DE2633298A1

DE2633298A1 - Verfahren zur herstellung eines kaffee-extrakts

Info

Publication number: DE2633298A1
Application number: DE19762633298
Authority: DE
Inventors: William Cornelius Marsh; James Edward Wimmers
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1975-08-06
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-02-17
Also published as: NL7608766A; AU1639276A; US3995067A; BE844399A; CA1051255A; ES450496A1; IT1066293B; NL171410B; MX4172E; AU500613B2; CH598769A5; NL171410C; AT349870B; FR2320059A1; ATA581476A; DE2633298C3; DE2633298B2; NZ181512A; AR214053A1; FR2320059B1

Description

Patentanwalt
Dip!.-Ing. 6. We&El
D-8 München 22

Widenmayerstraße 43 Tel. (O 89) 29 5125

Societe des Prodults Nestle S.A. in Vevey - Schweiz

"Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Extrakts"

Die Gegenstromextraktion von geröstetem gemahlenem Kaffee ist in der Technik allgemein bekannt und stellt eines der am meisten angewendeten Verfahren zur Herstellung von Getränkeprodukten dar. Bei der Gegenstromextraktion trifft das zur Extraktion des Kaffees verwendete wäßrige Medium zunächst auf den Kaffee, der bereits am längsten durchströmt worden ist. Während das Medium durch die Extraktionsζone hindurchfließt, trifft es auf Kaffee mit immer höheren Gehalten an löslichen Kaffeebestandteilen. Kurz vor dem Austritt aus dieser Zone fließt es dann über den frischesten Kaffee.

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Die Gegenstromextraktion wird üblicherweise in einer Extraktionszone durchgeführt, die eine Anzahl, üblicherweise drei oder mehr, einzelner Percolator- oder Extraktionszellen aufweist. Diese Zellen oder Behälter enthalten «jeweils gerösteten gemahlenen Kaffee, der mehr oder weniger extrahiert ist, und außerdem sind sie in Serie hintereinander geschaltet, so daß das wäßrige Extraktionsmedium sie nacheinander durchströmt.

Die Extraktion besteht aus einer Reihe von kontinuierlichen Zyklen. So wird nach einer vorgewählten Durchströmungszeit - die Zeit hängt vom Gewicht des Extraktionsmediums ab, das durch eine jede Zelle fließt (d.h. also vom "Abzug") - wird die Zellenabfolge verändert. Die Auswahl einer geeigneten Zeit und des entsprechenden Abzugs hängt vom gewünschten Extraktionsgrad des Kaffees ab. Diese Auswahl spiegelt sich im "Abzugsverhältnis" wider, welches das Verhältnis des Gewichts des wäßrigen Extrakts zum Gewicht des Kaffees in einer Zelle ist. Dieses Verhältnis bestimmt die Ausbeute und die Qualität des endgültigen Getränkeprodukts.

Die Änderung der Zellenabfolge wird dadurch bewerkstelligt, daß diejenige Zelle, die den am meisten erschöpften oder extrahierten Kaffee enthält - d.i. diejenige Zelle am Ende der Zone, bei welcher das wäßrige Extraktionsmedium eintritt - abgeschaltet und gleichzeitig eine neue Zelle, die frischen, unextrahierten, gerösteten, gemahlenen Kaffee enthält, am anderen Ende der Zone angeschlossen wird. Eine solche Änderung der Zellenabfolge markiert das Ende eines Zyklusses und den Beginn des nächsten.

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Ein Nachteil der bekannten Gegenstromextraktionsverfahren liegt in der Tatsache, daß trotz der Kontinuität der Extraktionszyklen die Herstellung des Extrakts auf diskontinuierlicher zyklischer Weise erfolgt. Die neu am stromabwärtigen Ende der Extraktionszone angeschlossene Zelle ist zunächst nur mit teilchenförmigen! geröstetem gemahlenem Kaffee gefüllt. Es fließt also solang aus dieser Zone kein Extrakt, bis die Zelle mit Extraktionsmedium gefüllt ist. Demgemäß besteht also bezüglich des Ausflusses von Extrakt zu Beginn des Zyklusses eine Zeitverzögerung.

Außerdem wird bei den bekannten Kaffeegetränkherstellungsverfahren der Extrakt, welcher die Extraktionszone verläßt, üblicherweise zunächst abgekühlt, um eine thermisch hervorgerufene Geschmacksveränderung und einen thermisch hervorgerufenen Aromaverlust zu verhindern. Hierauf wird er dann gemessen, um die Ausbeute zu überwachen und den wirksamsten Abzug für jeden Zyklus sicherzustellen. Nach jdem Messen, beispielsweise durch Wiegen, wird er üblicherweise weiteren Behandlungen zugeführt, wie z.B. Abstreifen der flüchtigen Bestandteile des Kaffee-Extrakts, um diese zu isolieren und zu bewahren, Konzentrieren des abgestreiften Extrakts, Hinzufügen der isolierten flüchtigen Bestandteile zum Extrakt und anschließendes Trocknen.

