DE2822319C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her­ stellen von löslichem Bohnenkaffee nach dem Zerstäubungstrocknungsverfahren aus einem Kaffeeextrakt­ konzentrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 21 12 882 bekannt.

Diese Druckschrift beschreibt ein Verfahren, bei dem ein konzentrierter Kaffeeextrakt unter hohem Druck zu feinen Tröpfchen verdüst wird. Über die Aufbereitung des dem Verfahren zuzuführenden Kaffeeextraktkonzentrats macht die genannte Druckschrift keine Angaben.

Aus der US-PS 32 44 530 ist ein Verfahren zum Gewinnen von Aromastoffen aus Kaffeeextrakt bekannt, bei dem eine spezifische Fraktion flüchtiger Bestandteile, deren Sie­ depunkte unter und über dem von Wasser liegen, aus Kaf­ feeextrakt abgetrennt werden, indem man den Extrakt in einen größeren, konzentrierten Teil und in einen kleine­ ren, flüchtigen Teil auftrennt, was in der Weise ausge­ führt wird, daß der Extrakt einer Hochvakuumkonzentra­ tion bei einer Temperatur von weniger als 60°C unterwor­ fen wird, ein Hauptteil der flüchtigen Aromabestandteile als ein erstes ölig/wäßriges Gemisch kondensiert wird und nicht kondensierte flüchtige Bestandteile und nicht kondensierbare Gase als kleinerer Bestandteil des flüch­ tigen Teils evakuiert und ausgeschieden werden und an­ schließend das vorgenannte Gemisch aus hoch und niedrig siedenden Bestandteilen bei einer Temperatur zwischen 10° und 38°C und einem Druck von etwa 50 hPa destilliert wird.

In welcher Weise das Extraktkonzentrat weiterzuverarbei­ ten ist und ob es für eine Wiederverdünnung oder zur Verarbeitung zu wasserlöslichem Pulverkaffee geeignet ist, wird in der Druckschrift nicht angegeben.

Die wesentlichen Anstrengungen bei der Herstellung von wasserlöslichem Kaffeepulver gelten der Verstärkung des Aromas und des Geschmacks des fertigen, löslichen Kaf­ feeprodukts. Das Endziel ist es, löslichen Kaffee herzu­ stellen, der ein Kaffeegetränk ergibt, das gleiche Aroma- und Geschmackseigenschaften besitzt, wie man sie mit frisch geröstetem und gemahlenem Kaffee erhält.

Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, die zum größten Teil entwickelt wurden, um lösliche Kaffeeprodukte her­ zustellen, deren Geschmack und Aroma sich dem von gerö­ stetem und gemahlenem Kaffee nähern, betrifft die vor­ liegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kaffeeprodukts mit einem Geschmack, in welchem die grünen/pikanten bzw. nußartigen Geschmacksnoten vor­ herrschen, da, obgleich dieses Kaffeeprodukt einen Ge­ schmack und ein Aroma besitzt, die sich von denen gerö­ steten und gemahlenen Kaffees wesentlich unterscheiden, dieser Kaffee vom Verbraucher vorgezogen wird.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung von einem "grünen/pikanten bzw. nußartigen Geschmack" gesprochen wird, so entspricht dieser Ausdruck dem angelsächsischen Ausdruck "green/nutty flavour". Diese Bezeichnung wird von erfahrenen Geschmacksprüfern verwendet, um die nuß­ artigen Geschmacksnoten zu bezeichnen, die für geröstete Nüsse charakteristisch sind, nämlich etwas süß und glatt bzw. wohlgefällig, und die grünen Geschmacksnoten sind mit rohem Gemüse und grünem Kaffee assoziiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem dem Endprodukt ein bestimmter, grün/pikanter bzw. nußartiger Geschmack verliehen wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung macht gewisse Vorschriften hinsichtlich der Aufbereitung des Extraktkonzentrats, die unerläßlich sind, um die gewünschte Geschmacksrichtung zu erzielen. Weiterhin gibt die Erfindung gewisse Verbreiterungen der Bereiche gegenüber dem Stand der Technik an, in denen die Parameter bei der Zerstäubung des Konzentrats liegen können. Diese Verbreiterung der Parameterbereiche macht die Einhaltung der Arbeitsbedingungen bei der Zerstäu­ bung des Konzentrats leichter.

Von der Erfindung werden nicht nur Merkmale aus den bei­ den vorgenannten Patentveröffentlichungen miteinander kombiniert, sondern es werden insbesondere aus der zweitgenannten Druckschrift bekannte Parameter modifi­ ziert, um zu dem gewünschten Ergebnis zu kommen.

