und das Glycerid-Aroma-Material gewinnt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man unter einem.Druck von wenigstens 7 kg/cm arbeitet.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Gefäßes auf wenigstens Umgebungstemperatur (15,6⁰C = 60⁰F) erhöht.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Innentemperatur des Gefäßes auf ; über 31⁰C (87,8⁰P), vorzugsweise auf 32 bis 49°C ; (90 bis 120⁰P) erhöht. |

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß man den Inhalt des Gefäßes wenigstens eine Stunde unter Druck hält.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man tlen Reif und das Glycerid in das Gefäß gibt, bevor Wärme zugeführt wird.

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'() Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, df;H wan eine solche Wärmemenge zuführt, daß der Innendruck sich auf wenigstens 49 atü einstellt und die Inncnteniperatur über den Erstarrungspunkt des Glycerids steigt, und den Druck mit einer solchen Geschwindigkeit entspannt, daß das Glycerid im flüssigen Zustand "bleibt. ^:

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus dem Gefäß austretende Gas mit Hilfe einer auf das Gefäß aufgesetzten Füllkörper- ; kolonne und eines auf die Kolonne aufgesetzten Kühlers im Rückfluß führt. j

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck mit einer solchen Geschwindigkeit entspannt, daß die Bildung von flüssigem Kohlen-' dioxyd vermieden wird. {

10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeich-r-^; net, daß man die Wärme mit einem Wasserbad zuführt. .

11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den Reif gewinnt, indem man das Gas zur Entfernung von Wasser durch einen Kühler führt und '

dann in einen Kratzkühler leitet. i

12) Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den Reif aus einem aromahaltigen Gas gewinnt, das durch Zerreißen der Zellstruktur von frisch geröstetem Kaffee frei wird.

13) Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Glycerid-Aroma-Produkt einem löslichen Kaffeepulver zusetzt. ;

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