Da das Abstreifen der flüchtigen Bestandteile bei einer hohen Temperatur und zweckmäßigerweise auf kontinuierlicher Basis durchgeführt wird, liegen oftmals weitere Stufen zwischen dem Messen und Abstreifen des Extrakts. Um ein stufenweises Abstreifen zu vermeiden, das sich aus der Tatsache ergibt, daß der Extrakt aus der Extraktions· zone nicht kontinuierlich erhalten wird, wird der Extrakt

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normalerweise in einen Vorratstank eingeführt. Darin wird eine ausreichende Menge Extrakt aufbewahrt, um ein kontinuierliches und stetiges Abstreifen zu ermöglichen. Da außerdem der Extrakt unmittelbar nach dem Austritt aus der Extraktionsζone üblicherweise abgekühlt wird, muß er unmittelbar vor dem oder während des Abstreifens wieder erhitzt werden.

Ein Ziel der Erfindung war die Schaffung eines Gegenstrome xtraktions systems, welches ein noch ausgeprägter kontinuierliches Verfahren ermöglicht. Bei diesem Verfahren sollte nicht nur die Extraktion, sondern auch der Fluß des Extrakts mit einer kontinuierlicheren Geschwindigkeit erfolgen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung war es, die Anzahl der Bevorratungs- und/oder Kühlstufen und die Zeitdauer zwischen dem Austritt des Extrakts von der Extraktionszone und der Entfernung von flüchtigen Stoffen aus dem Extrakt durch Abstreifen zu verringern.

Ein anderes Ziel der Erfindung war die Herstellung eines Getränkematerials mit einem verbesserten Geschmack und Aroma, um ein besseres Gefcränkeprodukt zu erzielen.

Diese Ziele und noch weitere Vorteile, die noch weiter unten beschrieben sind, werden durch die vorliegende Erfindung erreicht.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß sich Vorteile ergeben, wenn der geröstete gemahlene Kaffee vor dem Einbringen in die Gegenstromextraktionszone einer Vorbehandlung unterworfen wird. Hierbei wird

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der frische Kaffee, der sich üblicherweise in einem Behälter oder einer Zelle befindet, mit einem wäßrigen Kaffeesud befeuchtet. Erst nach dieser Vorbehandlung wird der Kaffee in die Extraktionszone eingeführt und das Extraktionsmedium darübergeleitet.

Mit dem Ausdruck "Sud" ist eine wäßrige Lösung gemeint, welche mindestens die nicht-flüchtigen löslichen Getränkebestandteile von Kaffee enthält. Die Lösung kann daneben auch flüchtige Kaffeebestandteile enthalten. Der hier verwendete Ausdruck "Sud" umfaßt also wäßrige Kaffee-Extrakte, von denen die normalen flüchtigen Bestandteile abgestreift oder auch nicht abgestreift sind» Diese Extrakte enthalten normalerweise einen Gehalt an löslichen Feststoffen zwischen 10 und 30 Gew.-SS, vorzugsweise zwischen 12 und 18 Gew.-55. Darüber hinaus besitzt der Sud, wie das Extraktionsmedium selbst, in erwünschter Weise eine Temperatur von mindestens 8O⁰C.

Der Kaffee innerhalb einer Zelle besitzt eine granuläre Form. Deshalb liegt in der Zelle ein beträchtliches Zwischenraumvolumen vor, das nicht gefüllt ist. Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung voll auszunutzen, wird die Vorextraktionsbehandlung des frischen Kaffees mit wäßrigem Kaffeesud dadurch ausgeführt, daß diese Zwischenräume mit dem Sud aufgefüllt werden* Es scheint darüber hinaus, daß ein Teil des Suds physikalisch in den trockenen Kaffee absorbiert wird. Herkömmlicher gemahlener Kaffee, der sich für die Extraktion eignet, gestattet üblicherweise ein Füllen der Zelle mit ungefähr 2 bis 3 kg Sud je kg frischem Kaffee.

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Bis zu 10? mehr Sud, als die Zelle aufnehmen kann, wird üblicherweise beim Füllen der frischen Kaffeezelle verwendet. Dieser überschüssige Sud läuft beim Füllen der Zelle über und kann einfach für eine weitere Verarbeitung zurückgeführt werden. Ein überlaufen ist erwünscht, weil hierdurch die Möglichkeit verringert wird, daß irgendein Zwischenraum in der Zelle leer bleibt. Wenn die Zelle nicht vollständig gefüllt ist, dann entsteht eine Unterbrechung beim Abfluß des Extrakts, nachdem die Zelle in die· Extraktionszone eingeschlossen worden ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der verlängerten Zeitdauer, während der eine neue Kaffeezelle extrahiert werden kann. Bei der herkömmlichen Technik, bei der eine frische Zelle von trockenem Kaffee verwendet wird, werden ungefähr 503» des ersten Durchströmungszyklusses üblicherweise zum Füllen der Zelle und zum Benetzen des Kaffees in der Extraktions zone verbraucht. Durch den Einschluß einer vorgefüllten Zelle in die Extraktionszone ergibt sich dagegen, daß die Extraktion während des ganzen Zyklusses stattfindet. Deshalb wird die Wirksamkeit der Extraktion gesteigert.