Es hat sich herausgestellt, daß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale einzuhal­ ten sind, damit man das gewünschte Ergebnis erzielt, was insbesondere für die Umgebungsbedingungen bei der Destillation und der Rekondensation der Aromastoffe gilt. Vergleicht man diese Werte mit dem Stand der Tech­ nik, so sieht man den wesentlichen Unterschied. Während bei der Erfindung der Druck bei der Destillation von et­ wa 540 hPa bis Atmosphärendruck reichen kann, wird im Stand der Technik mit einem Druck gearbeitet, der unter 1/10 des geringstzulässigen Drucks bei der Erfindung liegt. Im Stand der Technik wird bezüglich der Konden­ sation der Aromastoffe ein Umgebungsdruck angegeben, der nochmals tiefer liegt, nämlich geringer als 1/30 des niedrigsten, beim erfindungsgemäßen Verfahren anzuwen­ denden Drucks ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Kontrollfaktoren hinsichtlich der Menge der flüchtigen Komponenten, die durch Verdampfen von dem Extrakt abgestreift werden, die relative Flüch­ tigkeit der Komponenten (genommen bei unbegrenzter Ver­ dünnung) und der Prozentgehalt des Wassers, der aus dem Extrakt verdampft wird, sind. Die Temperatur (absoluter Druck) in der Verdampfungszone, bei der die flüchtigen Komponenten durch Verdampfung von dem Extrakt abgestreift werden, ist relativ unwichtig für die Gesamtmenge an Geschmacksverbindungen, die aus dem Extrakt entfernt werden. Damit die gewünschte Menge an abge­ streiften Geschmackskomponenten erhalten wird, muß jedoch ein relativ erhöhter absoluter Druck im Bereich von 540 hPa bis Atmosphärendruck (und dementsprechend die erhöhte Gleich­ gewichtstemperatur) verwendet werden, und für einen Kaffee­ extrakts, der aus der Extraktionsbatterie mit einem löslichen Feststoffgehalt im Bereich von 12 bis 30% (Gew./Gew.) entnom­ men wird, müssen mindestens 5 bis 15% Wasser in dem Beschick­ ungsextrakt mit den Geschmackskomponenten entfernt werden. Der Extrakt aus der Extraktionssäulenbatterie sollte eine Tem­ peratur unter 20°C besitzen, damit die Zersetzung der Geschmackskomponenten darin minimal gehalten wird, und er sollte geklärt sein.

Das Abstreifen der Aromafraktionen aus dem Kaffeeextrakt kann ebenfalls bei niedrigen absoluten Drücken und Temperatu­ ren erfolgen, wie es in der GB-PS 8 71 984 beschrieben wird, und bei absoluten Zwischendrücken von etwa 20 bis etwa 50 hPa mit der entsprechenden Zwischen­ temperatur), wie es in der GB-PS 12 65 206 beschrieben wird.

Jedoch ist die Entfernung eines ausgewählten Anteils der Geschmacksverbindungen mit der gewünschten Qualität durch die Kontrolle des absoluten Drucks in der Verdampfungszone allein schwierig.

Die Partialkondensation des die Aroma- und Geschmacks­ komponenten enthaltenden, wäßrigen Dampfes aus dem Abstrei­ fer ist jedoch ein mögliches und kontrollierbares Verfahren für die Gewinnung einer ausgewählten Fraktion an Geschmacks­ komponenten für die Wiederzugabe zu dem konzentrierten Kaffeeextrakt.

Die ausgewählte Fraktion der flüchtigen Materialien, die von dem Kaffeeextrakt während des Verdampfungsabstreif­ verfahrens abgestreift wird, wird durch ein sorgfältig kon­ trolliertes Kondensationsverfahren erhalten. Es wurde gefun­ den, daß ein sorgfältig kontrolliertes Kondensationsverfahren einen ausgewählten Teil der abgestreiften, aromatischen Ver­ bindungen als wäßriges Kondensat ergibt, das vorwiegend grüne/nußartige bzw. pikante Geschmacksnoten aufweist. Dieses Kondensat verleiht, wenn es zu der konzentrierten Hauptmasse des Extrakts zugegeben wird und das Gemisch dann solchen Temperaturbedingungen unterworfen wird, daß das im folgenden beschriebene Sprühtrocknen bei kontrollierter, niedriger Tem­ peratur durchgeführt wird, dem fertigen, sprüh­ getrockneten Produkt einen grünen/nußartigen Geschmack.

Sorgfältig kontrollierte Agglomerationsbedingungen, bei denen der Ausdruck des grünen/nußartigen Geschmacks nicht verbessert wird, werden dann zur Umwandlung des sprühgetrock­ neten Pulvers in Granulatform verwendet. Das entstehende Pro­ dukt ist somit ein sprühgetrocknetes Pulver mit einem ausge­ prägten grünen/nußartigen bzw. pikanten Geschmack oder, al­ ternativ, ein sprühgetrocknetes Pulver, das zu Granulatform agglomeriert wurde, wobei der nußartige Geschmack etwas ge­ ringer ist.

