DE2633298A1 - Verfahren zur herstellung eines kaffee-extrakts - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines kaffee-extraktsInfo
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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Description
Patentanwalt
Dip!.-Ing. 6. We&El
D-8 München 22
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$, vorzugsweise den ersten 30 bis
60%,eines jeden Abzugs abgestreift werden. Diese Isolate
zeigen Konzentrationen an flüchtigen Stoffen, die im wesentlichen höher liegen, als sie bisher erhalten wurden.
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Die Rekonstituierung mit dem zuerst abgestreiften Isolat
verringert deshalb den Verdünnungsfaktor bei Zugabe
des Isolats zum Getränkematerial.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Abstreifen
mit einer höheren als üblichen Geschwindigkeit ausgeführt
werden, beispielsweise durch Verwendung von mehr Dampf. Dies ergibt eine verbesserte Ausbeute und ein
verbessertes Spektrum an flüchtigen Bestandteilen. Da außerdem das Isolat - d.h. die flüchtigen Bestandteile
und der kondensierte Dampf - aus nur dem ersten Teil eines jeden Abzugs gewonnen wird, ist das Gesamtvolumen
nicht erhöht. Infolgedessen kann dieses Isolat direkt dem konzentrierten Extrakt zugegeben werden, um den gewünschten
Geschmack ohne übermäßige Verdünnung zu erzielen.
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Gerösteter gemahlener Kaffee wurde mit Wasser in einer Gegenstromextraktionszone extrahiert, die 6 hintereinandergesehalte.te
Zellen mit Kaffee aufwies. Die Extraktion wurde mit einem Abzugsverhältnis von 6,0:1 durchgeführt.
Unmittelbar nach dem Austritt aus der Extraktionszone
wurde der Extraktstrom kontinuierlich in zwei Teile mit 60 Gew.-% und 40 Gew.-% unterteilt. Der 40 Gew.-? ausmachende
Teil wurde zu einer neuen isolierten Zelle geführt, die frischen gerösteten gemahlenen Kaffee enthielt.
Der Teil füllte die Zwischenräume der Zelle vollständig auf und benetzte den Kaffee innerhalb der einen
Zykluszeit, während der er langsam zugegeben wurde.
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Die restlichen 60$ 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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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.
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.
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 (1)
- PATENTANSPRÜCHEVerfahren 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, in709807/0730einer 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.709807/073010. 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.709807/0730
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