DE69025653T2

DE69025653T2 - Verfahren zur Herstellung von Kaffee mit reduzierter Dichte

Info

Publication number: DE69025653T2
Application number: DE1990625653
Authority: DE
Inventors: Richard Walter Bertagna; Roger William Gutwein; Steven Jacob Kirkpatrick
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Folger Coffee Co
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2010-06-20
Also published as: EP0405648B1; DE69025653D1; IE902375L; JPH03216153A; PT94510A; IE902375A1; FI903304A0; JP2974732B2; CA2017744A1; FI903304A; AU5805390A; EP0405648A3; AU644594B2; EP0405648A2; CA2017744C

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Kaffeebohnen zur Herstellung eines Röstkaffee-Produkts. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kaffee-Produkts von reduzierter Dichte mit einer gleichförmig gerösteten Bohne.

HINTERGRUND

In der Vergangenheit ist gerösteter und gemahlener Kaffee aus Supermarktregalen nach Gewicht in Dosen von 16 Unzen vermarktet worden. Ein neuerer Trend auf dem Kaffeemarkt hat jedoch zu einer Aufgabe des Gewichtsstandards von 16 Unzen geführt. Dieser Trend entstand 1988, als größere Kaffee-Hersteller begannen, 13-Unzen-Mischungen auf den Markt zu bringen. Die Mischungen wurden hergestellt unter Verwendung einer Schnellröst- Technologie, die zu Bohnen geringerer Dichte führte. 13 Unzen dieser Gemische niedrigerer Dichte haben im wesentlichen dasselbe Volumen wie herkömmliche Gemische von 16 Unzen. Folglich konnten sie in den alten 1- Pfund-Dosen vermarktet werden, und der Preis lag etwa 20 Cents unter demjenigen des Listenpreises für 16 Unzen, da sie weniger Bohnen enthielten. Diese Gewichtsreduzierung des Kaffees in Dosen hat zu einer weit verbreiteten Akzeptanz in der Industrie geführt.
Viele neuere Schnellröst-Kaffees haben auch eine höhere Ergiebigkeit der aufgebrühten Feststoffe, als die früheren 16-Unzen-Kaffees. Diese hochergiebigen Schnellröst- und Mahlkaffees weisen eine verbesserte Extraktions-Charakteristik beim Aufbrühen auf. Sie ergeben daher ebenso viele Tassen Kaffee (oder sogar mehr) aus 13 Unzen, als sie zuvor aus 16 Unzen hergestellt wurden.
Schnellrösten führt zu einer aufgeblasenen oder etwas geplatzten Bohne. Schnelirösten von Kaffee geschieht typischerweise in großen, mehrstufigen Röstern (beispielsweise Probat, Thermalo, Jetzone etc.) mit sehr großer Wärmezufuhr. Diese große Wärmezufuhr bewirkt eine rasche Ausdehnung der gerösteten Bohne.
Das Schnellröstverfahoren ist nicht ohne Nachteile. Die hohe Wärmezufuhr, die notwendig ist zum Aufblasen der Bohne, bringt einen hohen Grad unterschiedlicher Bohnenröstung innerhalb des Rösters mit sich. Auch das Spitzen und Verbrennen der äußeren Ränder der Bohne stellen ein größeres Problem dar.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Röstkaffeebohne reduzierter Dichte herzustellen, die gleichförmig geröstet ist.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine geröstete Bohne mit geringerer Farbabweichung von Bohne zu Bohne und geringerer Farbabweichung innerhalb jeder Bohne herzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Röstkaffeebohnen mit geringerer Spitzung und Verbrennung der äußeren Ränder der gerösteten Bohne als bei herkömmlichen, schnellgerösteten Bohnen herzustellen.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch die vorliegenden Offenbarung verständlich.

STAND DER TECHNIK

A. Feuchtigkeitsgehalt exportierter grüner Bohnen

Sivetz et al., Coffee Technology, "Drying Green Coffee Beans", Seiten 112-169 (1979) stellt fest, daß Kaffeebohnen vor dem Export gestrocknet werden. In der Vergangenheit war Sonnentrocknung das Verfahren der Wahl. Eine verbesserte Zuverlässigkeit und Wirksamkeit von maschinellen Trocknem hat jedoch zu ihrer weit verbreiteten Verwendung in der Industrie geführt. Die üblicherweise angestrebte Feuchtigkeit vor dem Export beträgt etwa 12%. Sivetz betont auch den irreversiblen Schaden, den eine Übertrocknung auf die Kaffeequalität ausüben kann.
Das US-Patent 4,540,591, Dar et al., beschreibt einen vierstufigen Prozeß bei Behandlung mit Dampf, durch Trocknen, Rösten und Kühlen der Kaffeebohnen.
Das US-Patent 3,589,912, Alder et al., beschreibt ein Verfahren zum Trocknen, Teilrösten unterhalb einer kritischen Temperatur und Endrösten der Kaffeebohnen.
Die EP-A- 132 877 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Halteeigenschaften von aufgebrühtem Kaffee durch Abkühlen der gerösteten Kaffeebohnen auf eine Temperatur unterhalb 149ºC. Der entstehende Kaffee hat ein Dichte und eine Hunter-L-Farbe gemäß der vorliegenden Erfindung, ermöglicht jedoch eine Abweichung der Farbe zwischen der Außenseite und der Innenseite der Bohnen von bis zu 10 Hunter-L-Einheiten.