Die Kontrollfaktoren, die die Menge und Eigenschaften der Geschmackskomponenten in dem Kondensat der Dämpfe, der aus der Verdampfungsabstreifzone entnommen wird, bestimmen, sind der absolute Druck in dem Kondensator bzw. Kühler (der gleich oder nicht gleich sein kann, wie der in der Verdampfungs­ abstreifzone), die Temperatur des Kondensats (die durch die Temperatur der verwendeten Kühloberfläche bestimmt wird) und, was von Bedeutung ist, die Menge an nichtkondensierbaren Ga­ sen, die aus den Kühlern bzw. Kondensoren entweichen (oder besser das Verhältnis von nichtkondensierbarem Gasvolumen zu Kondensatgewicht pro Zeiteinheit). Die nichtkondensierbaren Gase können aus undichten Stellen in der Vorrichtung wie auch aus mitgerissenen Gasen im Extrakt, der in die Verdampfer eingeleitet wird, stammen. Zusammengefaßt gilt, je höher der Druck in den Kühlern ist, je niedriger die Kondensat­ temperatur und je niedriger das nichtkondensierbare Gasver­ hältnis ist, umso größer wird die Wirksamkeit bei der Kon­ densation sein.

Die Zusammensetzung des Kondensats wird daher eindeu­ tig durch die genauen Bedingungen in dem Kühler bestimmt, und diese Kühlerbedingungen sind für die Auswahl der gewünsch­ ten Fraktion an Geschmackskomponenten wichtiger als der abso­ lute Druck in der Verdampfungsabstreifzone.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die flüchtigen Geschmackskomponenten im Wasser von dem Kaffeeextrakt abgestreift, bevorzugt indem man den Extrakt kontinuierlich durch einen einstufigen Plattenverdampfer leitet, der bei einem Druck von 540 hPa bis Atmo­ sphärendruck (absoluter Druck) betrieben wird, so daß 5 bis 15% des ursprünglich in dem Extrakt vorhandenen Wassers ver­ dampfen, vorzugsweise 5 bis 10%. Man kann irgendeine Art von Verdampfer verwenden, obgleich ein Verdampfer des Filmtyps bevorzugt ist. Es ist bevorzugt, nahe bei Gleichgewichtsbedin­ gungen zu arbeiten, um eine passende Verdampfungsoberfläche zu erhalten. Die Entfernung von 80 bis 96% der flüchtigen Sub­ stanzen, die einen relativen Flüchtigkeitswert von mehr als 80 bei unendlicher Verdünnung besitzen, ist eine geeignete Richtlinie für die Praxis, und man stellt fest, daß sie mit einer 5 bis 15%igen Entfernung des Wassers aus dem Kaffee­ extrakt erreicht wird.

Die Menge an flüchtigen Substanzen kann für diesen Zweck zweckdienlich aus den gesamten gaschromatographischen Zählungen analysiert werden, die über dem Kopfraum einer ge­ ringen Menge an Extrakt nach Standardverfahren bestimmt wer­ den, indem man Kopfraumgas in eine geeignete, gaschromato­ graphische Vorrichtung injiziert, aufzeichnet und die Peak­ fläche der Spur integriert.

Die durch Verdampfung abgestreiften Materialien wer­ den dann unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen teilweise kondensiert. Die Kondensation der durch Verdampfung abgestreif­ ten Materialien in einem Rohrkühler mit Mantel geeigneter Kondensationskapazität kann durchgeführt werden.

Damit man erfindungsgemäß ein Kondensat erhält, das eine grüne/nußartige Geschmacksfraktionszusammensetzung auf­ weist, ist eine Kondensattemperatur von 0 bis 21,1°C zufriedenstellend und bevorzugt, wobei der absolute Druck im wesentlichen gleich ist, wie der in der Verdampfungsabstreif­ zone (zwischen 540 hPa und Atmosphärendruck).

Das Kondensationssystem und die Vakuumpumpe sind be­ vorzugt mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Menge oder des Volumens oder nichtkondensierbarer Gase (der Einfachheit halber bestimmt bei Atmosphärendruck) ausgerüstet. Diese Variable kann durch Einleiten nichtkondensierbarer Gase in das Partialkondensationssystem reguliert werden. Die nicht­ kondensierbaren Gase besitzen einen materiellen Einfluß auf die Zusammensetzung des Kondensats und stellen eine andere Möglichkeit für die selektive Fraktionierung der gesamten, abgestreiften Geschmackskomponenten dar, die zur Gewinnung einer spezifischen Fraktion aus Geschmackskomponenten führt. Eine Menge an nichtkondensierbaren Gasen im Bereich von 2,8 bis 56 l, die in die Kondensationszone pro 0,45 kg Kondensat eingeleitet wird, ist be­ vorzugt.

Somit wird ein potentieller Verlust an irgendwelchen besonders flüchtigen Komponenten, insbesondere den flüchtige­ ren, d. h. solchen, die hohe Werte oder relative Flüchtigkeit besitzen (betrachtet bei unendlicher Verdünnung), bezogen auf die geringen Mengen dieser Verbindungen, die vorhanden sind, hauptsächlich durch die Variablen, wie Temperatur und Druck (Vakuum), innerhalb des Kühlers und die Menge an aus­ tretenden, nichtkondensierbaren Gasen bestimmt.

