DE43816C - Verfahren zur Herstellung von Kaffeeextract - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das Verfahren bezweckt, alle diejenigen Bestandtheile der Kaffeebohne, soweit sie dem menschlichen Organismus zuträglich sind, in eine feste, concentrirte Form zu bringen.

Alle Kaffeesorten enthalten mehr oder weniger grofse Mengen OeI und krystallinisches Fett, | dessen Quantität zwischen 10 bis 20 pCt. schwankt. Das OeI nimmt Sauerstoff auf und besitzt wegen der Bildung von Fettsäuren einen höchst widerlichen Geruch und Geschmack. Beim Brennen des Kaffees entstehen aus dem OeI verschiedene brenzliche Producte, die unter allen Umständen die Qualität der Waare beeinträchtigen. Ehe die eigentliche Extraction des Kaffees vorgenommen wird, miifs das OeI wie die Fettsäuren aus den rohen Bohnen durch Lösungsmittel entfernt werden. Hierzu dienen Schwefelkohlenstoff, Methylchlorid, Benzin oder Petroleumäther. Der Petroleumäther ist in dem vorliegenden Falle vorzuziehen, da er ohne jeden nachtheiligen Einflufs bezüglich des Geruchs und Geschmacks angewendet werden kann, während dies bei dem erstgenannten Lösungsmittel nicht der Fall ist. Der Kaffee wird vor seiner Entfettung auf einer geeigneten Getreide - Reinigungsmaschine von Staub und Hülsen befreit, bei einer Temperatur von ioo° C. getrocknet und im rohen Zustande gemahlen. Das Waschen des Kaffees ist zu vermeiden, da durch das Wasser Extractivstoffe entzogen werden. Der zerkleinerte Kaffee wird in dem durch eine Abbildung erläuterten Apparat durch Deplacirung bei constantem Druck entfettet; auch geschieht hierbei die Waschung des Kaffees in genügender Weise.

Der Druckcylinder A wird mit Petroleumäther, der Extractor C mit Kaffee gefüllt. Vermittelst der Dampfschlange χ' erhitzt man den Aether zum Sieden und giebt gleichzeitig Dampf durch die in dem Extractor befindliche Schlange r. Der im Cylinder A entwickelte Dampf drückt infolge der entstehenden Spannung den heifsen Aether durch das Rohr c in den Extractor C, durchdringt den auf dem Siebboden p^l liegenden Kaffee und entzieht auf seinem Gange, währenddessen er sich durch die Schlange r andauernd kochend erhält, dem Kaffee das OeI. Der mit OeI beladene Aether wird durch nachströmenden reinen Aether verdrängt, der sich wiederum mit OeI sättigt. Der Siebboden ρ dient mit dem darüber liegenden Ringe zur Belastung und Festhaltung des in C befindlichen Kaffeemehles. Der Siebboden ρ'², welcher mit einer doppelten Lage Flanell oder ähnlichem Filtrirmaterial überdeckt ist, wird durch den Ringp³ in seiner Lage gehalten. Der flüssige, heifse Aether gelangt durch Rohr d in die Destillirblase D. Der mit OeI beladene Aether wird hier sofort abdestillirt und steigt als Dampf durch Rohr e nach Kühlapparat E\ von dem letzteren ist in der Abbildung nur der obere und untere Theil zu sehen.

Der hier condensirte Aether fliefst vermittelst des Hahnes g^l nach B und sammelt sich darin an. Ist aus dem Cylinder A aller Aether entfernt und B gefüllt, so wird der letztere durch Schlange x² geheizt. Nach Umstellung der Hähne beginnt die Deplacirung abermals. Die Operation wird so lange wiederholt, bis eine

aus dem Hahn w des Rohres d entnommene kleine Probe keinen Fettfleck auf Papier hinterläfst. Ist alles OeI verdrängt, so schliefst man den Zweiwegehahn b und erhitzt die Dampfschlange r des Extractors allein. Der sich entwickelnde Dampf treibt allen noch im Kaffee sowie in dem Rohr d befindlichen flüssigen Pctroleumä'ther aus. Man hört mit dem Heizen von r auf, wenn das Rohr d anfangt zu erkalten. Dies ist ein Zeichen, dafs kein Dampf das Rohr passirt. Um die letzten Reste Aether zu verjagen, wird Dampf durch Hahn / in den Extractor gegeben. Die Destillirblase besitzt am Boden den Hahn o, durch welchen man das nach der Destillation des Aethers verbleibende OeI abläfst. Es ist vortheilhafter, wenn die Deplacirung des Kaffees mit drei oder vier Extractoren, die unter einander durch Rohrleitung communiciren, ausgeführt wird.