Da außerdem das Vorfüllen außerhalb der Extraktionszone und vorzugsweise während der Zeit eines ganzen Zyklusses vorgenommen wird, muß die Strömungsgeschwindigkeit des wäßrigen Mediums in die Zelle nicht so groß sein, als es der Fall ist, wenn die Zelle in der Zone gefüllt wird. Diese verringerte Füllgeschwindigkeit erlaubt ein langsameres und kontrollierteres Eindiffundieren des wäßrigen Mediums in den trockenen frischen Kaffee. Dabei wird die Ausbildung von Kanälen in der Zelle verringert und ein

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vollständigerer Kontakt zwischen Flüssigkeit und Feststoff zum Zwecke einer optimalen Extraktion sichergestellt.

Zusätzlich zu den Verfahrensvorteilen, welche dieses Vorfüllen der frischen Zelle mit geröstetem gemahlenem Kaffee gegenüber den bekannten diskontinuierlichen Techniken bietet, hat sich gezeigt, daß das Vorfüllen die Qualität des fertigen Getränkeprodukts erhöht.

Eine Möglichkeit, welche eine Verbesserung der fertigen Produkte gestattet, ergibt sich aus der Tatsache, daß größere Abzüge aus der neu zugefügten Zelle mit frischem Kaffee möglich sind, ohne die Nachteile, die normalerweise einem Betrieb mit hohen Abzugsverhältnissen anhaften. Größere Abzüge ergeben ein besseres Getränkearoma und einen besseren Getränkegeschmack. Steigerungen des Abzugs haben aber bisher eine Erhöhung des Gesamtvolumens an Extraktionsmedium nötig gemacht. So waren also die resultierenden Abzüge normalerweise weniger konzentriert, weshalb zu einer für ein optimales Trocknen ausreichenden Extraktkonzentration weiteres Wasser entfernt werden mußte. Diese Abzüge waren schließlich durch Qualitätsüberlegungen beschränkt, weil nämlich die Geschmacksschädigung während der Konzentrierung üblicherweise dem Gewicht des entfernten Wassers proportional ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen der Abzug nicht durch zusätzliches Extraktionsmedium gesteigert, sondern vielmehr durch den Anteil an Kaffeesud, der zum Vorfüllen der frischen Zelle benutzt wird, bevor diese in die Extraktionszone eingeschlossen wird.

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So kann die vorliegende Erfindung mit Abzugsverhältnissen von 4,0 bis 6,5:1» insbesondere von 5,0 bis 6,0:1, durchgeführt werden, wogegen die herkömmlichen Abζugsverhältnisse normalerweise im Bereich von ungefähr 2,0 bis 3,5:1 lagen, bezogen auf Extrakt im Verhältnis zu geröstetem Kaffee in der frischen Zelle. Demgemäß wird durch die vorliegende Erfindung eine Verdünnung des fertigen Extrakts vermieden, wobei aber gleichzeitig größere Abzüge und die daraus resultierenden Verbesserungen hinsichtlich des Kaffeesudgeschmacks ermöglicht werden.

Ein weiterer Geschmacksvorteil ergibt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren aus der erhöhten Zeltdauer, während der der Kaffee extrahiert wird. Weil die Zelle vor dem Einschluß in die Extraktionszone vorgefüllt wird, wird die Zeit, während der flüchtige und andere Kaffeestoffe sich auflösen, um die Zeit verlängert, die während und nach dem Füllen verstreicht. Diese Verbesserung kommt besonders bei den flüchtigen Bestandteilen zum Tragen, da diese Materialien oftmals weniger leicht aufgelöst werden.

Besonders in den Fällen, in denen frischer Kaffee mit einem aus einem abgestreiften Extrakt bestehenden Sud in Berührung gebracht wird, wird die Auflösung der flüchtigen Bestandteile verbessert. Der Kontakt mit abgestreiftem Extrakt führt zu einer Situation, bei welcher der größte Unterschied an Gehalt der flüchtigen Bestandteile zwischen frischem Kaffee und einem wäßrigen Medium festgestellt werden kann. Dies ergibt einen rascheren und wirksameren übergang von flüchtigen Bestandteilen zum Extraktionsmedium.

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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können diese Vorteile dadurch vermehrt werden, daß man die Zeitdauer verlängert, während der die frische Kaffeezelle den Vorfüllsud enthält. Diese Verlängerung kann dadurch erreicht werden, daß man eine Zelle, die mit Sud vorgefüllt worden ist, eine Zeltlang stehen läßt, bevor sie in die Extraktionszone eingeschlossen wird. Dieses gestattet eine sorgfältige Benetzung des Kaffees und fördert den übergang von Geschmacksstoffen und Aromastoffen aus dem gerösteten Kaffee in den Sud. So können beispielsweise neue Zellen mit frischem Kaffee einen Zyklus vor dem Einschluß in die Zone vorgefüllt, während der vollständigen oder teilweisen Dauer eines Zyklusses im vorgefüllten Zustand belassen und erst dann in die Zone eingeschlossen werden.

