DE2633298C3 - Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Extrakts - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-ExtraktsInfo
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Description
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 Extraktionszone
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.
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 hintereinandergeschaltet, 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.
ίο 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. Fine solche Änderung der Zellenabfolge markiert das Ende eines
Zyklusses und den Beginn des nächsten.
Ein Nachteil der bekannten Gegensiromextraktionsverfahren
Hegt 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 so lange 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 dem 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 Messt.i und Abstreifen
des Extrakts. Um ein stufenweises Abstreifen zu vermeiden, das sich aus der Tatsache ergibt, daß der
Extrakt aus der Extraktionszone nicht kontinuierlich erhalten wird, wird der Extrakt 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
Extraktionszone üblicherweise abgekühlt wird, muß er unmittelbar vor dem oder während des Abstreifens
wieder erhitzt werden.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, das vorstehend erörterte Gegenstromextraktionsverfahren
so weiterzubilden, daß ein kontinuierlicher Fluß des Extrakts durch alle Extraktionszellen ermöglicht
wird, um eine vollständig kontinuierliche Arbeitsweise zu erreichen und den Wegfall von Bevorratungs-
und/oder Kühlstufen zwischen dem Austritt des Extrakts von der Extraktionszone und der Entfernung
von flüchtigen Stoffen aus dem Extrakt durch Abstreifen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Extrakts
durch Führen 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, wäh- ι ο
rend 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, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zelle, die frischen Kaffee enthält, vor dem
Einschluß in die Zone mit einem wäßrigen Kaffeesud gefüllt wird.
Es ist bereits bekannt, beispielsweise aus der US-PS
35 49 380 und aus Sievetz, Coffee Processing, Band 1 Avi PubL, 1963, Seiten 341—348, die neu hinzukommenden
Extraktionszellen so vorzubereiten, daß der darin enthaltene frisch geröstete und gemahlene Kaffee
vorbefeuchtet ist Beispielsweise wird der Kaffee beim Einfüllen in die Extraktionszelle mit Wasser besprüht.
Selbstverständlich kann durch eine solche Maßnahme kein vollständig kontinuierlicher Betrieb erreicht
werden, weil trotz des Befeuchtens des Kaffees in der neu hinzukommenden Extraktionszelle noch viel Luftraum
vorhanden ist, der nach dem Anschließen an vorangehende Exuaktionszellen erst mit Extrakt gefüllt
werden muß, bevor Extre^t aus der letzten Zelle austreten kann.
Mit dem Ausdruck »Sud« ist einr 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 30Gew.-%, vorzugsweise zwischen 12 und
18Gew.-°/o. Darüber hinaus besitzt der Sud, wie das Extraktionsmedium selbst, in erwünschter Weise eine
Temperatur von mindestens 80°C.
Üblicher gemahlener Kaffee, der sich für die Extraktion eignet, gestattet normalerweise ein Füllen
der Zelle mit ungefähr 2 bis 3 kg Sud je kg frischem Kaffee.
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 Teer bleibt. Wenn die Zelle nicht vollständig gefüllt ist, dann
entsteht eine Unterbrechung beim Abfluß des Extrakts, nachdem die Zelle in die Extraktionszone eingesehlös- &o
sen 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 50% des ersten Durchströmungszyklusses üblicherweise zum
Füllen der Zelle und zum Benetzen des Kaffees in der Extraktionszone 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 dip 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 kontrollierte res Eindiffundieren des wäßrigen Mediums in den
trockenen frischen Kaffee. Dabei wird die Ausbildung von Kanälen in der Zelle verringert und ein 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 Abzugsverhältnisses 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.
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
Abzugsverhältnisse 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 Zeitdauer,
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.
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 Zeitlang 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 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 50Vol.-% 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 Kaffeeteil=
chen, 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 i't 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 unterbrochene
Austritt von Extrakt. Das wäßrige Extraktionsmedium
ίο 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 nächr.ten Verarbeitungsstufe, wie z. B. Abstreifen,
läuft. Bei der anderen und bevorz·, ;-.eren Ausführungsrorm
wird der gesamte Extrakt abgesteift, 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 d^s Extraktflusses
zurückgeleitet werden, um eine neu 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
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 erforde Sich ist, ist somit verringert, so daß
Vorkehrungen zur Sicherstellung der Stabilität dos Extrakts gegen Geschmacksverschlechterung praktisch
wegfallen.
