DE4335321C2

DE4335321C2 - Verfahren zum Extrahieren von Aromabestandteile enthaltendem Kaffeeöl

Info

Publication number: DE4335321C2
Application number: DE19934335321
Authority: DE
Original assignee: JOACHIM BRIMMER INGENIEURBUERO
Current assignee: JOACHIM BRIMMER INGENIEURBUERO
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2013-10-16
Also published as: DE4335321A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von Aromabestand teile enthaltendem Kaffeeöl aus entkoffeiniertem Röstkaffee, wobei dem Röstkaffee das Kaffeeöl mittels überkritischem CO₂ entzogen wird.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-OS 21 06 133 be kannt, bei dem ausgehend von Röstkaffee das Kaffeeöl mittels CO₂ ex trahiert wird, wobei das CO₂ hinsichtlich Druck und Temperatur über kritisch ist. Bei diesem bekannten Verfahren läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß auch ein Teil des im Röstkaffee enthaltenen Kof feins mit extrahiert wird, so daß in einer weiteren Verfahrensstufe das im Kaffeeöl enthaltene Koffein abgetrennt werden muß, wodurch un erwünschte Aromaverluste in Kauf genommen werden müssen.

Aus der DE 22 12 281 B2 ist es bekannt, wasserhaltiges CO₂ einzu setzen, um Rohkaffee zu entkoffeinieren. Dabei bewirkt der Wasserge halt, daß der gewünschte Stoff, nämlich Koffein, dem Rohkaffee ent zogen wird.

Darüber hinaus ist es bekannt, zur Gewinnung des Kaffeeöls aus Röst kaffee eine Wasserdampfdestillation durchzuführen. Das auf diese Weise gewonnene Kaffeeöl besitzt jedoch ein Aroma, welches aufgrund der thermischen Belastung während der Destillation nicht mehr dem natürlichen Kaffeearoma entspricht, da die thermisch instabilen Aromastoffe zum Teil hydrolysieren bzw. oxidieren und somit die Aromastruktur verändern. Bei diesem bekannten Verfahren ist das Kaffeeöl - vorteilhafterweise - weitgehend koffeinfrei, die erzielte Ausbeute an Kaffeeöl ist jedoch sehr gering.

Darüber hinaus ist es bekannt, Kaffeeöl mittels eines leicht sieden den organischen Lösungsmittels, wie beispielsweise Methylenchlorid/ Hexan zu extrahieren. Bei diesem bekannten Verfahren muß an schließend das Lösungsmittel weitestgehend aus der Aromafraktion entfernt werden, wobei jedoch ein Restgehalt an Lösungsmittel unver meidbar ist. Dieses bekannte Verfahren liefert zwar höhere Ausbeute an Kaffeeöl, es hat jedoch den Nachteil, daß das Kaffeeöl koffein haltig ist und aufgrund der anschließenden Abtrennung des Lösungs mittels auch Aroma- und Geschmacksstoffe verlorengehen.

Ferner ist es bekannt, Kaffeeöl aus Röstkaffeebohnen durch eine Schneckenpressung zu gewinnen. Das dabei erhaltene Kaffeeöl kann jedoch nicht optimal direkt zur Aromatisierung von Instantkaffee, Süßwaren etc. eingesetzt werden. Das auf diese Weise gewonnene Kaffeeöl hat aufgrund der bei der Herstellung hohen thermischen Be lastung eine geringe Konzentration an Aromastoffen, es enthält Koffein und besitzt eine geringe Lagerstabilität.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs ge nannten Art derart weiterzubilden, daß Kaffeeöl mit vollem Aromage halt und einer vergleichsweise großen Ausbeute gewonnen wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei dem Verfahren der eingangs ge nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das überkritische CO₂ mit Wasser gesättigt ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen insbesondere darin, daß in einer Verfahrensstufe koffeinfreies Kaffeeöl gewonnen wird. Das Abtrennen von Koffein mittels einer nachgeschalteten Ver fahrensstufe und der dadurch unvermeidliche Aromaverlust werden vermieden. Durch Verwendung von überkritischem, mit Wasser gesättigtem CO₂, wird ein erhebliches Lösungsvermögen des CO₂ realisiert, welches erheblich größer ist als dasjenige von CO₂ mit Normaldruck oder mit nur wenig erhöhten Drücken. Da das Lösungsvermögen des überkritischen CO₂ mit steigendem Druck zunimmt, läßt sich durch geeignete Wahl des Arbeitsdruckes das Lösungsvermögen der Fluidphase dem gewünschten Zweck anpassen. Je nach verwendeter Kaffeesorte ist es dabei möglich, eine Ausbeute an Kaffeeöl von bis zu 15% zu erzielen. Wenn die Entkoffeinierung des Rohkaffees schonend erfolgt und selektiv nur das Koffein entzogen wird, so verbleiben die aromabildenden Stoffe im Rohkaffee, der dann nach Röstung erfindungsgemäß extrahiert wird. Bei der anschließenden Extraktion des Kaffeeöls werden aufgrund des Einsatzes von überkritischem, mit Wasser gesättigtem CO₂, d. h. aufgrund der Verwendung von hohen Drücken nicht nur zusätzlich zu den Duftstoffen die Öle, sondern auch Antioxidantien extrahiert, wobei die Duft stoffe immer zusammen mit den Antioxidantien anfallen, also von Beginn an lagerfähig sind und keinem Abbau unterliegen.

Außerdem wird die Mitextraktion von unerwünschten "schweren Ölen" bei der Gewinnung des Kaffeeöls wirksam vermieden.