Wie zuvor angegeben, hat man festgestellt, daß ein ge­ wisser Verlust an flüchtigen Komponenten für den besten Endgeschmack bevorzugt ist und daß eine maximale Retention bei der Kondensationsstufe nicht notwendigerweise das wichtig­ ste Kriterium für die Geschmacksqualität ist, was man in der Vergangenheit angenommen hatte. In der Tat hat man festge­ stellt, daß ein Kondensat, das 40 bis 90% der abgestreiften Geschmackskomponenten enthält bzw. in dem diese zurückgehal­ ten sind, ein Endprodukt mit dem allerbesten Geschmack ergibt.

Die ausgewählte Fraktion an kondensierten, aromati­ schen Verbindungen wird zu dem Kaffeeextrakt, nachdem der Kaffee­ extrakt auf eine Konzentration von mindestens 37 Gew.-% an löslichen Stoffen, die tatsächlich so hoch wie 55% sein kann, konzentriert wurde, zurückgegeben. Die Verdampfung des abge­ streiften Massenextrakts kann in einem geeigneten Verdampfer, vorzugsweise in einem zweistufigen Filmverdampfer, durchge­ führt werden. Geeignete Drücke im Verdampfer betragen etwa 510 hPa oder höher (absoluter Druck) für die erste Stufe und 135 hPa oder niedriger bei der zweiten Stufe. Das Kondensat aus diesem Verdampfer wird verworfen. Die abgestreiften Materialien sollten sofort in das Konzentrat bei dem richtigen stöchiometrischen Wert, bezogen auf die Menge an vorhandenen, löslichen Feststoffen, abgemessen wer­ den, wobei sichergestellt wird, daß ein homogenes Produkt für die nachfolgende Niedrigtemperatur-Sprühtrocknung erhalten wird. Da die Zugabe der abgestreiften Materialien zu dem konzentrierten Extrakt notwendigerweise seine Konzentration an löslichen Stoffen um einige Prozent erniedrigt, sollte die Konzentration des Extrakts vor dem Sprühtrocknen nicht unter 35% liegen.

Der entstehende, verstärkte, konzentrierte Kaffee­ extrakt wird dann sprühgetrocknet, so daß der Geschmack darin in maximalem Ausmaß erhalten bleibt. Bei Extraktkonzentratio­ nen von etwa 35 bis 40% wird ein an sich bekannter Sprühtrock­ ner mit Zentrifugenspraydüsen verwendet. Man kann auch das in der US-PS 12 89 439 beschriebene Verfahren verwenden.

Die bevorzugte Extraktbeschickungstemperatur beträgt im allgemeinen 21,1°C oder weniger und eine Temperatur bis zu -2,28°C ist von Vorteil. Die richtige Auswahl der Art, der Größe oder der Düsen und des Betriebsdrucks ist wichtig, z. B. sollte bei einer Extraktkonzentration von 36% ein Düsendruck im Bereich von 49 · 10³ bis 98 · 10³ hPa, eine niedrige Auslaßtemperatur von 93,3 bis 98,9°C und eine relativ niedrige Einlaßtemperatur von 216 bis 227°C verwendet werden. Bei einer Extraktkonzentration von 38% kann eine Einlaßlufttemperatur bis zu 288°C verwendet werden. Diese Bedingungen hängen natürlich etwas von der tatsächlichen Konzentration des Extrakts und der ge­ wünschten Größe der Tröpfchen, die getrocknet werden sollen, ab. Es ist leicht erkennbar, daß sie sich von den üblichen Sprühtrocknungsbedingungen, bei denen niedrigere Zentrifugen- Düsendrücke verwendet werden, und von den Spraytrocknungs­ verfahren mit höheren Lufttemperaturen und kontrollierte Zerstäubung unterscheiden. Es ist ein wesentliches Merkmal, daß die durchschnittliche Teilchengröße des erhaltenen Pulvers etwas geringer ist und zwischen 100 und 300 µm, bevorzugt etwa 200 µm, liegt.

Wenn das Produkt in der anderen, agglomerierten, granularen Form hergestellt wird, muß das Pulver nur auf ei­ nen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 4 bis 6% getrocknet werden, wodurch ein weiterer Vorteil einer Geschmacksretention er­ halten wird. Wenn das fertige Produkt ein sprühgetrocknetes Pulver ist, ist es dann erforderlich, das Produkt auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 4% oder weniger zu trocknen.

Bei einer Extraktkonzentration von 40 bis 55%, die normalerweise erhalten wird, sind die erforderlichen Sprüh­ trocknungsbedingungen für eine maximale Geschmacksretention der flüchtigen Bestandteile ähnlich, ausgenommen, daß es, um eine zufriedenstellende Sprühbildung zu Erzielung der gleichen Teilchengröße zu erhalten, erforderlich ist, einen Beschickungsextrakt mit etwas höherer Temperatur bis zu etwa 93,3°C zu verwenden, wobei man jedoch ähnliche Betriebsdüsendrücke, wie zuvor beschrieben, verwendet. Man stellt fest, daß man eine etwas höhere Retention der flüchti­ gen Komponenten bei diesen höheren Konzentrationen des Ex­ trakts erhält, insbesondere wenn niedrigere Einlaßtemperaturen verwendet werden.