Da der Extr&Kt von mindestens einem Punkt des
ho Extraktfließschemas zur Extraktionszone zurückgeführt
werden kann, ist es erwünscht, die Extraktausbiute nach
diesem Punkt zu überwachen. Wegen der kontinuierlichen Extraktherstellung ist es außerdem zweckmäßig
und ratsam, das Überwachen nicht an einem Punkt
hi zwischen den Extraktions- und 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.
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 Geschmackskomponeri'.en
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 txtrakt warme 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 Feststoffen von ungefähr
30—65 Gew.-°/c, 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 Getränkeprodukt herzustellen.
Ein solches Trocknen kann wiederum durch herkömmliche
Techniken erfolgen. Beispielsweise kann der rekonstituierte Extrakt spritzgetrocknet werden. Gegenwärtig
wird der Extrakt aber vorzugsweise gefrier-
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 Zusammen-Setzung
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 beim Austritt aus
der Extraktionszone zu Beginr. eines gegebenen
Zykiusses eine höhere Konzentration an löslichen Kaffeebestandteiieri und Kaffeearomastoffe"! als ein
Extrakt am Ende des Zyklusses 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
ίο 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.
ii 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, uaB es bisher niögiicti wai,
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 erfiiviungsgemäße Verfahren gestattet dagegen
eine vollständig kontinuierliche Behandlung mindestens
in 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.
ü Demgemäß werden bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in dieser
ersten Stufe bis zu ungefähr 70%, 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 trptmrlinpt wprrlpn Nur e\pr 7Wpitp Ofipr Ipt7te Teil des
Extrakts oder des abgestreiften Extrakts, je nach dem betreffenden Fall, wird zuriickgeleitet, um eine neue
4s Zelle mit frischem geröstetem gemahlenem Kaffee
vorzufallen. 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
5r zurückgeführt und der Rest zu den weiteren Verarbeitungsstufen
geleitet wird. Bei dieser letzteren Ausfurv rungsform 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
*o 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
Ί5 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 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 erhiillene
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.
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
uvi nutiui.tl3l\.l
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
hintereinandergeschaltete 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 60Gew.-% und 40Gew.-%
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.
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 Feststoffen von 17 Gew.-% aufwies, wurde dann einer Vakuumeindampfung
unterworfen, um einen konzentrierten Extrakt mit einer Feststoffkonzentration von
ϊ 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
in Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 3 Gew.-% herzustellen.
Gleichzeitig mit der Behandlung des ersten 60% des Extrakts ausmachenden Teils wurde die Extraktion in
der Gcgcnstromzonc fortgesetzt. Nach Beendigung
υ 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
?n 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
:ί 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.
Das Verfahren von Beispiel I wurde wiederholt mit der Änderung, daß der gesamte wäßrige Extrakt, der
aus der Extraktionszone austrat, direkt zum Abstreifer
3ϊ geführt und erst dann in Portionen von 60 Gew.-% 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
•«ο vorgefüllt. Auch hier veränderte sich zu keine-n
Zeitpunkt die Strömungsgeschwindigkeit des Extrakts
τΰιΊάΓιι^ιι in
vwiii l^au
zyklus.
4. Beispiel 3
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 50% 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 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
es zurückgeführt, um eine neue Zelle mit frischem
geröstetem gemahlenem Kaffee vorzufallen.
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 vorhe1- vorgefüllt und dann während eines
halben Zyklusses im gefüllten Zustand gehalten wurde, war eine neue Zelle mit frischem geröstetem gemahle- m
nem Kaffee für den Einschluß in die F.xtraktionszone 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, ledig-
lieh vom Boden n; nh aufwärts wurden dieses Mal die
ersten 25% des zurückgeleiteten Extrakts an der Zelle von oben aufgegehen. 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 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.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Extrakts durch Führen 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 Zelie gefüllt wird, von der Oberseite der Zelle aufgegeben werden und dann der Rest des
Kaffeesuds vom Boden aus in die Zelle eingeführt wird.
3. 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.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle, welche frischen Kaffee
enthält, in 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.
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