B. Die Wirkung des Feuchtigkeitsgehalts grüner Bohnen auf die geröstete Dichte.

Sivetz et al., siehe oben, "Coffee Bean Processing", Seiten 254-6, stellt fest, daß die Schüttdichte gerösteter Bohnen variiert mit dem Röstungsgrad, der Röstungsgeschwindigkeit und dem ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt der grünen Bohnen. Sivetz fährt fort mit der Feststellung: "Schnellrösten von großen Bohnen, insbesondere frisch geerntetem Kaffee mit mehr als durchschnittlicher Feuchtigkeit, kann zu einer um 10 bis 15% größeren Schwellung als normal führen". (hinzugefügt)
In einer Diskussion des Bohnenröstens stellt Clifford, Tea and Coffee Trade Journal, "Physical Properties of the Coffee Bean", Seiten 14 bis 16, April 1986, fest, "Die Produktion von Kohlendioxid und dessen Ausdehnung zusammen mit Wasserdampf erzeugt innere Drücke im Bereich von 5,5 bis 8,0 Atmosphären und trägt zum Schwellen der Bohne um etwa 170 bis 230% bei".
Das US-Patent 4,737,376, Brandlein et al., ausgegeben am 12. April 1988, beschreibt ein zweistufiges Blasbett-Röstverfahren zur Erzeugung von Kaffee niedriger Dichte (0,28 bis 0,34 g/cm³). Während Stufe 1 werden die Bohnen auf 500 bis 630º F (260ºF - 332ºC) für 0,25 bis 1,5 Minuten bei Atmosphärendruck erhitzt. Während Stufe 2 werden die Bohnen bei einer Temperatur gleich oder niedriger als die Temperatur der Stufe 1 für 0,25 bis 1,5 Minuten bei Atmosphärendruck erhitzt. Das Patent '376 diskutiert die Bedeutung der Haltung einer hohen Innenfeuchtigkeit der Bohnen. Es wird festgestellt, daß hohere innere Feuchtigkeit der Bohnen die Hydrolyse-Reaktion fördert und ermöglicht, daß die Bohnen während des Röstens geschmeidiger bleiben. Dies soll eine größere Ausdehnung der Bohnen während des Röstens ermöglichen. Üblicherweise haben die Bohnen, die dem Röster der Stufe 1 zugeführt werden, einen Feuchtigkeitgehalt von 10+/-2%.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gerösteter Kaffeebohnen reduzierter Dichte, ausgenommen dunkler gerösteter Kaffeebohnen, mit den Schritten: (1) Vortrocknen der grünen Kaffeebohnen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,5 bis 10 Gewichts-%, (2) Schnellrösten der Bohnen und (3) Kühlen der gerösteten Bohnen. Die grünen Bohnen für die Herstellung der Kaffeebohnen reduzierter Dichte sind nicht vor dem ersten Vortrocknungsschritt einer Dampfbehandlung ausgesetzt worden. Die entstehenden gerösteten Bohnen haben eine Hunter-L-Farbe von 19 bis 25, eine Hunter-ΔL-Farbe von weniger als 1,2, und eine geröstete, gedrückte Schüttdichte von 0,28 bis 0,38 g/cm³. Die entstehenden Bohnen können nach dem Rösten gemahlen oder gemahlen und geschuppt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt eine typische Trocknungskurve für ein typisches Gemisch von grünen Bohnen mit einem Anfangs-Feuchtigkeitsgehalt von 11%, die luftgetrocknet werden auf einem Bandtrockner der Firma Wenger, Modell 42200, in einer Charge von 300 Pfund (136 kg). Die Mischung besteht aus gleichen Teilen von Bohnen der Sorten Robusta, natürlicher Arabica und gewaschener Arabica.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Alle im vorliegenden Zusammenhang verwendeten Prozent- und Verhältnisangaben beziehen sich auf eine Gewichtsbasis, sofern nichts anderes gesagt ist.

DEFINITIONEN

Der Ausdruck "Kaffee reduzierter Dichte" bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf gerösteten Kaffee mit einer gerösteten, gedrückten Schüttdichte ganzer Bohnen von 0,28 bis 0,38 g/cm³.
Der Ausdruck "1 Pfund-Kaffeedose" bezieht sich auf einen Kaffeebehälter mit einem Volumen von 1000 cm³. Früher wurde 1 Pfund (16 Unzen) Kaffee in Behältern dieses Volumens verkauft.
Der Ausdruck "Vortrocknen" bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf einen Vorgang der Feuchtigkeitsentfernung aus grünen Bohnen vor dem Rösten, üblicherweise weniger als einen Tag vor dem Rösten.
Die Ausdrücke "Spitzen" und "Verbrennen" beziehen sich auf das Verkohlen der Enden und äußeren Ränder einer Bohne während des Röstens. Spitzen und Verbrennen der Bohne führen zu einem verbrannten Geschmack bei dem aufgebrühten Kaffee.
Der Ausdruck "Dichte" bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf die Schüttdichte d.h., die Gesamtdichte einer Anzahl von Teilen, gemessen nach Rüttelverdichtung.
Der Ausdruck "Prozent Feuchtigkeit" bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf die Wassermenge in einer grünen Bohne, einer gerösteten Bohne oder einer gemahlenen und gerösteten Bohne auf Feuchtbasis. Der Feuchtigkeitsgehalt wird bestimmt durch Ofentrocknen. Zunächst wird das Material zu einer mittleren Partikelgröße von etwa 900 µm gemessen. 10 g des gemahlenen Materials werden dann in einer Trocknungsschale gewogen und in einen Trockenofen mit 105ºC für 16 Stunden gestellt. Der Gewichtsverlust der Probe repräsentiert die Feuchtigkeit in der Ausgangsprobe und wird folglich verwendet zur Berechnung des Prozetsatzes der Feuchtigkeit.