Besonders bevorzugt findet die Extraktion des Kaffeeöls aus dem ent koffeinierten und gerösteten Kaffee mit CO₂ statt, welches einen Druck zwischen 74 bar und 350 bar sowie eine Temperatur zwischen 31°C und 90°C besitzt. Besonders hohe und aromatische Ausbeuten haben sich ergeben, wenn CO₂ zwischen 260 bar und 300 bar, insbeson dere bei etwa 280 bar eingesetzt wird und die Temperatur des CO₂ zwischen 60°C und 90°C, bevorzugt bei etwa 75°C liegt. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Wahl der Extraktionsparameter die Qualität und die Ausbeute des Kaffeeöls besonders gut sind.

Bevorzugt wird das Kaffeeöl nach der Extraktion durch eine Druckab senkung unter 74 bar und einer Temperaturabsenkung unter 31°C abge schieden. Die Ausbeute der Abscheidung ist beispielsweise unter 40 bar und unter 15°C besonders hoch.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Rohkaffee mit CO₂ entkoffeiniert, wobei z. B. das in der EP 0 316 694 B1 beschriebene Entkoffeinierungsverfahren oder das gemäß DE 22 12 281 B2 bekannte Verfahren zur Anwendung gelangen kann. Die Entkoffeinierung mit CO₂ besitzt den Vorteil, daß dem Roh kaffee nahezu selektiv nur das Koffein entzogen wird, die aromabil denden Stoffe jedoch im Rohkaffee verbleiben.

Um die Ausbeute an Kaffeeöl zu erhöhen, wird bevorzugt der entkoffe inierte und geröstete Kaffee der Extraktion des Kaffeeöls geschrotet oder gemahlen, wodurch die Reaktionsfläche für den anschließenden Extraktionsschritt vergrößert wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens näher erläutert.

In der Figur ist von dem gesamten Verfahren nur ein Verfahrens schritt dargestellt, bei dem das Kaffeeöl extrahiert wird. Die An lage für die vorausgehenden Verfahrensschritte, nämlich die Ent koffeinierung des Rohkaffees sowie die Röstung des entkoffeinierten Rohkaffees, sind nicht dargestellt.

Bei dem in der Figur dargestellten Verfahrensschritt wird ein Extraktionsbehälter A mit dem entkoffeinierten und gerösteten, gege benenfalls noch gemahlenen Kaffee beschickt. Der Extraktionsbehälter A ist über ein Druckregelventil VR mit einem Abscheidebehälter B verbunden. Das mit Extrakt beladene CO₂ wird mittels des Druckregel ventils VR auf unterkritische Bedingungen entspannt und in den Ab scheidebehälter B geleitet, wobei das Kaffeeöl abgeschieden wird. Vom Abscheidebehälter B wird das extraktfreie Kohlendioxid einem CO₂-Verflüssiger C zugeführt, der das aus dem Abscheidebehälter B austretende gasförmige CO₂ verflüssigt. Das flüssige CO₂ wird über eine Pumpe P durch einen Wärmetauscher D geleitet, wo das CO₂ wieder in den überkritischen, gasförmigen Zustand gebracht wird und dann wieder in den Extraktionsbehälter A eintritt. Im Extraktionsbehälter löst das überkritische CO₂ aus dem dort befindlichen ent koffeinierten, gerösteten Kaffee Aromastoffe und Öle heraus. CO₂ und die extrahierten Stoffe verlassen den Extraktionsbehälter als über kritische Lösung. Im Abscheidebehälter wird dann das Kaffeeöl durch entsprechende Druckreduktion und Temperaturreduktion abgeschieden und am Auslaß B2 abgegeben.

Beispiel für den Extraktionsschritt des Verfahrens

1000 g entkoffeinierter, gerösteter Kaffee Marke HAG, "Würzige Mischung", gemahlen, werden in der Anlage gemäß der Figur drei Stunden lang (Extraktionszeit) bei einem Extraktionsdruck von p_E = 280×10⁵ Pa und einer Extraktionstemperatur von T_E = 75°C be handelt.

Ergebnis

Öl: 150 g hocharomatisches hellbraunes Aromaöl, 850 g entaromati sierter koffeinfreier und gerösteter Kaffee, nahezu geruchlos.

Analytik des Kaffeeöls:
Fließpunktbestimmung: Fp = 3,8°C +/-1°C
Verseifungszahl: VZ = 196
Jodzahl: JZ = 87,9
Säurezahl: SZ = 6,92
Viskosität η = 0,145 Pas bei Scherfrequenz γ = 100 s^-1.

Claims

1. Verfahren zum Extrahieren von Aromabestandteile ent haltendem Kaffeeöl aus entkoffeiniertem Röstkaffee, wobei dem Röstkaffee das Kaffeeöl mittels überkritischem CO₂ ent zogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das überkritische CO₂ mit Wasser gesättigt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Extraktion des Kaffeeöls aus dem entkoffeinierten Röstkaffee CO₂ zwischen 74 bar und 350 bar und zwischen 31°C und 90°C verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß CO₂ zwischen 260 bar und 300 bar und zwischen 60°C und 90°C verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß CO₂ mit einem Druck von etwa 280 bar und einer Temperatur von etwa 75°C verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaffeeöl während der Ex traktion durch Druckabsenkung unter 74 bar und Temperatur absenkung unter 31°C abgeschieden wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung des Kaffeeöls bei unter 40 bar und unter 15°C erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaffee vor seiner Röstung mit flüssigem oder überkritischem CO₂ entkoffeiniert wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der entkoffeinierte Röstkaffee vor der Extraktion des Kaffeeöls gemahlen wird.