Beispielsweise kann ein Extrakt mit einer Konzentra­ tion von 40 bis 55% sprühgetrocknet werden unter Verwendung einer Zentrifugendruckdüse mit einem Druck von 63,3 · 10³ bis 176 · 10³ hPa in einer Sprühtrocknungskammer bei einer Einlaßlufttemperatur von 121,1 bis 288°C und einer Auslaßlufttemperatur von 82,2 bis 93,3°C, wobei der Extrakt eine Temperatur zwischen 60 und 93,3°C am Einlaß zu dem Trockner aufweist.

Alternativ und bevorzugter, wegen des Aussehens und der Schüttdichte, kann das sprühgetrocknete Produkt unter Bil­ dung eines Granulats agglomeriert werden, vorzugsweise in der in der US-PS 12 24 807 beschriebenen Vorrichtung.

Das sprühgetrocknete Pulver wird zuerst zu einer fei­ nen Teilchengröße vermahlen, wie es ebenfalls in dieser Pa­ tentschrift beschrieben ist, aber die gemahlene Pulverbeschickung wird dann durch Dampf-Fusion bei milderen Lufttemperatu­ ren, als es im allgemeinen beschrieben wird, agglomeriert. Die bevorzugten Temperaturen sind:

Einlaßlufttemperatur: 138 bis 149°C
Auslaßlufttemperatur: 71,1 bis 93,3°C

Das wichtigste Merkmal des Agglomerationsverfahrens ist die Einstellung der erforderlichen Fusionstemperatur bzw. Verschmelzungstemperatur für die Agglomerate (zwischen 37,8 und 121,1°C, wobei die Luft die niedrigst mögliche Temperatur besitzt. Auf diese Art werden die flüchtigen Geschmacksbestandteile in höherer Menge zu­ rückgehalten, als es sonst bei diesem Verfahren möglich ist. Der Feuchtigkeitsgehalt des agglomerierten oder granularen Produkts kann jedoch so hoch wie 6 bis 7% sein. Dieser Feuch­ tigkeitsgehalt wird dann auf 4%, bevorzugt nicht mehr als 3,5% und weniger, wie es für eine gute Lagerungsstabilität des fertigen, gesiebten Produktes erforderlich ist, nach einem darauffolgenden, milden Nachtrocknungsverfahren er­ niedrigt.

Es wurde gefunden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte einen wesentlich besseren Geschmack besitzen als solche, bei denen der Kaffeeextrakt direkt verdampft oder sprühgetrocknet und nach bekannten Verfahren agglomeriert wurde, ohne daß die flüchtigen Ge­ schmackskomponenten wieder zugegeben wurden und ohne daß dar­ auf geachtet wurde, daß bei den Trocknungs/Agglomerations­ stufen eine maximale Geschmacksretention erreicht wird.

Wie aus den obigen Erläuterungen hervorgeht, wird er­ findungsgemäß eine ausgewählte Fraktion an Kaffeegeschmacks­ stoffen zu einem konzentrierten Kaffeeextrakt zugegeben, der zuvor von seinen flüchtigen Geschmackskomponenten abge­ streift wurde, und dann wird dieser verstärkte, konzentrierte Kaffeeextrakt einem Dehydratisierungsverfahren unterworfen, wodurch die Retention der ausgewählten Fraktion an aromati­ schen Kaffeeverbindungen maximal in dem fertigen Produkt mög­ lich wird und ein lösliches Kaffeeprodukt erhalten wird, das einen ausgeprägten grünen/nußartigen bzw. pikanten Geschmack aufweist und das, wie gezeigt werden konnte, vom Verbraucher gern angenommen wird.

Die wesentlichsten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die beiden folgenden:
(1) Die Technik der Partialkondensation der Geschmacks­ fraktionen durch sorgfältig kontrollierte Kühlerbedingungen, damit man gerade den Teil der gesamten Kaffeegeschmackskompo­ nenten erhält, die ursprünglich in einem technischen Kaffee­ extrakt vorhanden sind, wodurch ein fertiges Produkt mit über­ wiegendem nußartigen bzw. pikanten/grünen Geschmack erhalten wird, und
(2) das Niedrigtemperatur-Trocknungs/Agglomerations­ verfahren für den konzentrierten Extrakt, der mit einer Aus­ wahl an Kaffeegeschmackskomponenten verstärkt ist.

Der Fachmann wird leicht erkennen, daß ein mehrfaches Kühlersystem verwendet werden kann, um ähnliche Partialkon­ densationswirkungen zu erhalten, und daß es durch Variation der Kühlerverfahrensbedingungen möglich ist, unterschiedli­ che Fraktionen an Geschmackskomponenten auszuwählen, die Kaffeeprodukte ergeben mit Geschmacksnoten, die sich von de­ nen, die als grün/nußartig bezeichnet werden, unterscheiden.