VORTROCKNEN DES KAFFEES VOR DEM RÖSTEN

Es ist jetzt überraschend entdeckt worden, daß ein Kaffee reduzierter Dichte erzeugt werden kann aus grünen Kaffeebohnen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 10%. Diese Entdeckung steht im Gegensatz zu der bisherigen Überzeugung, daß hohe Feuchtigkeitsgehälter und die damit verbundene Dampfdehnung in den Bohnen während des Schnellröstens verantwortlich sind für das Schwellen/Aufblähen, das zu einer Bohne reduzierter Dichte führt.
Ohne daß diese Theorie richtig sein muß, wird angenommen, daß Wasser einen möglichen Beitrag zum Schwellen/Aufblähen des Kaffees leistet, jedoch nicht bei den hohen Werten, die in der früheren Literatur diskutiert wurden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden grüne Kaffeebohnen mit einem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 10%, vorzugsweise von mehr als 10 bis 14%, insbesondere von mehr als 10 bis 12%, zunächst getrocknet auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,5 bis 10%, vorzugsweise von 0,5 bis 7%, insbesondere 3%.
Die Trocknungsstufe führt gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer teilweise dehydrierten Kaffeebohne, ohne daß eine das Rösten nennenswert beeinflußende Reaktion stattfindet. Röstreaktionen werden bei Sivetz, siehe oben, Seiten 250 bis 262, beschrieben, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.
Ohne daß diese Theorie richtig sein muß, wird angenommen, daß der Schlüssel zu dem Vortrocknungsschritt der vorliegenden Erfindung darin liegt, daß der Feuchtigkeitsgehalt der entstehenden Bohnen relativ gleichförmig in der Bohne verteilt ist, d.h., das Feuchtigkeitsprofil innerhalb der Bohnen ausgeglichen ist. Folglich ist das Verfahren der Vortrocknung nicht kritisch, sofern der Feuchtigkeitsgehalt der entstehenden Bohne gleichförmig niedrig ist und keine Verbrennung oder Röstung stattfindet. Bohnen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt in ihrem Mittelbereich und niedrigem Feuchtigkeitsgehalt nahe den äußeren Rändern sollten nicht in den Röster eingegeben werden, bevor dieser Ausgleich stattgefunden hat.
Das Trocknen grüner Bohnen bedingt die gleichzeitige Anwendung von Wärme und das Entfernen von Feuchtigkeit von den grünen Bohnen. Bei Anwendung auf die vorliegende Erfindung kann das Entfernen der Feuchtigkeit, d.h., die Dyhydrierung, durch Heißluft-, Heißflächen-, Mikrowellen-, Dielektrische-, Strahlungs- oder Gefriertrockner erfolgen. Diese Trocknungsvorgänge werden beschrieben bei Follows, Food Processing Technology, Kapitel 14, 17 und 20, auf die hier Bezug genommen wird. Das bevorzugte Trocknungsverfahren ist Heißlufttrocknen; es können jedoch auch Inertgase (z.B. Helium und Stickstoff) verwendet werden. Fließbett-Heißlufttrockner, Rotationstrockner, Bandtrockner, Tafeltrockner, kontinuierliche Trockner und Förderer und Konvektionstrockner sind insbesondere bevorzugt; Rotations- oder Bandtrockner sind besonders bevorzugt.
Fließbett-Trockner können chargenweise oder kontinuierlich arbeiten. Kontinuierliche Fließbett-Trockner können versehen werden mit einer Vibrationsbasis zum Vorrücken der Bohnen. Kontinuierliche Kaskadensysteme, in denen die Bohnen unter Schwerkraft von einem Tablett zum nächsten übergeben werden, können für höhere Produktionsdurchsätze eingesetzt werden. Fließbett-Trockner, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen diejenigen ein, die durch APV Crepaco, Inc.; Attleboro Falls, MA; Bepex Corp., Rolling Meadows, IL; Littleford Bros., Inc, Florence, KY, and Wolverine Corporation, Merrimac, MA. hergestellt werden.
Rotationstrockner bestehen aus einem leicht geneigten, rotiertenden Metallzylinder mit innenliegenden Stufen, die bewirken, daß die Bohnen durch einen Strom von Heißluft herabfallen, während sie durch den Trockner vorrücken. Der Luftstrom kann parallel oder im Gegenstrom zu den Bohnen liegen. Rotationstrockner, die geeignet sind für die Verwendung im Zusammenhang mit der Erfindung, umfassen diejenigen, die hergestellt werden durch APV Crepaco, Inc.; Tonawanda, NY; Aeroglide Corp., Raleigh, NC; Blaw-Knox Food & Chemical Equipment Co., Buflovak Division, Buffalo; NY; and Littleford Bros., Inc., Florence, KY.