Die Art und Weise, in welcher der Sud in die frische Zelle eingebracht wird, kann die gleiche sein, wie sie üblicherweise zum Einfließenlassen des wäßrigen Mediums in die Extraktionszone verwendet wird. So kann der Sud durch die Kaffeezellen von unten nach oben geführt werden, wobei er am Boden eintritt und an der Oberseite austritt. Ein nach oben gerichteter Flüssigkeitsstrom mit einer verringerten Geschwindigkeit durch den teilchenförmigen Kaffee ergibt eine Verringerung des Zusammenbackens und der Kanalbildung in der Zelle und erhöht somit die Homogenität des Kontakts zwischen Flüssigkeit und Feststoff. Außerdem wird hierdurch der Druck gegen die Siebe oder andere poröse Wandungen verringert, die üblicherweise dazu dienen, den granulären Kaffee in der Zelle zu halten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Zelle jedoch mit Sud durch eine zweistufige Abfolge

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vorgefüllt, wobei in der ersten Stufe Sud in die Zelle von oben eingeführt wird und das Füllen dann vom Boden der Zelle aus zu Ende geführt wird. Insbesondere werden ungefähr 10 bis 50 Vol.-? des zum Füllen der Zelle nötigen Suds von oben eingeführt, bevor der Rest vom Boden eingelassen wird. Durch diese Beschickung von oben wird der Kaffee sorgfältig durchfeuchtet und wird gleichzeitig ein Kaffeebett erzeugt, das zu einer besseren Filtration und zu einer verringerten Kanalbildung führt. Wenn der Sud dann beginnt, aus der Zelle auszutreten - entweder durch Auffüllen bis zum überlaufen oder durch Hindurchführung von Extraktionsmedium nach Einschluß der Zelle in die Extraktionszone - sind außerdem die oberflächlichen Teilchen des Kaffees bereits sorgfältig benetzt, In diesem Zustand werden diese oberflächlichen Teilchen nicht so leicht durch die austretende Flüssigkeit mitgeführt. Deshalb ist die Anzahl von festen Kaffeeteilchen, die aus der Zelle verlorengehen, verringert.

Wenn einmal die Zelle vollständig mit Kaffeesud gefüllt worden ist, dann ist sie für den Einschluß in die Extraktionszone bereit, und ein neuer Extraktionszyklus kann beginnen. Es ist dabei von Bedeutung, daß die Zelle im wesentlichen kein leeres Zwischenraumvolumen enthält, da dieses Volumen durch den Vorfüllsud eingenommen wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird durch die Kraft, die durch das die Zelle betretende Extraktionsmedium ausgeübt wird, der Sud aus der Zelle gedrückt, sobald die Zelle in die Extraktionszone eingeschlossen wird, so daß ein kontinuierlicher Fluß von wäßrigem Kaffee-Extrakt aufrechterhalten wird. Wird die Zelle nicht gemäß der Erfindung vorgefüllt, dann ergibt sich der gemäß dem Stand der Technik übliche zyklische und unter-

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brochene Austritt von Extrakt. Das wäßrige Extraktionsmedium muß zunächst das Leervolumen auffüllen, bevor es aus der Extraktionszone austreten kann.

Kaffee-Extrakt, der von der Zone mit konstanter Geschwindigkeit austritt, wird nach einer von zwei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung weiterbehandelt. Bei der einfachsten dieser Ausführungsformen wird der Extrakt unterteilt. Ein Teil wird als Sud zur Vorfüllung einer anderen Zelle, die frischen gerösteten Kaffee enthält, verwendet, während der Rest zur nächsten Verarbeitungsstufe, wie z.B. Abstreifen, läuft. Bei der anderen und bevorzugteren Ausführungsform wird der gesamte Extrakt abgestreift, worauf der abgestreifte Extrakt geteilt wird, wobei ein entsprechender Teil desselben zur Vorfüllung der neuen Zelle, die frischen Kaffee enthält, verwendet wird, während der Rest weiterverarbeitet wird.

üblicherweise wird diese Unterteilung von abgestreiftem oder nicht-abgestreiftem Extrakt kontinuierlich während eines jeden Abzugs vorgenommen. So kann ein gegebener Bruchteil des Extraktflusses zurückgeleitet werden, um eine neue separierte Zelle mit frischem Kaffee zu füllen, während der Rest kontinuierlich zu einer weiteren Verarbeitung fließt. Auf diese Weise wird Sud für die Vorfüllung ohne Störung oder Änderung der Strömungsgeschwindigkeit in irgendeinem Teil des Verarbeitungssystems erhalten.

•Bei beiden Ausführungsformen können die bekannten Stufen, die zwischen der Extraktion und dem Abstreifen

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liegen, weggelassen werden. Für diese Vereinfachung ist in erster Linie die Tatsache verantwortlich, daß der Extrakt kontinuierlich aus der Extraktionszone ohne Unterbrechung zwischen den Zyklen abgezogen wird. Demgemäß kann das Abstreifen in vollständig kontinuierlicher Weise durchgeführt werden, ohne daß ein dazwischenliegender Bevorratungstank verwendet wird, um eine kontinuierliche Beschickung von Extrakt zur Abstreifkolonne sicherzustellen.