Solche mehrfachen Kühlersysteme können so angeordnet sein, daß sie Betriebsdrücke in der Kühlerzone aufweisen, die sich von dem Betriebsdruck in der tatsächlichen Verdampfungs­ abstreifzone unterscheiden. Einer der Kühler eines mehrfa­ chen Kondensationssystems kann mit einer Gefrierkühlung ver­ wendet werden, um die Geschmackskomponenten in gefrorener Form zu erhalten.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Her­ stellung eines löslichen Kaffeeproduktes, gemäß dem ein Partialkondensat der flüchtigen Geschmackskomponenten zu einem konzentrierten Kaffeeextrakt zugegeben wird, der zuvor von den flüchtigen Geschmackskomponenten abgestreift wurde, und bei dem dieser verstärkte, konzentrierte Kaffeeextrakt einem Dehydratisierungsverfahren unterworfen wird, wodurch die Retention der Geschmackskomponenten maximal gehalten wird und ein lösliches Kaffeeprodukt mit ausgeprägten grünen/nuß­ artigen bzw. pikanten Aromanoten erhalten wird.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und insbesondere die Herstellung des erfindungsgemäßen Kaffee­ aromas. Die Prozentgehalte sind, sofern nicht anders angege­ ben, auf Gewichtsbasis ausgedrückt.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus geröstetem Kaffee wird in einer übli­ chen Gegenstromperkolationsbatterie extrahiert, so daß man bei der Endabdestillation eine Konzentration an lösli­ chen Stoffen von 20,0 Gew.-% erhält, und dann wird auf 15,6°C gekühlt. Der Extrakt wird durch Durchleiten durch einen Zentrifugenklärer geklärt und zu ei­ nem Plattenverdampfer mit 7 Platteneinheiten in einer Rate von 726 kg/h ge­ leitet, der mit 600 hPa absolutem Druck betrieben wird. Die Bedingungen werden so eingestellt, daß eine Fraktion aus flüchtigem Material und Wasser von 7,5% des ursprünglichen Gewichts des Wassers in dem Extrakt abgestreift wird. Das abgestreifte Material wird in einem Kühler mit vertikalem Rohr und Mantel mit einer Oberfläche von 16,2 m² an der Mantelseite kondensiert, wo­ bei der Dampf in den oberen Teil eingeführt wird und das Kon­ densat und Abblasgas unten entnommen werden. Das Kühlwasser tritt mit einer Temperatur von 10°C ein und mit einer Temperatur von 15,6°C aus (entsprechend der Kondensat­ temperatur).

Der abgestreifte Extrakt wird direkt in einen zwei­ stufigen Plattenverdampfer, der bei 135 hPa absolutem Druck in der zweiten Stufe und bei 405 hPa bei der ersten Stufe betrieben wird, eingeleitet. Der Manteldampfdruck überschreitet Atmosphärendruck nicht. Die Endkonzentration an abgestreiftem, verdampftem Extrakt be­ trägt 40,3%. Der konzentrierte Extrakt wird auf 15,6°C gekühlt und dann in der Leitung mit dem abgestreiften Material beim Durchgang zu einem Beschickungstank für den Sprüh- Trocknungs-Vorgang vermischt, wo die Konzentration des Ex­ trakts nun 36,0 Gew.-% beträgt.

Das Sprühtrocknen wird in einem großen Sprüh-Trock­ nungsturm mit einem Durchmesser von 7,32 m durchge­ führt, der mit vier Zentrifugensprühdüsen ausgerüstet ist.

Der Extrakt wird auf seinem Weg zu den Düsen auf 4,44 bis 10,0°C abgekühlt, und ein Spraydüsendruck von 50 · 10³ hPa wird verwendet. Die Lufteinlaßtempe­ ratur des Trockners beträgt 216°C und die Auslaßtem­ peratur wird absichtlich so niedrig wie etwa 93°C eingestellt. Das gesamte Pulverprodukt aus dem Trockner wird gesammelt. Das Pulverprodukt besitzt einen Feuchtigkeitsge­ halt von 5% und eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 200 µm.

Das sprühgetrocknete Pulver wird dann zu einer klei­ nen Teilchengröße (unter 50 µm) mit einer Bauermeister­ mühle in einer Rate von etwa 1720 kg/h bei Umgebungstemperatur vermahlen. Das feine Pulver wird dann in einen Agglomerator der Art, wie in der GB-PS 12 24 807 be­ schrieben, eingeleitet, aber dieser wird so betrieben, daß die Haupteinlaßlufttemperatur 138°C und die Auslaßtempe­ ratur 90,1°C beträgt.