Bandtrockner, die geeignet sind für die vorliegende Erfindung, umfassen diejenigen, die hergestellt werden durch APV Crepaco, Inc.; Attleboro Falls, MA; The National Drying Machinery Co., Philadelphia, PA; C.G. Sargent's Sons Corp., Westford, MA; Aeroglide Corp., Raleigh, NC; and Proctor & Schwartz, Inc., Horsham, PA. Kammertrockner, die geeignete sind zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, umfassen diejenigen, die hergestellt werden durch APV Crepaco, Inc.; Attleboro Falls, MA; The National Drying Machinery Co., Philadelphia, PA; C.G. Sargent's Sons Corp., Westford, MA; The Witte Co., Inc., Washington, NJ; Wyssmont Company, Inc., Fort Lee, NJ; Proctor & Schwartz, Inc., Horsham, PA; Wenger Mfg. Inc., Sabetha, KS; Werner & Pfleiderer Corp., Ramsey, NJ; and Wolverine Corp., Merrimac, MA. Konvektionstrockner, die geeignet sind zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, umfassen diejenigen, die hergestellt werden durch APV Crepaco, Inc. Tonawanda, NY; The National Drying Machinery Co., Philadelphia, PA; Wyssmont Company, Inc., Fort Lee, NJ; Proctor & Schwartz, Inc., Horsham, PA; and Wenger Mfg. Inc., Sabetha, KS.
Der Trocknungsschritt sollte durchgeführt werden unter behutsamen Bedingungen. Eine große Wärmeeinleitung und Temperaturunterschiede können zu einem Spitzen und Verbrennen der Bohne oder zu vorzeitigen Röstreaktionen führen. Trocknungskurven für ein typisches Gemisch aus grünen Kaffeebohnen mit einer Anfangsfeuchtigkeit von 11% sind in Fig. 1 gezeigt. Die Trocknungskurve wurde aufgestellt an einem Bandtrockner der Firma Wenger, Modell 412200, bei einer Charge von 300 Pfund. Die Mischung besteht aus gleichen Teilen der Sorten Robusta, natürlicher Arabica- und gewaschener Arabica-Bohnen. Vorzugsweise wird eine kommerzielle Trocknung erreicht durch einen Konvektionsluftstrom, der die Trockenkammer bei einer Feuchtigkeit von 0% bis 70% mit einer Temperatur von 70 bis 350ºF (21 bis 177ºC), vorzugsweise 160 bis 250ºF (71 bis 121ºC), für 1 bis 24 Stunden, vorzugsweise von 1 bis 6 Stunden, insbesondere von 2 bis 6 Stunden, erreicht.
Eine langsame Trocknung unter Verwendung von herkömmlichen Trocknungseinheiten, wie den oben beschriebenen, läßt sich leicht in eine existierende, industrielle Röstlinie einfügen und bildet eine bevorzugte industrielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Andere Trocknungsarten, die zu der gleichen Gleichförmigkeit der Feuchtigkeit führen, bringen ähnliche Ergebnisse und liegen im Bereich der Erfindung. Beispiele alternativer Trocknungsverfahren umfassen: Vakuumtrocknen; Lagertrocknung (z.B. Lagerung in einem entfeuchteten Lagerhaus für mehrere Monate); oder Impulstrocknung durch Erwärmung der Bohnen mit einem oder mehreren kurzen Wärmeimpulsen, beispielsweise 1 sec. bis 1 min. bei 300 bis 1000ºF (149 bis 538ºC), mit anschließendem Ausgleichenlassen der Feuchtigkeit und Temperatur innerhalb der Bohne.
Lagertrocknung kann in großen Räumen, Lagerhäusern oder großen Silos durchgeführt werden. Der Kaffee kann in dem Transportsack verbleiben, sofern Luft frei in den Sack eintreten und aus diesem austreten kann (beispielsweise ein grob gewebter Leinensack). Eine langsame Trocknung dieser Art wird üblicherweise erreicht durch Luft von 70 bis 120ºF (21 bis 49ºC) und eine relative Luftfeuchtigkeit von weniger als 25%. Wahlweise kann ein geringer Luftstrom durch den Trocknungsbereich verteilt werden. Die Zeit, die erforderlich ist, die gewünschte Feuchtigkeit zu erhalten, ist eine Funktion der Luftverteilung, der Luftgeschwindigkeit, der Lufttemperatur, der relativen Feuchtigkeit der Luft und des anfänglichen Feuchtigkeitsgehaltes der grünen Bohnen. Typischerweise wird der Feuchtigkeitsstand periodisch während der Lagerhaustrocknung überprüft. Das Trocknungsmedium muß nicht Luft sein; es können auch Inertgase (z.B. Stickstoff oder Helium) verwendet werden kann.
Nachdem die grünen Bohnen gleichförmig vorgetrocknet sind und das Feuchtigkeitsprofil ausgeglichen ist, sind sie fertig für die Röstung. Die Bohnen sollten einen geringen Kontakt, vorzugsweise keinen Kontakt, mit Feuchtigkeit haben, damit deren Absorption verhindert wird. Es sollte nicht gestattet werden, daß die vorgetrockneten Bohnen wieder bis zum einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 10% Feuchtigkeit aufnehmen, vorzugsweise von nicht mehr als 7% und insbesondere nicht mehr als 3%. Es ist wünschenswert, aber nicht kritisch, die Bohnen nach dem Vortrocknen so rasch wie möglich in den Röster einzugeben.