Außerdem ergibt sich eine beträchtliche Energieeinsparung insofern, als es nicht mehr nötig ist, den Extrakt für die Bevorratung zunächst abzukühlen und ihn dann wieder zum Abstreifen zu erhitzen. Der Extrakt kann im wesentlichen unmittelbar von der Extraktionszone, wo er eine hohe Temperatur aufweist, in den Abstreifer, wo ebenfalls eine hohe Temperatur erwünscht ist, geführt werden. Die Zeitdauer, die für die überführung des Extrakts erforderlich ist, ist somit verringert, so daß Vorkehrungen zur Sicherstellung der Stabilität des Extrakts gegen Geschmacksverschlechterung praktisch wegfallen.

Da der Extrakt von mindestens einem Punkt des Extraktfließschemas zur Extraktionszone zurückgeführt werden kann, ist es erwünscht, die Extraktausbeute nach diesem Punkt zu überwachen. Wegen der kontinuierlichen Extraktherstellung ist es außerdem zweckmäßig und ratsam, das überwachen nicht an einem Punkt zwischen den Extraktionsund Abstreifzonen durchzuführen, wie dies gemäß dem Stande der Technik üblich ist. Es wird also bevorzugt, daß die Extraktausbeute an einem Punkt stromabwärts der Rückführung des Suds für die Vorfüllung vorgenommen wird, und zwar insbesondere durch Wiegen des abgestreiften Extrakts unmittelbar vor dessen Konzentrierung.

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Beim Durchgang des wäßrigen Extrakts durch den Abstreifer werden die empfindlichen flüchtigen Kaffeebestandteile entfernt und isoliert. Diese Isolierung kann durch bekannte Techniken erfolgen. Beispielsweise kann Dampf durch den heißen Extrakt im Abstreifer hindurchgeführt werden, um diese Geschmackskomponenten zu verflüchtigen. Hierauf kann der austretende Dampf samt den flüchtigen Bestandteilen kondensiert und abgekühlt werden, um eine Geschmacksverschlechterung zu verhindern. Diese flüchtigen Bestandteile können dann dem weiter zu verarbeitenden Extrakt wieder zugesetzt werden.

Nach dem Abstreifen wird der Extrakt üblicherweise konzentriert. Diese Stufe kann ebenfalls durchgeführt werden, wie es in der Technik allgemein bekannt ist. Beispielsweise kann der Extrakt Wärme und Vakuum ausgesetzt werden, um überschüssiges Wasser zu verdampfen und um seine Konzentration für den Transport oder für eine weitere Trocknung zu steigern.

Konzentrierter Extrakt, der üblicherweise einen Gehalt an löslichen Peststoffen von ungefähr 3O-65 Gew.-JS, vorzugsweise von 45-60 Gew.-^, aufweist, kann mit vorher abgetrennten flüchtigen Bestandteilen vereinigt werden, um einen konzentrierten Extrakt herzustellen, der die flüchtigen Bestandteile und andere lösliche Stoffe im wesentlichen in einem Verhältnis enthält, wie dies beim normalen Getränk der Fall ist. Dieser konzentrierte Extrakt, der mit Wasser verdünnt oder "rekonstituiert" werden kann, um ein gebrauchsfertiges Getränk herzustellen, kann dann verkauft werden. Jedoch wird der resultierende Extrakt vorzugsweise nach dem Mischen mit den flüchtigen Bestandteilen getrocknet, um ein pulverförmiges Getränke-

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produkt herzustellen.

Ein solches Trocknen kann wiederum durch herkömmliche Techniken erfolgen. Beispielsweise kann der rekonstituierte Extrakt spritzgetrocknet werden. Gegenwärtig wird der Extrakt aber vorzugsweise gefriergetrocknet, da diese Technik eine maximale Bewahrung des vollen Geschmacks und Aromas ermöglicht.

Bei noch einer anderen Ausführungsform kann jedoch ein konzentrierter Extrakt vor der Rekonstituierung mit dem Isolat getrocknet werden. Bei dieser Ausführungsform werden die flüchtigen Bestandteile dem pulverisierten Getränkematerial, das beim Trocknen erhalten wird, zugesetzt. So können beispielsweise konzentrierte flüchtige Bestandteile einfach auf das getrocknete Pulver aufgespritzt werden. Hierauf kann nötigenfalls das bespritzte Pulver wieder einer kurzen Trocknung unterworfen werden, die ausreicht, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen.

Die kontinuierliche Herstellung und die Zusammensetzung des vorliegenden Extrakts ergeben weitere Vorteile. Insbesondere ist der Abzug des Kaffee-Extrakts während eines Extraktionszyklusses und auch eine bestimmte Zeit danach heterogen, da beim erfindungsgemäßen Verfahren kein Bevorratungstank zwischen den Extraktions- und Abstreifzonen verwendet wird. Die Zusammensetzung des Extrakts hängt also von der jeweiligen Stufe bzw. vom jeweiligen Zeitpunkt des Abzugs innerhalb des Zyklusses ab.