Die groben Agglomerate werden auf 26,7°C abge­ kühlt und durch ein 350 µm-Sieb und über ein 890 µm- Sieb gesiebt. Die Feinstoffe werden zu dem Mühlvorgang zu­ rückgeführt, während das gewünschte, granulare Produkt (etwa 50% auf dem 1680 µm-Sieb) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 6% sofort in einen Vibrationsschichttrockner geleitet wird. Dieser Trockner wird mit einem Aufwärtsstrom von warmer Luft bei 93,3°C in dem ersten Teil, gefolgt in dem zweiten Teil mit von der Feuchtigkeit befreiter Luft von 20,4°C mit einer Durchgangszeit von etwa 2 min betrieben. Das entstehende Produkt besitzt einen Feuchtigkeitsgehalt von 4%, eine freifließende Schüttdichte von 23 g/100 ml, eine gewünsch­ te dunkle Farbe mit der folgenden Siebanalyse: 25% auf 2380 µm, 25% auf 1680 µm, 47% auf 429 µm und 3% durch 420 µm. Das granulare Produkt besitzt die gewünschte Teilchenfestigkeit für die nachfolgenden Handhabungsverfahrensstufen und für die Verwendung beim Verbraucher. Vor dem Abfüllen in Gläser wird das Produkt mit 0,25%igem Kaffeearomaöl, das durch Aus­ drücken von geröstetem Kaffee in luftfreier Atmosphäre erhal­ ten wird, plattiert bzw. überzogen. Der Endsauerstoffgehalt des gepackten Produktes liegt unter 4%. Das Produkt besitzt grüne/nußartige Aromanoten, verglichen mit dem milden Ge­ schmack eines ähnlichen granularen Produktes, das auf bekannte Weise aus der gleichen Mischung hergestellt wird. Bei einem bekannten Verfahren wird der gleiche Anfangsextrakt auf etwa 30% einstufig eingedampft, und das gesamte Kondensat wird verworfen. Das Sprühtrocknen wird in der gleichen Art von Vorrichtung bei Temperaturen von 260 bis 115,6°C (Auslaß) mit einem niedrigen Düsendruck von etwa 21 · 10³ hPa durchgeführt, und die Agglomeration des sprühge­ trockneten Produktes wird in der gleichen Art von Vorrich­ tung, aber bei höheren Temperaturen durchgeführt, wobei man direkt einen Endfeuchtigkeitsgehalt von 4% erhält. Bei einer Prüfung durch den Verbraucher stellt man fest, daß das ver­ stärkte Produkt besser angenommen wird als das bekannte Produkt.

Im Verlauf dieses Beispiels werden die flüchtigen Mengen oder Werte im Kopfraum der verschiedenen flüssigen Extrakte, die während des Verfahrens erhalten werden, gas­ chromatographisch untersucht, und der Wirkungsgrad des Abstreifens/Kondensation der Geschmackskompo­ nenten wird berechnet.

Zur Bestimmung der gesamten GC-Werte wird eine Probe des Extrakts verwendet, wobei der Extrakt zuerst auf eine Standardkonzentration von 15 Gew.-% Feststoffe verdünnt wird. Eine 5 ml-Probe wird dann in eine kleine Ampulle mit einer Kapazität von 30 ml gegeben und mit einer Gummikappe verschlossen. Die Ampulle wird dann in ein bewegtes Wasser­ bad bei 40°C während 20 min gegeben, damit sich zwischen dem Kopfraum und dem Extrakt ein Gleichgewicht ein­ stellen kann. Wenn vorliegend von "Kopfraum" gesprochen wird, soll darunter der freie Gasraum verstanden werden, d. h. der Raum, in dem sich keine Flüssigkeit befin­ det. Eine 2 ml-Probe des Kopfraumgases wird mit einer Spritze entnommen und in die gaschromatographische Vorrichtung in­ jiziert, die einen Flammenionisationsdetektor enthält. Die Abgabe davon wird in einen numerischen Integrator eingeleitet. Die GC-Werte werden durch Vergleich gegenüber einem Standard von 2-Butanol/Wasser (0,1%ige Lösung), der direkt injiziert wird, erhalten.

Der Abstreifwirkungsgrad wird aus dem Prozentgehalt der GC-Werte von

berechnet und der Kondensationswirkungsgrad wird aus
(verdampfter Extrakt + zugegebenes, abgestreiftes Material) - verdampfter Extrakt berechnet.

In diesem Beispiel werden die folgenden Werte erhal­ ten und die entsprechenden Wirkungsgrade berechnet:

In die Abstreifzone eingeleiteter Extrakt
44 100 Einheiten
abgestreifter Extrakt aus der Abstreifzone	3400 Einheiten
verdampfter Extrakt	400 Einheiten
verdampfter Extrakt mit zugegebenem, abgestreiftem Material	32 400 Einheiten
Abstreifwirkungsgrad	92%
Kondensationswirkungsgrad	79%.

Beispiel 2

227 kg Kaffeeextrakt mit einer Konzentration von 16 Gew.-% werden aus einer technischen Extraktions­ batterie entnommen, auf 21,1°C gekühlt und in zwei Tei­ le geteilt. Der erste Teil wird in einer Pilotanlage in einer Rate von 4,54 kg/h, bei einem Druck von 338 hPa absolutem Druck abge­ streift, wobei 6,5% Wasser abgestreift werden, wenn man fest­ stellt, daß der Abstreifwirkungsgrad 95% beträgt (bestimmt nach dem CG-Kopfraumverfahren, wie bereits beschrieben). Der zweite Teil wird auf ähnliche Weise bei einem absoluten Druck von 600 hPa abgestreift, bis der gemessene Wirkungsgrad 97% beträgt. Diese Werte zeigen die geringen Unterschiede im Abstreifwirkungsgrad bei zwei unterschied­ lichen Drücken an. Die abgestreiften Dämpfe werden in jedem Fall bei den entsprechenden Abstreifdrücken in einem Kühler mit Glasmantel und Rohr kondensiert, wobei das Kondensat mit einer Temperatur von 20,0°C austritt.