RÖSTEN DER VORGETROCKNETEN BOHNEN

Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert die obige Vortrocknungsstufe mit einem Schnellröster. Diese Röster sind dadurch gekennzeichnet, daß sie expandierte Röstbohnen mit einer gestauchten Schüttdichte der ganzen Bohnen von 0,28 bis 0,38 g/cm³ liefern.
Schnellröster, die zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können jedes Verfahren der Wärmeübertragung verwenden. Eine Konvektions-Wärmeübertragung ist jedoch bevorzugt, insbesondere eine erzwungene Konvektions-Wärmeübertragung.
Das Konvektionsmedium kann ein Inertgas oder vorzugsweise Luft sein. Typischerweise werden die vorgetrockneten Bohnen auf einen Blasbett- oder Fließbettröster geladen, auf dem der Heißluftstrom mit den Bohnen in Berührung kommt. Schnellröster arbeiten bei einer Lufteinlaßtemperatur von 350 bis 1200ºF (177 bis 649ºC), vorzugsweise von 400 bis 800ºF (204 bis 427ºC), bei Röstzeiten von 10 sec. bis 5,5 min, vorzugsweise von 10 bis 47 sec.
Ein typischer Chargen-Schnellröster, ein Röster Thermalo Modell 23R, hergestellt durch Jabez Burns, wird mit 100 bis 300 lbs. (14 bis 136 kg) getrockneter Bohnen beladen. Die Bohnen werden 1 bis 3 min. bei einem Brenndurchlaß von 1 Million bis 3 Millionen Btu/h (293 kw bis 879 kW) bei einer anfänglichen Vorerwärmungstemperatur von 300 bis 700ºF (149 bis 371ºC) geröstet.
Bei einer typischen kontinuierlichen Schnellröstung wird ein Fließbettröster Jetzone Modell 6452, hergestellt durch Wolverine Corp., betrieben mit einer Einlaßlufttemperatur von 500 bis 700ºF (260 bis 371ºC) und einer Verweilzeit von 15 bis 60 sec. bei typischen Brennerdurchsätzen von 2,4 MM Btu/h (etwa 703 kW).
Röstungs-Ausrüstungen und -Verfahren, die zum Rösten von Kaffeebohnen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden beispielsweise beschrieben bei Sivetz "Coffee Technology", Avi Publishing Company, Westport, Conn. 1979, Seiten 226-246, auf die hier Bezug genommen wird. Siehe auch US-Patent 3,964,175 von Sivetz, ausgegeben am 22. Juni 1976, das ein Verfahren zum Fließbett-Rösten von Kaffeebohnen offenbart.
Andere Schnellröstverfahren, die zur Erzeugung von Kaffee reduzierter Dichte geeignete sind, werden beschrieben in dem US-Patent 4,737,376 von Brandlein et al., ausgegeben am 12. April 1988, dem US-Patent 4,169,164 von Hubbard et al., ausgegeben am 25. September 1979, und dem US-Patent 4,322,447 von Hubbard, ausgegeben am 30. Mai 1982. Auf diese Schriften wird hier Bezug genommen.
Das Endrösten gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch zwei Faktoren charakterisiert: die Farbe der fertig gerösteten Bohne, und die Dichte des Produkts.
Farbe der gerösteten Bohne: die Kaffeebohnen sind geröstet bis zu einer gewünschten Röstungsfarbe, die anders ist als diejenige einer Dunkelröstung. Leichtere Röstungen können verwendet werden zur Erzeugung einer klaren, rötlichen Tassenfarbe mit etwas schwächerem Geschmack. Die Farbskala "L" von Hunter wird im allgemeinen verwendet zur Definierung der Farbe der Kaffeebohnen und des Grades ihrer Röstung. Eine vollständige technische Beschreibung des Systems befindet sich in einem Artikel von R.S. Hunter "Photoelectric Color Difference Meter", J. of the Optical Soc. of Amer., 48, 985-95 (1958).
Im allgemeinen sind die Hunter "L" Farbskalenwerte Einheiten der Lichtreflexionsmessung, und je höher der Wert ist, desto schwächer ist die Farbe, da ein schwächer gefärbtes Material mehr Licht reflektiert. Im einzelnen enthält das Hunter Farbsystem "L" 100 gleiche Teileinheiten; absolutes Schwarz befindet sich am unteren Ende der Skala (L=0), und absolutes Weiß liegt am oberen Ende (L=100). Bei der Messung des Röstungsgrades ist daher der Grad der Röstung um so größer, je kleiner der L-Wert ist, da die Farbe der gerösteten Bohne um so dunkler wird, je größer der Röstungsgrad ist.
Die gerösteten Kaffeebohnen der vorliegenden Erfindung besitzen eine Hunter-L-Farbe von 19 bis 25, vorzugsweise von 12 bis 23.
Reduzierte Dichte: die gerösteten Kaffeebohnen der vorliegenden Erfindung haben eine gestauchte Schüttdichte der ganzen Bohnen von 0,28 bis 038 g/cm³, vorzugsweise von 0,30 bis 035 g/cm³.

Kühlen der gerösteten Bohnen

Sobald die gewünschte Röstbohnenfarbe erreicht ist, werden die Bohnen aus den erhitzten Gasen entfernt und unverzüglich durch Umgebungsluft und/oder Sprühwasser gekühlt. Kühlung der Bohnen beendet die Pyrolyse - Reaktionen, die mit dem Rösten zusammenhängen.
Eine Wassersprühkühlung oder Abschreckung ist das bevorzugte Kühlverfahren bei der vorliegenden Erfindung. Die aufgeführte Wassermenge wird sorgfältig geregelt, so daß der größte Teil des Wassers verdampft. Es wird daher nur sehr wenig Wasser durch die gerösteten Bohnen absorbiert, üblicherweise weniger als 6%.

Mahlen der gerösteten Bohnen

Nachdem die gerösteten Kaffeebohnen gemäß der vorliegenden Erfindung gekühlt worden sind, können sie für das Aufbrühen vorbereitet werden. Das Brühen des Kaffees wird erreicht durch Filtern, Aufgießen oder Kochen. Während des Brühvorganges werden die meisten lösbaren und flüchtigen Bestandteile in ein wässriges Medium herausgezogen. Diese Extraktion wird wegsamer durch Verkleinern der gesamten Bohne zu kleinen Teilen. Dieser Vorgang wird im allgemeinen als Mahlen bezeichnet. Bevorzugte Mahlverfahren führen zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von 300 bis 3000 Microns.
Die Teilchengröße beeinflußt auch die Brühfestigkeit der Kaffees, die mit verschiedenen Brühgeräten hergestellt werden. Kaffeeautomaten-Mahlungen haben üblicherweise eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 900 µm, Filterkaffee-Mahlungen typischerweise von 1500 µm bis 2200 µm.
Beschreibungen von Mahlvorgängen, die geeignet sind zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung, finden sich bei Sivetz, s.o., Seiten 265-276, auf die hier Bezug genommen wird.
Die gerösteten und gemahlenen Kaffeebohnen der vorliegenden Erfindung haben eine gemahlene, gerüttelte Schüttdichte von etwa 0,25 bis etwa 0,39 g/cm³, vorzugsweise von etwa 0,28 bis etwa 0,36 g/cm³.