Beispielsweise besitzt ein Extrakt oeim Austritt aus der Extraktionszone zu Beginn eines gegebenen Zyklusses eine höhere Konzentration an löslichen Kaffeebestandteilen und Kaffeearomastoffen als ein Extrakt am Ende des Zyklusses

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oder Abzugs. Diese Unterschiede in den Konzentrationen resultieren aus der Tatsache, daß zu Beginn des Zyklusses der geröstete gemahlene Kaffee, auf den der Extraktionsstrom trifft, nicht so stark extrahiert ist, als dies später im gleichen Zyklus der Fall ist. Am Ende des Zyklusses ist jedoch der Kaffee, einschließlich desjenigen in der letzten Zelle in der Extraktionszone, wegen der vorhergehenden Abzüge oder Stufen des Abzugszyklusses mindestens teilweise extrahiert. Daraus folgt, daß er einen geringeren Gehalt an löslichen Kaffeebestandteilen und Aromastoffen aufweist. Dies spiegelt sich in einer verringerten Konzentration dieser Materialien in den letzteren Stufen des Abzugs wider.

Diese Verringerung der Extraktkonzentration der Getränkebestandteile innerhalb eines jeden Zyklusses ist natürlich nicht neu. Es handelt sich hier um eine jedem Extraktionsverfahren eigene Funktion. Es wird jedoch nicht angenommen, daß es bisher möglich war, aus diesem Konzentrationsunterschied einen beträchtlichen Vorteil zu ziehen. Da bei den bekannten Behandlungssystemen ein oder mehrere Bevorratungstanks zwischen der Extraktionszone und der weiteren Verarbeitung erforderlich waren, verschwand früher dieser Konzentrationsunterschied, da die einzelnen Stufen des Abzugs im Bevorratungstank vermischt wurden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet dagegen eine vollständig kontinuierliche Behandlung mindestens des größten Teils des Extrakts ohne Bevorratung. Es ist deshalb möglich die verschiedenen Stufen des Extrakts selektiv zu behandeln. Diese Selektivität erlaubt wiederum eine maximale Geschmacksbewahrung im fertigen Getränkeprodukt.

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Demgemäß werden bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in dieser ersten Stufe bis zu ungefähr 7O/S, vorzugsweise 30 bis 60%, des Extrakts direkt durch die gesamte Behandlungsabfolge geführt. Dieser Teil des Extrakts kann direkt von der Extraktionszone zum Abstreifer geführt und dann konzentriert und schließlich gegebenenfalls getrocknet werden. Nur der zweite oder letzte Teil des Extrakts oder des abgestreiften Extrakts, je nach dem betreffenden Fall, wird zurückgeleitet, um eine neue Zelle mit frischem geröstetem gemahlenem Kaffee vorzufüllen. Natürlich muß nicht der gesamte letzte Teil des Abzugs zum Vorfüllen der neuen Zelle verwendet werden. Dieser letzte Teil kann selbst kontinuierlich wie oben beschrieben unterteilt werden, wobei ein Teil zurückgeführt und der Rest zu den weiteren Verarbeitungsstufen geleitet wird. Bei dieser letzteren Ausführungsform ergibt die diskontinuierliche und selektive Rückführung von Extrakt eine gewisse Veränderung in der Strömungsgeschwindigkeit des Extrakts durch Teile des vorliegenden Verfahrens. Demgemäß kann es günstig sein, Bevorratungstanks in das Strömungsschema nach dem Punkt einzuschließen, wo der Sud zurückgeführt wird. Gegebenenfalls kann ein Bevorratungstank auch an dem Punkt vor dem Eintritt des Suds in die neue Zelle mit frischem Kaffee eingebaut werden.

Auch in solchen Fällen, wo ein Bevorratungstank nötig ist, wird die Strömung des Extrakts üblicherweise jedoch nur variiert und nicht unterbrochen, wie dies bei den bekannten Systemen der Fall ist. Die Tanks können außerdem beträchtlich kleiner sein und die Verweilzeiten können beträchtlich verringert werden. Die kleineren Nachteile dieser Variationen in der Strömung werden durch die Zunahme des Nutzeffekts des Verfahrens und

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durch die Überlegenheit des resultierenden Kaffeeprodukts mehr als auskompensiert. Demgemäß stellt diese selektive Rückführung lediglich eines späteren Teils oder eines Anteils eines späteren Teils des Abzugs zum Vorfüllen eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.

Wie bereits festgestellt, verändert sich auch die Konzentration der flüchtigen Bestandteile im Abzug, d.h. also, daß diese Konzentration in den letzteren Stufen des Abzugs abnimmt. Es ist auch erwünscht, diese Tatsache der Erfindung auszunutzen. Demgemäß kann das Abstreifen des Extrakts innerhalb eines jeden Zyklusses so beeinflußt werden, daß nur der erste Teil der abgestreiften Aromastoffe von einem jeden Abzug verwendet wird. Dieses zuerst abgestreifte Isolat besitzt eine beträchtlich höhere Konzentration an flüchtigen Stoffen als ein Isolat, das später abgestreift wird. Beispielsweise wird bei einer Dampfabstreifung das während der ersten Stufe eines jeden Abzugs erhaltene Isolat eine höhere Konzentration an flüchtigen Bestandteilen im kondensierten Dampf aufweisen, welche 2 bis 3 mal höher oder sogar noch höher liegen kann, als sie aus den letzteren Teilen des Abzugs erhalten wird.