Die Sättigung des Extractionsmittels mit den zu lösenden Stoffen wird um so vollkommener sein, je langer die Zeit dauert, während der das Lösungsmittel mit dem zu behandelnden Material sich in Berührung befindet. Der Druck und die Temperatur steigert sich und der Widerstand, den das Lösungsmittel zu überwinden hat, wächst je nach Anzahl der Extractoren um das Doppelte oder Dreifache. Je höher der Druck steht, um so schneller wird das Material erschöpft sein und um so ergiebiger die Extractausbcute. Dieser Effect hat eine bedeutende Ersparnils von Dampf und Arbeitszeit zur Folge. Nach beendigter Entfettung des Kaffees wird der in den Cylindern A und B befindliche Petroleumäther durch die am Boden angebrachten Hähne in ein gemeinsames Reservoir abgelassen, von wo er bei erneutem Gebrauch vermittelst Elevators in die Druckzylinder gehoben wird. Durch Einführung einer heifsen Sodalösung durch Rohr u in die Blase und Aufkochen sowie Ablassen und Ausdampfen mit directem Dampf durch das Kranzrohr u wird dieselbe von OeI sorgfähig gereinigt.

Nach erfolgter Reinigung der Destillirblase geschieht die weitere Extraction des rohen Kaffees mit kochendem Wasser. Zu diesem Zweck füllt man den Druckcylinder A mit Wasser , erhitzt zum Sieden und stellt die Communication mit dem Extractor her. Letzterer wird ebenfalls erwärmt, damit das Wasser kochend bleibt. Indem das kochende Wasser durch den Kaffee gedruckt wird, findet die Lösung und der Uebergang des Zelleninhaltes in das umgebende Wasser statt. Der Extract enthält neben dem gerbsauren Kali-Caffem freies Caffe'in, Dextrin,Zucker, Legumin, Gerbsäure und sonstige organische Säuren. Die freien Säuren verleihen dem Extract einen unangenehmen Geruch und Geschmack. Ferner sind diejenigen Bestandteile, welche bei der Röstung der Bohnen das Aroma liefern, ebenfalls in Lösung übergegangen. Röstet man nämlich das mit Wasser vorher extrahirte Kaffeemehl, so nimmt dies kein Aroma mehr an, wohl aber geschieht dies mit dem in obiger Weise erhaltenen und bis zur Trockne eingedampften Auszuge des rohen Kaffees, wenn derselbe auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Gelangt nun das mit Extractivstoffen gesättigte Wasser in die Destillirblase D, so wird dasselbe hier zum Sieden erhitzt und gleichzeitig durch das Rohr u, welches in ein durchlöchertes Kranzrohr übergeht, ununterbrochen vorgetrocknete Luft mittelst Ventilators eingeblasen. Indem die Luft in die heiise Flüssigkeit eintritt, wird letztere durch einander gerührt und insbesondere die dem erhitzten Boden anliegenden Theile der Flüssigkeit in Bewegung erhalten. Die Eindampfung kann auch unter Benutzung des Vacuums geschehen. Die Zarge der Blase ist mit Schaugläsern behufs Beobachtung des Kochprocesses ausgerüstet. Man läfst während der Verdampfung gerade so viel Flüssigkeit in den Apparat fliefsen, dafs der Boden der Blase fortgesetzt bedeckt bleibt. Die Extraction des Kaffees erfolgt so lange , bis die aus dem Probirhahn w des Rohres d entnommene Probe vollkommen färb- und geschmacklos erscheint. Man setzt nun dem gewonnenen Auszuge '/., bis ι pCt. vom Gewichte des verarbeiteten Kaffees Kalk-, Magnesia- oder Strontianhydrat in milchartiger Form hinzu. Die alkalischen Erden dienen dazu, um die in dem Auszüge enthaltenen freien Säuren zu neutralisiren. Man kann auch zur Neutralisation die Saccharate dieser Alkalien benutzen. Dem Magnesia- bezw. Strontianhydrat ist der Vorzug zu geben. Man kocht nach Einführung des Hydrates oder Saccharates nochmals mit directem Dampf, der durch das Kreuzstück ti¹ zugeführt, gut auf. Der Extract gelangt nun auf eine Filterpresse zur Filtration. Das Filtrat wird in die Blase zurückbefördert und die Eindampfung so lange fortgesetzt, bis eine aus Hahn ο entnommene Probe sich wie dickfliefsender Syrup verhält. Der Dampf wird dann abgesperrt und der Extract durch Hahn ο entleert. Der in der beschriebenen Weise hergestellte Extra« ist, wenn man das Aroma, welches sich erst bei einer Temperatur von über 200⁰ C. bildet, nicht in Betracht zieht, vollkommen geniel'sbar. Soll der Extract in dieser Form zur Verwendung gelangen, so dampft man ihn in einem offenen flachen Gefäfs unter Rühren zur Trockne ein. Das erhaltene Product ist dunkelbraun, von muscheligem Bruche und hygroskopisch ; sein Geschmack ist dem des Cacao ähnlich und wegen des Zuckergehaltes süfslich. Der Extract löst sich sowohl in kaltem wie in warmem Wasser.