Flocken des entstehenden gemahlenen und gerösteten Kaffees

Neuere Entwicklungen haben geführt zu geflockten Kaffees mit verbesserten Eigenschaften. Geflockter Kaffee wird beschrieben in dem US-Patent 4,110,485, dem US-Patent 4,331,696, dem US-Patent 4,267,200, dem US- Patent 4,110,485, dem US-Patent 3,660,196, dem US-Patent 3,652,293 und dem US-Patent 3,615,667, auf die hier Bezug genommen wird.
Geflockte, gemahlene und geröstete Produkte der vorliegenden Erfindung sind wünschenswert. Bevorzugte geflockte Produkte werden erzeugt durch Mahlen des gerösteten Kaffees zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 300 bis 3000 µm, Normalisieren des gemahlenen Produktes, und anschließendes Mahlen des Kaffees zu einer Flockendicke von 2 bis 40 Tausendstel Zoll (51 bis 1016 µm), vorzugsweise von 10 bis 30 (254 bis 762 µm), insbesondere von 20 bis 24 Tausendstel Zoll (508 bis 610 µm).

Eigenschaften der gerösteten Produkte

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden erzielt durch Schnellrösten der Bohnen zur Erzeugung einer gerösteten Bohne verringerter Dichte. Überraschenderweise ist festgestellt worden, daß, wenn grüne Bohnen vorgetrocknet werden, bevor sie gemäß der Erfindung geröstet werden, die entstehenden gerösteten Bohnen die folgenden Eigenschaften aufweisen:
Gleichförmige Röstung: die gerösteten Bohnen, die nach der Erfindung hergestellt worden sind, zeigen einen hohen Grad der Gleichförmigkeit der Röstung, verglichen mit nicht-getrockneten, ähnlich gerösteten Bohnen.
Geringere Farbabweichung der Bohnen untereinander: eine Farbabweichung von Bohne zu Bohne innerhalb der Röstung ist ein Zeichen für eine ungleichförmige Röstung. Farbabweichungen innerhalb der Bohne sind ein weiterer Indikator für gleichförmige Röstung. Beides ist wichtig für den ästhetischen Eindruck, wenn der Kaffee auf den Verbrauchermarkt kommt.
Das Hunter-L-Skala-System wird verwendet gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer gleichförmigen Röstung auf der Bohne. Der Hunter L-Farbwert der gerösteten Bohne ist normalerweise größer als deijenige des gemahlenen Produkts. Der Grund dafür liegt darin, daß die Außenseite der gerösteten Bohne stärker geröstet ist (d.h., dunkler ist, als das Innere der Bohne). Im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich der Ausdruck Hunter-ΔL-Farbe auf diese Abnahme der Hunter-L-Farbe der gerösteten Bohne vor und nach dem Mahlen gemäß folgender Definition:
Hunter-ΔL-Farbe = Lvor - Lnach mit
Lvor = Hunter-L-Farbwert der gesamten gerösteten Bohne
Lnach = Hunter-L-Farbwert der gemahlenen gerösteten Bohne
Hunter-ΔL-Farbwerte für gerösteten und gemahlenen Kaffee gemäß der vorliegenden Erfindung sind geringer als 1,2, vorzugsweise geringer als 0,6.
Größere Geschmacksstärke: die Geschmacksstärke des Kaffees, der nach der Erfindung hergestellt wird, ist typischerweise größer als diejenige von herkömmlichen 16-Unzen-Kaffeemischungen, und sogar größer als schnellgeröstete, nicht getrocknete Kaffeemischungen reduzierter Dichte.
Reduzierung der Röstzeit: reduzierte Dichten gerösteter Bohnen werden erzielt unter den oben beschriebenen Röstbedingungen innerhalb von 10 Sekunden bis 30 Minuten, vorzugsweise von 10 Sekunden bis 5.5 Minuten, insbesondere von 10 bis 47 Sekunden. Es ist beobachtet worden, daß die Röstzeiten der vorliegenden Erfindung etwa 2/3 derjenigen ohne Vortrocknung sind.

Bevorzugte Kaffeesorten

Es ist beobachtet worden, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist zum Rösten aller Kaffeesorten. Jedoch wird der Geschmacks-Charakter bestimmter Kaffees durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders verbessert. Milde und gewaschene Arabicas zeigen eine leichte Verbesserung, während Brasiliana und andere natürliche Arabicas mehr Verbesserung zeigen. Robustas werden am meisten verbessert und haben einen bemerkenswert weniger herben Geschmack. Vorzugsweise sind Brasiliana, natürliche Arabicas, gewaschene Arabicas und Robustas die bevorzugten Bohnen zur Verwendung im Zusammenhang mit der Erfindung. Robustas sind am meisten bevorzugt.
Die Mischung der Bohnen verschiedener Sorten vor und nach dem Rösten oder Vortrocknen sind ebenfalls erfindungsgemäß berücksichtigt. Ebenso wird die Behandlung von koffeinfreiem oder teilweise koffeinfreien Kaffee im Zusammenhang mit der Erfindung berücksichtigt.

ANALYTISCHE METHODEN

1. Schüttdichtebestimmung der gerösteten, gerüttelten Bohnen

Dieses Verfahren spezifiziert das Vorgehen zur Bestimmung des Grades des Aufblähens, das beim Rösten der grünen Bohnen auftritt. Dieses Verfahren ist anwendbar auf koffeinfreien und nicht koffeinfreien gerösteten Kaffee in Bohnenform.