Die Strömungsrate des nichtkondensierbaren Gases ist sehr niedrig und beträgt weniger als 2,8 l/min Atmosphärendruck, oder das Verhältnis an nichtkondensierbarem Gas/Kondensat beträgt 1,26 l/kg. Der Kondensationswirkungsgrad bei den beiden Drücken von 338 hPa und 600 hPa beträgt 89% bzw. 92% und erläutert somit einen Grenzunterschied im Kondensationswirkungsgrad und zeigt den Einfluß der niedrigen Rate der nichtkondensierbaren Gase an. Im Vergleich erhält man bei einer höheren Rate der nichtkondensierbaren Gase in der Nachbarschaft von 14 l/min in der gleichen Vorrichtung Kühlerwirkungsgrade um 70 bis 80%, während noch die gewünschten nußartigen/grünen Geschmacks­ eigenschaften erhalten bleiben. Dies zeigt einen wesentlichen Einfluß des Volumens der nichtkondensierbaren Stoffe (Konden­ satgewichtsverhältnis) auf den Kühlerwirkungsgrad, der seiner­ seits den Geschmack des Partialkondensats schnell beeinflußt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen von löslichem Bohnenkaffee nach dem Zerstäubungstrocknungsverfahren aus einem Kaffeeextraktkonzentrat mit mehr als 35 Gew.-% Feststoffanteil, wobei der Extrakt eine Temperatur aufweist, die in einem Bereich liegt, der wenigstens von -1°C bis 16°C reicht und mit Luft einer Eintrittstemperatur von wenigstens 149°C bis 288°C bei einem Düsendruck zwischen etwa 4820 hPa bis 17 250 hPa bei einer Luftaustrittstemperatur zwischen wenigstens 88°C bis 110°C in Tröpfchen einer Größe von 100 µm bis 300 µm verdüst wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Extraktkonzentrats folgende Schritte ausgeführt werden:

• 1) aus einem wäßrigen Extrakt aus geröstetem, gemahlenem Bohnenkaffee einer Feststoffkonzentration von etwa 12 bis 30 Gew.-% werden zunächst durch Verdampfen von etwa 5 bis 15 Gew.-% Wasser bei einem zwischen etwa 543 und 677 hPa liegenden Umgebungsdruck flüchtige Aromastoffe abgestreift,
• 2) der Restextrakt wird anschließend bis auf einen Feststoffgehalt von etwa 37 bis 55 Gew.-% konzentriert,
• 3) das abgestreifte Wasserdampf/Aromakomponenten-Gemisch wird bei einem zwischen 543 hPa Atmosphärendruck liegenden Umgebungsdruck und einer Temperatur zwischen etwa 0°C und 21°C teilweise kondensiert, und
• 4) das wäßrige Aromakondensat wird anschließend dem Restextraktkonzentrat hinzugegeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus wäßriger Aromalösung und Restextraktkonzentrat einen löslichen Feststoffanteil von 35 bis 37 Gew.-% aufweist, auf etwa 4,5°C bis 10°C abgekühlt und mit einem Druck von etwa 49 900 bis 71 300 hPa bei einer Lufteintrittstemperatur von 216°C bis 238°C und einer Luftaustrittstemperatur von etwa 88°C bis 99°C verdüst wird (Sprühgetrocknet).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kondensation des Wasserdampf/Aromakomponenten-Gemischs zur Aufrechterhaltung des Druckbereiches von 543 hPa bis Atmosphärendruck etwa 5,66 bis 56,6 dm³ (bezogen auf Standard- Druck- und -Temperaturbedingungen) nicht kondensierbare Gase in die Kondesationszone pro 0,454 kg abgegebenen Kondensats eingeleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verdüsen die sich ergebenden Kaffeefeststoffpartikel auf eine Teilchengröße von unter 50 µm vermahlen werden und das Pulver durch Dampfschmelzen bei einer Temperatur zwischen etwa 38°C und 121°C zu Granulat agglomeriert wird, das einen Feuchtigkeitsgehalt von 4% bis 7% aufweist, daß das Granulat gesiebt und die gesiebte Fraktion auf einen Endfeuchtigkeitsgehalt von 3,5% getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete Granulat mit ausgepreßtem Kaffeearomaöl überzogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampf/Aromakomponenten-Gemisch in einer zweistufigen Kondensationszone kondensiert wird, wobei die zweite Stufe der Kondensationszone bei Atmosphärendruck betrieben wird und/oder das Kondensat unter Verwendung eines gekühlten Kühlmediums gefroren wird.