Die selektive Verwendung nur des zuerst abgestreiften Isolats eines jeden Abzugs reicht für die Rekonstituierung des späteren Getränkematerials aus. So können beispielsweise diese Isolate die flüchtigen Bestandteile enthalten, die von den ersten 70$, vorzugsweise den ersten 30 bis 60%,eines jeden Abzugs abgestreift werden. Diese Isolate zeigen Konzentrationen an flüchtigen Stoffen, die im wesentlichen höher liegen, als sie bisher erhalten wurden.

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Die Rekonstituierung mit dem zuerst abgestreiften Isolat verringert deshalb den Verdünnungsfaktor bei Zugabe des Isolats zum Getränkematerial.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Abstreifen mit einer höheren als üblichen Geschwindigkeit ausgeführt werden, beispielsweise durch Verwendung von mehr Dampf. Dies ergibt eine verbesserte Ausbeute und ein verbessertes Spektrum an flüchtigen Bestandteilen. Da außerdem das Isolat - d.h. die flüchtigen Bestandteile und der kondensierte Dampf - aus nur dem ersten Teil eines jeden Abzugs gewonnen wird, ist das Gesamtvolumen nicht erhöht. Infolgedessen kann dieses Isolat direkt dem konzentrierten Extrakt zugegeben werden, um den gewünschten Geschmack ohne übermäßige Verdünnung zu erzielen.

Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

BEISPIEL 1

Gerösteter gemahlener Kaffee wurde mit Wasser in einer Gegenstromextraktionszone extrahiert, die 6 hintereinandergesehalte.te Zellen mit Kaffee aufwies. Die Extraktion wurde mit einem Abzugsverhältnis von 6,0:1 durchgeführt. Unmittelbar nach dem Austritt aus der Extraktionszone wurde der Extraktstrom kontinuierlich in zwei Teile mit 60 Gew.-% und 40 Gew.-% unterteilt. Der 40 Gew.-? ausmachende Teil wurde zu einer neuen isolierten Zelle geführt, die frischen gerösteten gemahlenen Kaffee enthielt. Der Teil füllte die Zwischenräume der Zelle vollständig auf und benetzte den Kaffee innerhalb der einen Zykluszeit, während der er langsam zugegeben wurde.

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Die restlichen 60$ des aus der Zone austretenden Extrakts wurden zur Entfernung der flüchtigen Bestandteile zu einer Dampfabstreifungskolonne geführt, dann kondensiert und schließlich isoliert. Der abgestreifte Extrakt, der eine Konzentration an löslichen Peststoffen von 17 Gew.-# aufwies, wurde dann einer Vakuumeindampfung unterworfen, um einen konzentrierten Extrakt mit einer Feststoffkonzentration von 60 Gew.-? herzustellen.

Der konzentrierte Extrakt wurde dann'mit einem Konzentrat der in der Abstreifkolonne entfernten flüchtigen Bestandteile versetzt, gefroren und gefriergetrocknet, um ein Expresskaffeepulver mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 3 Gew.-% herzustellen.

Gleichzeitig mit der Behandlung des ersten 60% des Extrakts ausmachenden Teils wurde die Extraktion in der Gegenstromzone fortgesetzt. Nach Beendigung eines jeden Zyklusses wurde eine neue Zelle, die frischen Kaffee enthielt und mit Sud gefüllt war, während dieses Zyklusses am stromabwärtigen Ende der Extraktionszone angeschlossen, während die am stärksten extrahierte Zelle abgeschaltet wurde. Zu Beginn eines jeden neuen Zyklusses wurde der abgetrennte, 40$ ausmachende Teil des Extrakts wieder zu jeweils einer anderen Zelle zurückgeführt, die frischen gemahlenen gerösteten Kaffee enthielt, um einen kontinuierlichen Betrieb des Verfahrens zu gewährleisten. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Austritt von wäßrigem Kaffee-Extrakt aus der Extraktionszone mit konstanter Geschwindigkeit und ununterbrochen durch Änderungen im Extraktionszyklus erfolgte.

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BEISPIEL 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Änderung, daß der gesamte wäßrige Extrakt, der aus der Extraktionszone austrat, direkt zum Abstreifer geführt und erst dann in Portionen von 60 Gew.-35 und 40 Gew.-? an abgestreiftem Extrakt unterteilt wurde.

Beim Verfahren dieses Beispiels wurden die neuen Zellen, die frischen gerösteten gemahlenen Kaffee enthielten, mit einem Sud aus abgestreiftem Extrakt vorgefüllt. Auch hier veränderte sich zu keinem Zeitpunkt die Strömungsgeschwindigkeit des Extrakts durch das Verfahren in Abhängigkeit vom Extraktionszyklus.

BEISPIEL 5

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß die abgestreiften flüchtigen Bestandteile aus den ersten 50% des Abzugs eines jeden Zyklusses gewonnen wurden. Ohne Konzentrierung wurde dieses Isolat aus flüchtigen Bestandteilen zur Ergänzung des Extrakts vor der Trocknung verwendet.