Vorrichtung:

Wiegebehälter: 100 Milliliter-Becher aus nichtrostendem Stahl oder dergleichen
Meßbehälter: Kunststoffzylindern von 100 Milliliter mit Skala; Unterteilung von 5 Millilitern
Skala: 0,1 g Empfindlichkeit
Rüttler: Snytrol Vibrating Jogger, Modell J-1 oder dergleichen, Syntron Company - Homer City, PA
Trichter: Plastiktrichter mit abgeschnittener Spitze mit Aufsatz von etwa 1 Zoll
Automatische Zeituhr: Elektrik, Dimco-Gray, Modell-Nr. 171 oder dergleichen

Arbeitsweise:

Wiege 200 g der ganzen Kaffeebohnen, die zu testen sind, in den Becher. Stelle den Zylinder mit Skaleneinteilung auf den Rüttler. Unter Verwendung des Trichters gieße die Kaffeeprobe in den Zylinder. Nivelliere den Kaffee durch leichtes Klopfen an die Seite des Zylinders. Rüttle 30 Sekunden bei Einstellung Nr .8. Lies das Volumen ab bis hin zum nächsten Strich von 5 Millilitern.
Die gerüttelte Dichte kann bestimmt werden durch Teilen des Gewichts des Kaffees durch das Volumen, das nach dem Rütteln in dem Zylinder mit Skala eingenommen wird.
Gerüttelte Dichte = Gewicht des Kaffees (g)/Volumen des Kaffees (g/cm³)

II. Bestimmung der gemahlenen, gerüttelten Schüttdichte

Dieses Verfahren ist anwendbar auf das gemahlene oder geflockte Produkt.

Vorrichtung:

Wiegebehälter: Glas-Becher von 1000-Milliliter oder dergleichen
Meßbehälter: Kunststoffzylinder mit Skalen-Einteilung, 1000 Milliliter; Skalen-Unterteilung: 10 Milliliter
Skala: 0,1 g oder 0,01 Unzen Empfindlichkeit
Rüttler: Snytron Vibrating Jogger, Modell J-1A (oder dergleichen), Syntron Company - Homer City, PA (kalibriert durch Factory Analytical Service)
Trichter: Kunststofftrichter mit abgeschnittener Spitze von etwas 1" Auslaßöffnung
Automatische Zeituhr (Option): Automatische Zeituhr - automatisch Schließen und Rücksetzen
Kalibrierungsvorrichtung: Amplitudenmesser und Transducer, Modell AM- 100, Power Time Control, Indiana, PA.

Kalibrierung des Syntron Vibration Jogger

Eine Amplitude von 0,035 Inches führt zu einer konsistenten Dichtemessung mit geringem Produktaufbruch bei Verwendung der 300 g-Dichte-Methode.

Arbeitsweise:

Wiege 300 g des Kaffees, der zu messen ist, in den Becher. Stelle den mit Skala versehenen Zylinder auf den Rüttlertisch. Gieße den Kaffee durch den Trichter in den Zylinder mit Skala. Nivelliere den Kaffee durch leichtes Klopfen an die Seite des Zylinders. Rüttele für 1 Minute. Lese das Volumen ab.

Berechnung:

Gerüttelte Dichte in g/cm³ = 300 g/Volumen des Kaffees in ml
Die folgenden Beispiele sind spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ohne diese einzuschränken:

Beispiel 1

Thermalo-Röstung

Eine Mischung aus grünen Kaffeebohnen mit einem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt von 11%, bestehend aus 1/3 gewaschenen Arabicas, 1/3 natürlichen Arabicas und 1/3 natürlichen Robustas, wird bei 250ºF (121ºC) für 2 Stunden auf einem Bandtrockner von Wenger vorgetrocknet. Die vorgetrockneten Bohnen werden sodann in einem Thermalo-Röster, Modell-Nr. 23R, geröstet, der hergestellt worden ist durch Jabez Burns, und zwar unter Schnellröstbedingungen unter Verwendung von 100 lb-Chargen (45 kg) und einem Gasbrenner, Eintrittsdurchsatz von 1,7 Millionen Btu/h (498 kW). Die Röstzeit beträgt 120 sec. Die gerüttelte Schüttdichte der ganzen gerösteten Bohnen ist geringer als 0,35 g/cm³, die gerösteten Bohnen haben einen Hunter-L-Wert von 19. Die gerösteten Bohnen werden sodann mit Wasser abgeschreckt. Der abgeschreckte Kaffee wird sodann verkleinert, normalisiert und gemahlen bis zu einer Kaffeeautomaten-Mahlung von 900 µm und geflockt auf 20 Tausendstel Zoll (508 µm) Flockenstärke. Die gerüttelte Schüttdichte des gemahlenen Kaffees beträgt weniger als 0,335 g/cm³, und der Hunter-ΔL-Wert ist geringer als 0,6. Die Geschmacksstärke des entstandenen Kaffees ist größer als diejenige von 11,5 Unzen gemahlenem und geröstetem Kaffee, der ohne Vortrocknung hergestellt worden ist.

Beispiel 2

Jetzone-Fließbett-Röstung

Grüne Robusta-Kaffeebohnen werden vorgetrocknet bei 160ºF (71ºC) über 6 Stunden in einem Wenger-Bandtrockner bei einem Durchsatz von 1300 Pfund (590 kg) pro Stunde. Sodann werden die vorgetrockneten Bohnen gekühlt mit trockener Umgebungsluft und sodann bei 600ºF (315ºC) für 47 sec. auf einen Jetzone-Fließbett-Röster, Modell 6452, Herstellung durch Wolverine Corp., bei einem Brennerdurchsatz von 2,4 MM Btu/h (703 kW) und einer Luftumwälzung von 400 cfm (11.300 Liter/min.) geröstet. Die gerösteten Bohnen werden gekühlt auf Umgebungstemperatur mit Luft von 70ºF (21ºC) bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40%. Die entstehende gerüttelte Schüttdichte der ganzen gerösteten Bohnen beträgt 0,34 g/cm³, und der Hunter-L-Wert beträgt 19.