Um das für den Kaffee charakteristische Aroma zu erhalten, ist es nothwendig, den völlig trockenen Extract auf einem Bade von wasserfreiem geschmolzenen Chlorzink, Paraffin oder auch über einer leichtflüssigen Metalllegirung bis zu einer allmälig auf 200⁰ C. ansteigenden Temperatur zu erhitzen. Die Temperatur wird durch ein in das Bad eingehängtes Thermometer beobachtet und regulirt. Die Erhitzung geschieht in einem der abgebildeten Destillirblase ähnlichen Apparate, der mit Rührwerk versehen ist, mittelst Gases. Man leitet die bei 200⁰ C. entwickelten Dämpfe durch einen Cylinder, der mit einem Gemisch von gebrannter Magnesia und Asbest gefüllt ist; von hier treten die Dämpfe nach vorheriger Verdichtung in einem Kühler in einen zweiten Cylinder, worin sich etwas Chlorcalcium befindet. Der Zusatz von Asbest zur Magnesia verhindert das feste Zusammensinken der letzteren, wodurch das Passiren der Dämpfe erschwert würde. Die Magnesia wie das Chlorcalcium bindet den gröfsten Theil der während der Erhitzung entstehenden Nebenproducte, wie Brenzkatechin etc. Die Erhitzung auf 200° C. läfst man unter stetem Rühren ungefähr 20 Minuten andauern und steigert die Temperatur, wenn die Dampfentwickelung nachläfst, langsam um 20⁰ C. Diese Erhitzung läfst man ungefähr 10 Minuten andauern und läfst nach Schliefsung des Gashahnes unter stetigem Rühren erkalten. Die absorbirten aromatischen Destillationsproducte werden von dem Chlorcalcium durch Aether, Chloroform oder Petroleumäther getrennt und das ätherische OeI bleibt nach der Verdampfung der leicht flüchtigen Lösungsmittel zurück. Der nach der Erhitzung verbliebene Extract wird in Wasser gebracht und dann filtrirt; hierdurch werden die in dem ersteren in geringer Menge enthaltenen und während der Erhitzung zersetzten Salze der alkalischen Erden von dem Extract getrennt. Das Filtrat dampft man in bekannter Weise ein. Den trockenen Extract mischt man mit dem gereinigten ätherischen Kaffeeöl und bewahrt ihn in luftdicht schliefsenden Gefäfsen auf, worin er unverändert bleibt.