Die zum Unterteilen des abgestreiften Extrakts verwendete Technik, um einen Anteil für die Rückführung zu gewinnen, wurde ebenfalls verändert. Anstelle einer Unterteilung des Extrakts kontinuierlich während des gesamten Abzugs in einem Verhältnis von 60:40, wurden die gesamten ersten 50ί des Abzugs eines jeden Zyklusses direkt zur Konzentrierung und weiteren Verarbeitung verwendet. Nur die letzten 50% des Abzugs eines jeden Zyklusses wurden unterteilt, und zwar kontinuierlich in einem

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Verhältnis von 75:25. Der letztere 25$ ausmachende Teil des Abzugs wurde direkt zur Konzentrierung und weiteren Verarbeitung geführt. Der letztere 75% ausmachende Teil wurde zurückgeführt, um eine neue Zelle mit frischem geröstetem gemahlenem Kaffee vorzufüllen.

Um eine Vorfüllung der neuen Zelle mit einer niedrigen Beschickungsgeschwindigkeit zu gestatten, wurden bei diesem Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei neue Zellen mit geröstetem gemahlenem Kaffee verwendet. Dabei wurde eine dieser Zellen während der normalen Zeit eines vollständigen Zyklusses gefüllt. Da jedoch das Füllen in der Mitte eines Zyklusses erfolgte, erstreckte es sich bis zur Mitte des nächsten. Durch die Verwendung der zweiten neuen Zelle, die vorher vorgefüllt und dann während eines halben Zyklusses im gefüllten Zustand gehalten wurde, war eine neue Zelle mit frischem geröstetem gemahlenem Kaffee für den Einschluß in die Extraktionszone zu Beginn eines jeden Zyklusses verfügbar.

BEISPIEL 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt. Anstelle der Vorfüllung einer jeden neuen Zelle, die frischen gerösteten gemahlenen Kaffee enthielt, lediglich vom Boden nach aufwärts wurden dieses Mal die ersten 25? des zurückgeleiteten Extrakts an der Zelle von oben aufgegeben. Hierauf wurden die verbleibenden 75% des zurückgeführten Extrakts (30% des gesamten Extrakts, der aus der Extraktionszone austrat) in die Zelle vom Boden aus eingefüllt, um das Vorfüllen zu vervollständigen.

Es wurde beobachtet, daß Extrakt, der unmittelbar vor dem Abstreifen untersucht wurde, beträchtlich weniger

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mitgeführte teilchenförmige Kaffeefeststoffe enthielt als der entsprechende Extrakt von Beispiel 1. Diese erwünschte Verringerung des Gehalts an teilchenförmigen Stoffen hatte seinen Grund in der verringerten Neigung des Kaffees in der am weitesten stromabwärtigen Zelle der Extraktionszone (von oben gefüllt), durch das austretende Extraktionsmedium aus der Zelle gespült zu werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Extrakts durch Führung eines wäßrigen Mediums im Gegenstrom durch eine Extraktionszone, die mindestens drei hintereinandergeschaltete Zellen mit geröstetem gemahlenem Kaffee enthält, um einen Kaffee-Extrakt herzustellen, wobei die Zellen dieser Zone zum Zwecke aufeinanderfolgender Extraktionszyklen, während denen ein Abzug des genannten Extrakts stattfindet, ausgetauscht werden, indem die letzte Zelle, die den erschöpftesten Kaffee enthält, abgeschaltet und eine Zelle, die frischen Kaffee enthält, am anderen Ende angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle, die frischen Kaffee enthält, vor dem Einschluß in die Zone mit einem wäßrigen Kaffeesud gefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 10 bis 50? des Kaffeesuds, mit dem die Zelle gefüllt wird, von der Oberseite der Zelle aufgegeben werdäi und dann der Rest des Kaffeesuds vom Boden aus in die Zelle eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sud, mit dem die Zelle, welche frischen Kaffee enthält, gefüllt wird, aus Kaffee-Extrakt besteht.

¹K Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle, welche frischen Kaffee enthält, in

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einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit während eines gesamten Extraktionszyklusses gefüllt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle gefüllt, zumindest einen Teil eines Zyklusses im gefüllten Zustand gehalten und dann in die Extraktionszone eingeschlossen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3» 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Extraktionssone erhaltene Extrakt in zwei Teile unterteilt wird, und zwar in einen ersten Teil, der ein Getränkematerial darstellt, und in einen zweiten Teil, der einen Sud darstellt, welcher in die Zelle, welche frischen Kaffee enthält, eingefüllt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Teile kontinuierlich vom gesamten Extrakt abgespalten werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil, welcher den Sud darstellt, vom Extrakt erst dann abgespalten wird, nachdem bis zu 70% des Abzugs eines jeden Zyklusses erhalten worden sind.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil zu einer Abstreifzone zwecks Isolierung von flüchtigen Kaffeebestandteilen geführt wird, der resultierende abgestreifte Extrakt konzentriert wird, isolierte Kaffeebestandteile wieder eingemischt werden, und das resultierende Gemisch getrocknet wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten flüchtigen Kaffeebestandteile,
die mit dem ersten Teil des Extrakts nach der Abstreifung gemischt worden sind, aus den flüchtigen Bestandteilen bestehen, die von höchstens den ersten 702 des Extrakts eines Abzugszyklusses abgestreift worden sind.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sud, mit dem die
Zelle, welche frischen Kaffee enthält, gefüllt wird, aus Kaffee-Extrakt besteht, von dem Im wesentlichen vollständig alle flüchtigen Kaffeebestandteile abgestreift worden sind.

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