Beispiel 3

Fließbett-Röstung

Vorgetrocknete Kaffeebohnen, hergestellt nach Beispiel 1, werden schnellgeröstet in einem zweistufigen Fließbett-Durchlaufröster Jetzone, Modell 6452, hergestellte durch Wolverine Corp., bei 440 bis 470ºF (227 bis 243ºC), über 50 sec. in der ersten Stufe und bei 515 bis 545ºF (268 bis 285ºC) über 50 sec. in der zweiten Stufe. Der Röster wird betrieben bei einem Durchsatz von 1070 Pfund (486 kg) pro Stunde und einem Brennerdurchsatz von 2,4 Btu/h (703 kW). Die gerösteten Bohnen werden auf Umgebungstemperatur mit Luft von 70ºF (21 ºC) bei einer relativen Feuchtigkeit von 40% gekühlt. Die entstehende, gerüttelte Schüttdichte der gerösteten Bohnen beträgt 0,38, und der Hunter-L-Wert ist 22. Die Bohnen werden sodann gemahlen zu einer Kaffeeautomaten-Mahlung von 900 µm. Der Hunter-ΔL-Wert ist geringer als 0,6, und die gerüttelte Schüttdichte der Mahlung ist 0,36. Die Geschmacksstärke des entstehenden Kaffees ist größer als diejenige eines gemahlenen und gerösteten 13 Unzen-Kaffees, der ohne Vortrocknung hergestellt ist.

Beispiel 4

Thermalo-Röstung

Drei Chargen von grünen Kaffeebohnen mit einer Anfangsfeuchtigkeit von 11% werden bei 160ºF (71ºC) über 6 Stunden auf einem Wenger-Bandtrockner vorgetrocknet. Die Chargen bestehen aus einer Charge natürlicher Arabica, einer Charge Robusta und einer Charge gewaschener Arabica. Die vorgetrockneten Bohnen werden sodann geröstet auf einem Thermalo-Röster, Modell-Nr. 23R, hergestellt durch Jabez Burns, unter Schnellröstungsbedingungen unter Verwendung von 100 lb (45 kg)-Chargen und einem Gasbrennerdurchsatz von 1,7 Millionen Btu/h (498 kW). Die Röstzeit beträgt 120 sec. Die gerüttelte Schüttdichte der Bohnen beträgt weniger als 0,35 g/cm³. Die gerösteten Bohnen werden sodann mit Wasser abgeschreckt und die drei Chargen werden in gleichmäßigem Verhältnis gemischt. Der Hunter-L-Wert der gesamten Röstung liegt im Bereich von 17 bis 22. Die Teile, die einen Hunter-L-Wert von weniger als 19 haben, werden von der weiteren Behandlung ausgeschlossen. Der abgekühlte Kaffee wird sodann gebrochen, normalisiert und geschmolzen auf einen Automatenkaffee von 900 µm und geflockt auf 2 Tausendstel Zoll (508 µm) Flockenstärke. Die gemahlene und gerüttelte Schüttdichte beträgt weniger als 0,335 g/cm³, und der Hunter-ΔL-Wert ist weniger als 0,6. Die Geschmacksstärke des entstehenden Kaffees ist größer als diejenige eines gemahlenen und gerösteten 10 Unzen-Kaffees, der ohne Vortrocknung hergestellt ist.

Beispiel 5

Der geröstete Kaffee des Beispiels 2 wird gemahlen unter Verwendung einer Mahlmaschine Gump, Modell 666, hergestellt durch Modern Press. Die Mahlbedingungen werden so eingestellt, daß eine durchschnittliche Partikelgröße von 300 bis 3000 µ entsteht. Der entstehende Hunter-ΔL-Wert ist weniger als 0,6. Die Geschmacksstärke des entstehenden Kaffees ist größer als diejenige eines gemahlenen und gerösteten 11,5 Unzen-Kaffees.

Beispiel 6

Der gemahlene und geröstete Kaffee des Beispiels 5 wird geflockt unter Verwendung einer hydraulischen Walzmühlen-Flockungseinheit, 18"x33", Ross, hergestellt durch Ross Equipment Co. Der Walzenspalt wird so eingestellt, daß die Flockenstärke 2 bis 40 Tausendstel Zoll (51 bis 1016 µm) beträgt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von gerösteten Kaffeebohnen, ausgenommen dunkel geröstete Kaffeebohnen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte in Kombination:

(a) zunächst Trocknen von grünen Kaffeebohnen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,5 bis 7 Gew.-Prozent, wobei das Trocknen bei einer Temperatur von 21ºC bis 177ºC für 1 Stunde bis 24 Stunden erfolgt, und anschließend

(b) Rösten der getrockneten Bohnen bei einer Temperatur von 177ºC bis 649ºC für 10 Sekunden bis höchsten 5,5 Minuten, und sodann

(c) Kühlen der gerösteten Bohnen, mit der Maßgabe, daß die grünen Bohnen vor dem ersten Verfahrensschritt (a) nicht einer Dampfbehandlung unterworfen worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Röstschritt (b) bei einer Temperatur von 204ºC bis 427ºC für 10 bis 47 Sekunden durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsschritt (a) durchgeführt wird bei 71ºC bis 121ºC für 1 bis 6 Stunden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichtete Gesamtröstungs-Schüttdichte der gerösteten Bohnen 0,30 bis 0,35 g/c³ beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die getrockneten grünen Kaffeebohnen einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 % nach dem Trocknungsschritt (a) aufweisen.