Die Grundzüge des vorliegenden Verfahrens bestehen darin, dafs in erster Linie statt des gebrannten Kaffees, wie dies bisher allseitig geschah, nur die rohen Bohnen zur Extraction verwendet werden; dadurch werden die empyreumatischen Producte, welche bei der Röstung des Kaffees aus der Cellulose der Bohnen entstehen, vermieden und deren Uebergang in den Extract ausgeschlossen. Die brenzlichen Stoffe, welche durch die Ueberhitzung der Cellulosesubstanz sich bilden, weisen verschiedene Bestandteile auf, die insgesammt von unangenehmem Geschmack und Geruch sind. Es wurden hierunter alle diejenigen Körper nachgewiesen, welche bei der trockenen Destillation des Holzes auftreten. Ein anderer wichtiger Umstand, der für die Qualität des Extractes von besonderer Bedeutung ist, besteht darin, dafs das OeI und die krystallinischen Fettkörper vor Beginn der Extraction ebenfalls ausgeschieden werden. Das überhitzte Fett liefert gleichfalls Producte, die höchst widerliche Eigenschaften besitzen und die in demselben Grade wie die empyreumatischen Stoffe der verbrannten Cellulose die Qualität des Auszuges verschlechtern. Andererseits wird durch das unter constantem Druck arbeitende Deplacirungsverfahren die Ausbeute an Extractivstoffen, die dem obigen Vorgange gemäfs frei von Nebenproducten erhalten wurden, beträchtlich vermehrt. Die Scheidung des Auszuges mit Kalk-, Magnesia- oder Strontianhydrat bewirkt ebenfalls eine Eliminirung von Stoffen, die in derselben Weise wie das OeI und die Cellulose bei der Röstung des Extractes wegen vorwaltender Eiweifsstoffe schwefelhaltige und ammoniakalische Zersetzungsproducte erzeugen. Aufserdem werden durch die alkalischen Erden die freien Säuren neutralisirt. Bei der Gewinnung des Aromas während der Ueberhitzung werden ferner gewisse Vorsichtsmafsregeln beobachtet, um der Zersetzung bezw. Verflüchtigung der einzelnen Bestandteile des Extractes vorzubeugen. Die Bildungstemperatur des Aromas liegt zwischen 210 bis 220⁰ C. Zur Umwandlung der das Aroma liefernden Substanzen ist eine gewisse Zeit bezüglich der Erhitzung nöthig. Die Temperatur darf wegen der Zersetzung des kaffeegcrbsauren Kali-Kaffein, das bei 225° C. partiell, bei 230⁰ C. fast vollständig unter Ausstofsung von caffe'inammoniakalischen Dämpfen zerstört wird, nicht über eine bestimmte Grenze gesteigert werden. Zu diesem Zwecke dienen die oben näher bezeichneten Bäder, welche man mit Gas heizt, das eine leicht regulirbare, regelmäfsige Wärmequelle darbietet. Das ätherische Kaffeeöl läfst sich durch die gebrannte Magnesia und das Chlorcalcium am besten von den noch anhaftenden fremden Bestandteilen befreien.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Extraction des Kaffees, indem man die rohen Kaffeebohnen vermittelst geeigneter Lösungsmittel entfettet, den entfetteten Kaffee mit Wasser extrahirt, den Auszug behufs Neutralisation und Fällung des Dextrins und der Eiweifsstoffe mit Kalk-, Magnesia- oder Strontianhydrat oder deren Saccharaten behandelt und den Extract filtrirt und eindampft.

2. Bei dem unter No. 1 gekennzeichneten Verfahren die Weiterbehandlung des sich ergebenden Extractes durch Erhitzen des-

selben bei einer sich bis 220⁰ C. steigernden Temperatur unter Vornahme der trockenen Destillation, Leitung der Dämpfe durch ein Gemisch von Magnesia und Asbest, sowie Aufsaugenlassen des Aromas durch Chlorcalcium, wodurch die Reindarstellung des ätherischen Oeles ermöglicht wird, mit darauffolgendem eventuellen Vermischen des letzteren mit dem gerösteten und durch Extraction und Eindampfen von zersetzten Salzen der alkalischen Erden befreiten Kaffeeextract.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.